結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本控制的技術(shù)方法
一、結(jié)構(gòu)成本管理的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
1、梁
（1）梁的布置與成本的關(guān)系
在正常樓層，8.5米x8.5米柱網(wǎng)下,十字梁較井字梁便宜約16-22%
在一定跨度范圍內(nèi),梁的布置越少越好。
（2）梁配筋方式對(duì)成本的影響
2、剪力墻
剪力墻的布置與成本的關(guān)系
（1）優(yōu)化剪力墻布置的位置數(shù)量
建筑物的兩端和周邊重點(diǎn)布置；
建筑物的內(nèi)部和中間位置減少布置；
——以保證結(jié)構(gòu)的抗震扭轉(zhuǎn)指標(biāo)滿足要求
結(jié)構(gòu)的計(jì)算位移是否與規(guī)范的最低要求相差不遠(yuǎn)——清除不必要的結(jié)構(gòu)成本
（2）優(yōu)化剪力墻的長(zhǎng)度
剪力墻太長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)本身成本增加，同時(shí)又使地震力增加，進(jìn)一步加大結(jié)構(gòu)成本；短肢剪力墻，抗震性能不好，構(gòu)造配筋成倍放大，成本也會(huì)增大；
對(duì)策：
最優(yōu)化的剪力墻長(zhǎng)度是其寬度的8倍+100；
剪力墻的翼緣小于600時(shí)，應(yīng)關(guān)注其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果。
（3）控制剪力墻的厚度取值
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.2.2條：底部加強(qiáng)層剪力墻厚度不小于層高的1/16（一、二級(jí)抗震等級(jí)）或1/20（三、四級(jí)抗震等級(jí)）。但底部商業(yè)、底層假?gòu)?fù)式住宅或架空層層高較高，按此規(guī)定，墻厚必須增加較多，同時(shí)變成短肢剪力墻，配筋進(jìn)一步大幅增加。
對(duì)策：
經(jīng)過(guò)《高規(guī)》附錄專門(mén)的公式驗(yàn)算，大部分墻厚不需比標(biāo)準(zhǔn)層加厚或加厚一點(diǎn)即可滿足穩(wěn)定要求，節(jié)省本層造價(jià)約15%。
3、樓板
（1）樓板的厚度對(duì)成本的影響
標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度對(duì)荷載的影響程度---2cm的板厚占標(biāo)準(zhǔn)層總荷載約3.3%
標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度對(duì)板配筋的影響---僅考慮構(gòu)造因素，板的配筋量與板的厚度成比例增加
標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度對(duì)地震力的影響---2cm的厚度增加地震力約3.3%
（2）實(shí)際工程中樓板厚度選擇：
普通3米跨度以內(nèi)的樓板可取80-100；
普通3-4米跨度的樓板可取100;
客廳處的異形大板可取120-150；
普通屋面板可取120；
管線密集處可取120；
地下室頂板可取180；
4、優(yōu)化樁（基礎(chǔ)）的總量
（1）基礎(chǔ)的選型
沖孔樁、鉆孔樁
人工挖孔樁
預(yù)應(yīng)力管樁
沉管灌注樁
強(qiáng)夯地基處理
水泥攪拌樁地基處理
筏板基礎(chǔ)
獨(dú)立柱基
（2）生產(chǎn)基地基礎(chǔ)選型
概況：
天馬微電子股份有限公司四層高的大跨度預(yù)應(yīng)力廠房，3萬(wàn)多平方米；單柱軸力1400噸;坡形的淤泥質(zhì)土層分布場(chǎng)地，淤泥質(zhì)土含有機(jī)質(zhì)，強(qiáng)風(fēng)化巖埋深12-28米，厚度0.2-8.3米,場(chǎng)地內(nèi)有孤石,淺基礎(chǔ)持力層的承載力180kn/㎡;
問(wèn)題：
大體量的獨(dú)立柱基加入部分?jǐn)嚢铇妒欠癜踩侠?其施工周期如何？經(jīng)濟(jì)性如何？采用什么基礎(chǔ)形式最好?
