结构设计中如何控制结构成本.

中国华西工程设计建设有限公司结构设计中如何控制结构成本内容提要•结构成本的概况•设计过程中必须控制的关键环节•结构成本控制的技术关键点结构成本的概况混凝土270～400元/m3（等级提高一级，单价提高5%～8%）钢材3600～4900元/吨地面以上含钢量35～90kg/m2地面以下含钢量110～200kg/m2基础与桩基25～120元/m2，平均60元/m2土方开挖及运输20～30元/m3结构成本：470～1050元/m2，平均750元/m2（未考虑模板、基坑支护、施工措施等的费用）设计过程中必须控制的关键环节有哪些？1.结构体系的确定及主要平面布置图2.基础的选型及设计图3.电算模型及计算系数的取值4.标准单元的梁板截面及配筋图5.地下室的布置及梁板配筋图6.结构转换层的布置及配筋图结构成本控制的技术关键点•控制地下室层高的意义1.地下室层高（土方、竖向构件、水压力、设备及运营成本等）2.根据工程经验，地下室每加深100mm，增加造价30元/m2，（如果30000m2x30元/m2=90万元。•降低层高的方法1.宽扁梁（1/12~1/18)、变截面梁、无梁楼盖2.预应力梁3.综合管线图4.底板结构找坡，减少垫层（做法一般为半结构找坡，垫层厚度取200mm）结构成本控制的技术关键点•控制地面以上层高的意义地面以上层高（风荷载、地震力、竖向构件、外墙、设备及运营成本等）•降低层高的方法1.宽扁梁、变截面梁、无梁楼盖2.预应力梁3.型钢梁、钢梁4.结构梁布置与管线布置平行结构成本控制的技术关键点•结构超限的影响1.超限审查导致设计周期延长2.超限导致抗震等级提高3.薄弱部位加强导致含钢量提高实例：某项目由于超限，含钢量达145kg/m2，增加造价约400元/m2结构成本控制的技术关键点•高宽比超限的影响1.高宽比超限不属于超限审查的范围2.高宽比超限导致结构成本提高，提高的幅度随地域的不同而不同实例：1、深圳某项目由于高宽比超限，增加造价约67元/m2。2、无锡某项目由于高宽比超限，增加造价约17元/m2。结构成本控制的技术关键点•基础选型介绍1.冲孔桩、钻孔桩2.人工挖孔桩3.高强预应力管桩4.沉管灌注桩5.强夯地基处理6.水泥搅拌桩地基处理7.筏板基础8.独立基础结构成本控制的技术关键点•如何判断桩基础的总量是否合理？总承载力/总荷载=1.1～1.3（一柱一桩的灌注桩取小值，多桩承台的管桩取大值）荷载估算：框架结构12～15KN/m2框剪结构13～16KN/m2剪力墙结构15～18KN/m2框筒结构14～16KN/m2地下室结构20～25KN/m2结构成本控制的技术关键点•如何优化桩基础的总量？1.关注柱底内力的取值2.关注桩承载力的利用率3.关注桩基础中地下室底板下土承载力的利用4.关注水浮力的利用5.关注基础类型的归并结构成本控制的技术关键点•少用墩基础，尽量用桩基墩基础属于天然基础：L6米或L/D3。结构成本控制的技术关键点•梁的布置与成本的关系问：8.5X8.5米柱网下，布置井字梁经济还是十字梁经济？答：一般情况下，井字梁的造价比十字梁增加造价16～22%。问：一些短隔墙下的小梁是否需要布置。答：不需要，可以折算成等效面荷载加到板上。结构成本控制的技术关键点•梁配筋方式对成本的影响问：框架梁跨中负筋是否要用支座处负筋通长？答：按规范要求，抗震等级为一、二级时，可配成2Ф14且As/4；为三、四级时，可配成2Ф12。问：住宅标准层梁宽为200或250时，梁支座负筋采用大直径还是小直径钢筋？答：小直径，角筋兼做通长筋，减少搭接。问：梁钢筋直径超过25时，对成本造成什么影响？答：锚固长度为1.1La。问：主次梁相交处常布置吊筋，是否合理？答：一般用加密箍筋就够了。结构成本控制的技术关键点•剪力墙的布置与成本的关系问：如何优化剪力墙布置的位置？