解決方式：
大直徑錘擊沉管灌注樁（盧里樁）；節(jié)省工程造價(jià)300萬(wàn)元以上，每平米節(jié)約近100元。
（3）判斷樁（基礎(chǔ)）的總量是否合理
要求設(shè)計(jì)院提供樁（基礎(chǔ)）的總反力與建筑物總重量的比值，核對(duì)并判斷其合理性。
（4）優(yōu)化樁（基礎(chǔ)）的總量
關(guān)注柱底荷載的取值
關(guān)注水浮力的利用
關(guān)注樁基礎(chǔ)中地下室底板下土承載力的利用
關(guān)注樁承載力的利用率
關(guān)注基礎(chǔ)類型的歸并
（5）勘察報(bào)告的取值建議
關(guān)注基礎(chǔ)選型及地基處理建議-靈活度
關(guān)注承載力的取值建議–承載力、phc
關(guān)注抗浮設(shè)計(jì)水位的標(biāo)高
可否提出最低設(shè)計(jì)水位標(biāo)高
（6）基礎(chǔ)采用“墩基”和“樁基”結(jié)構(gòu)成本的變化
備注：墩基礎(chǔ)”是指樁長(zhǎng)不大5-6m,樁徑與樁長(zhǎng)之比小3的樁基礎(chǔ)”。
當(dāng)采用樁基時(shí)，《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》的數(shù)據(jù)中某巖層或土層的樁端承載力標(biāo)準(zhǔn)值”往往是該巖層或土層“承載力標(biāo)準(zhǔn)值”的40-100倍。
當(dāng)采用墩基時(shí)，《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》不會(huì)提供專門(mén)的承載力數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)院均是按規(guī)范通過(guò)承載力的深度修正得出“墩端承載力設(shè)計(jì)值”。該承載力往往僅僅是該巖層或土層“承載力標(biāo)準(zhǔn)值”的1.2-3倍。
因此，“墩基礎(chǔ)”往往會(huì)比“樁基礎(chǔ)”的造價(jià)高很多。我們?cè)诖_定樁基方案時(shí)，當(dāng)我們的荷載比較大時(shí)，寧愿挖深一些，使基礎(chǔ)成為“人工挖孔樁”，而不要采用“人工挖孔墩”。
5、柱配箍率
（1）柱配箍率對(duì)成本的影響
規(guī)范規(guī)定：柱的體積配箍率為混凝土單位長(zhǎng)度范圍內(nèi)箍筋的體積除以該范圍內(nèi)混凝土核芯區(qū)內(nèi)的體積。
實(shí)際設(shè)計(jì)中，常常將柱混凝土核芯區(qū)的體積以柱的總體積來(lái)替換，以方便計(jì)算，并確保滿足規(guī)范要求。
以500x500方柱為例：
總體積為：500x500x1000;
核芯區(qū)的體積為：440x440x1000;
兩者相差29.1%
（2）柱子縱向鋼筋的配置技巧
當(dāng)柱子按計(jì)算配筋時(shí),程序?qū)向及y向的鋼筋均有配筋面積要求，如何在滿足滿足計(jì)算配筋量要求的前提下盡量減少總配筋量？
以右圖500x500方柱為例：
方法一：配筋：12ф20（37.7)
方法二：配筋：4ф25+4ф20（32.1)
兩種配筋方式均正好滿足計(jì)算要求，但鋼筋用量相差17.5%
配筋技巧：盡量加大柱子角筋的配置
6、荷載取值
（1）關(guān)注部分位置的荷載取值
地下室頂板的活荷載取值–2000、1000、400
外墻的荷載取值–窗洞的影響
內(nèi)墻的荷載取值–輕質(zhì)材料的提前確定
空間可能分隔的荷載取值–非固定隔墻的自重取每延米長(zhǎng)墻重(kn/m)的1/3作為樓面活載的附加值計(jì)入(kn/㎡)
（2）風(fēng)荷載取值對(duì)成本的影響
地面粗糙度類別共有四級(jí)：a、b、c、d，其選擇對(duì)風(fēng)荷載的影響及對(duì)成本的影響：
a與b之間最大相差24%
b與c之間最大相差54%
c與d之間最大相差45%
對(duì)策：用發(fā)展的眼光關(guān)注取值是否合理。
規(guī)范規(guī)定：高度大于60m的高層建筑，風(fēng)荷載的取值可按100年一遇考慮。其對(duì)成本的影響程度如何？
對(duì)策：分析規(guī)范要求的目的；采取積極的成本控制措施！
7、電算系數(shù)的取值
梁的彎矩放大系數(shù)；
梁的扭矩折減系數(shù)；
梁柱重疊部分是否簡(jiǎn)化為剛域；
混凝土容重的取值；
連梁剛度折減系數(shù)；
墻、柱、基礎(chǔ)計(jì)算是否考慮活荷載的折減；
地下室外墻是否按壓彎構(gòu)件計(jì)算；
荷載的取值是否有人為的放大；
8、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)歸并的把握
精細(xì)化設(shè)計(jì)是施工圖過(guò)程中控制成本的關(guān)鍵
梁的歸并
墻柱的歸并
板的歸并
樁基的歸并
基礎(chǔ)的歸并
9、層高對(duì)成本的影響及控制
建筑層高基于成本考慮，即使只有：幾個(gè)厘米---也是我們要仔細(xì)探討的問(wèn)題！
（1）控制層高的意義：
結(jié)構(gòu)成本：
減少所有結(jié)構(gòu)柱、剪力墻等豎向構(gòu)件的長(zhǎng)度和體積
減少建筑的總高度、降低結(jié)構(gòu)的總荷載，間接降低結(jié)構(gòu)成本
降低上部結(jié)構(gòu)所承受的地震力、風(fēng)荷載，間接降低結(jié)構(gòu)成本
地下室土方開(kāi)挖及運(yùn)輸?shù)臄?shù)量
基坑支護(hù)的面積、基坑支護(hù)的單價(jià)
地下室底板及側(cè)壁的截面及配筋
抗拔樁、抗拔錨桿的費(fèi)用
基坑降水的數(shù)量及費(fèi)用
其它土建成本：
減少所有外維護(hù)磚墻、內(nèi)分隔墻、裝飾隔斷的數(shù)量
減少門(mén)窗、幕墻、粉刷、涂料、瓷磚、石材、防水材料等數(shù)量
設(shè)備及運(yùn)營(yíng)成本：
更好地滿足節(jié)能規(guī)范的要求
減少空調(diào)等設(shè)備的負(fù)荷量
減少后期空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本
（2）降低層高
對(duì)于許多公共建筑，包括地下空間，規(guī)范或者客戶所真正關(guān)注的并不是建筑物的層高，而是使用空間的——凈高
影響凈高的因素：
結(jié)構(gòu)的梁高
——設(shè)計(jì)院通常的做法：取結(jié)構(gòu)本身最經(jīng)濟(jì)的梁高（一般為1/8-1/12的跨度)。
綜合各種成本因素，取值應(yīng)較正常結(jié)構(gòu)本身最經(jīng)濟(jì)的梁高降低10%-30%。（建議為1/12-1/18的跨度)
機(jī)電的管道空間：
——設(shè)計(jì)院通常的做法是空調(diào)、電纜、水管各占一個(gè)標(biāo)高，實(shí)際空間利用率很低。
優(yōu)化措施：
要求設(shè)計(jì)院做每一層的：綜合管線圖——來(lái)優(yōu)化各專業(yè)管線的交叉布置和統(tǒng)一協(xié)調(diào)。采用綜合管線圖，對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行認(rèn)真的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，對(duì)于地下室經(jīng)?？梢怨?jié)省出近200的高度空間。
結(jié)構(gòu)梁高的空間與機(jī)電的管道空間交叉優(yōu)化設(shè)計(jì)：
采用變截面梁，在機(jī)電管線通過(guò)處，減少梁截面高度。
在梁中預(yù)埋管或預(yù)留洞口，使管線穿過(guò)。
采用設(shè)柱帽（或不設(shè)柱帽）的無(wú)梁樓蓋，使管線與結(jié)構(gòu)柱帽在同一高度空間。
注意：以上結(jié)構(gòu)機(jī)電的優(yōu)化設(shè)計(jì)均有前提條件
（3）經(jīng)典案例：
長(zhǎng)虹在深圳的研發(fā)大樓，占地6000平方米，容積率控制在11，限高100米，建筑覆蓋率不超過(guò)55%。深圳六家大型設(shè)計(jì)院投標(biāo)，共同的問(wèn)題：很難設(shè)計(jì)到最大容積率要求的面積。
各公司的解決方式——壓縮層高
結(jié)構(gòu)：
寬扁梁
預(yù)應(yīng)力梁
型鋼梁
鋼梁
無(wú)梁現(xiàn)澆空心混凝土板（gbf)
機(jī)電：
非標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)管
空調(diào)雙管并
結(jié)構(gòu)與機(jī)電：
設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)梁的布置與空調(diào)管線的布置保持一致，以便結(jié)構(gòu)梁與空調(diào)管線共同占用一個(gè)空間。局部加高結(jié)構(gòu)梁
10、結(jié)構(gòu)超限
結(jié)構(gòu)超限必然增加結(jié)構(gòu)成本
結(jié)構(gòu)超限必然增加設(shè)計(jì)周期
結(jié)構(gòu)超限的權(quán)衡和控制—投入產(chǎn)出比
資源的及時(shí)引入
必要的前期溝通
11、建筑高寬比超限
高層規(guī)范：在6度及7度抗震設(shè)防區(qū)，剪力墻結(jié)構(gòu)及框架核芯筒結(jié)構(gòu)的高度與寬度比不宜大于6，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高度與寬度比不宜大于5。
建筑高寬比的超限不屬于抗震超限審查范圍。
建筑物在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下會(huì)發(fā)生傾覆力矩，建筑高寬比愈大，建筑物抗傾覆力矩的能力就愈差。
高寬比超限對(duì)成本的影響
高寬比超限一定會(huì)增加成本，包括結(jié)構(gòu)成本和建筑成本。
高寬比超限增加的結(jié)構(gòu)成本，受如下幾個(gè)因素影響;
高寬比超限的程度
建筑物的風(fēng)荷載
建筑的地震力