答：尽量布置在两端或周边，内部和中间位置减少布置。问：如何优化剪力墙的数量？答：按50年风荷载计算位移。问：如何优化剪力墙的长度？答：剪力墙太长，结构本身成本增加，同时又使地震力增加；短肢剪力墙抗震性能不好，构造配筋成倍放大，成本也会增大。问：程序对长度小于600的翼缘配筋是否合理？答：手算复核或将翼缘尺寸加大到700以上。结构成本控制的技术关键点•如何控制剪力墙的厚度取值？高规7.2.2条：底部加强层剪力墙厚度不小于层高或剪力墙无支长度的1/16（一、二级抗震等级）或1/20（三、四级抗震等级）。底部商业、底层假复式住宅或架空层层高较高，按此规定，墙厚必须增加较多，同时变成短肢剪力墙，配筋进一步大幅增加。对策：按高规附录D验算墙体稳定性。结构成本控制的技术关键点•异形柱结构中应注意的事项？1.异形柱结构会增加成本5～10%。2.异形柱结构降低结构的安全度。3.是否可以少用异形柱，多用方柱？结构成本控制的技术关键点•柱子纵向钢筋的配置技巧•当柱子按计算配筋时，程序对X向及Y向均有配筋面积要求，如何在满足计算配筋量要求的前提下尽量减少配筋量？•以500X500方柱配筋为例，每边配筋面积12。1.习惯配筋方式：12Ф20。2.另一种配筋方式：4Ф25+4Ф18。两种配筋方式都正好满足计算要求，但钢筋用量相差17.5%！结构成本控制的技术关键点•楼板的厚度对成本的影响•标准层楼板厚度对荷载的影响程度？•标准层楼板厚度对板配筋的影响程度？•标准层楼板厚度对地震力的影响程度？•标准层楼板厚度对梁、柱、墙配筋的间接影响？•标准层楼板厚度对基础的间接影响？结构成本控制的技术关键点•建筑的地下室及屋顶找坡•找坡的成本有哪些？材料、人工、结构、维护等•有哪些优化的办法？半结构找坡、双坡、减少找坡长度•重视找坡、科学找坡。结构成本控制的技术关键点•设计荷载的取值（一）•地下室顶板的荷载（覆土、施工荷载、消防车荷载、使用荷载）•外墙荷载（窗洞）尽量说服甲方用轻质材料•内墙材料结构成本控制的技术关键点•设计荷载的取值（二）•风荷载取值对成本的影响1、地面粗糙度类别：A、B、C、DA与B间最大相差24%B与C间最大相差54%C与D间最大相差45%要用发展的眼光对待，但要考虑当地审图要求。2、规范规定：高度大于60M的高层建筑，风荷载的取值可按100年一遇考虑。位移……50年一遇受力……100年一遇结构成本控制的技术关键点•电算系数的取值•梁的弯矩放大系数•梁的扭矩折减系数•梁柱重叠部分是否简化为刚域•混凝土容重的取值•连梁刚度折减系数•墙、柱、基础计算是否考虑活荷载折减•地下室墙是否按压弯构件计算•荷载的取值是否有人为的放大结构成本控制的技术关键点•勘察报告的内容•关注基础选型及地基处理建议•关注承载力的取值建议•关注抗浮设计水位的标高•可否提出最低设计水位的标高结构成本控制的技术关键点•钢筋材料的选择对成本的影响•市场价格：Ⅰ级钢：3620元/吨；Ⅱ级螺纹钢：Φ14及以下：3730，Φ14以上：3710；新Ⅲ级螺纹钢：综合3850；冷轧带肋钢筋：4300；冷轧带肋钢筋网片：4800。•Ⅱ级螺纹钢VSⅠ级圆钢贵4%，强度提高43%，构造配筋率低•新Ⅲ级螺纹钢VSⅡ级螺纹钢贵1.3%，强度提高20%，柱构造配筋率低0.1•冷轧带肋钢筋VSⅡ级螺纹钢贵13.6%，强度提高20%•冷轧带肋钢筋VS冷轧带肋钢筋网片便宜11%，要人工绑扎费用（约80元/吨）结构成本控制的技术关键点•实际工程中钢筋的选择建议•结构梁按新Ⅲ级螺纹钢•墙柱按Ⅱ级螺纹钢（一般由构造控制）•楼板钢筋优先选冷轧带肋钢筋结构成本控制的技术关键点•混凝土强度等级对成本的影响•市场价格：C20：277元/m3；C25：296；C30：315；C35：332；C40：362；C50：400。每增加一级，单价提高5～8%•对柱及剪力墙（轴压比控制）的影响程度：高•对梁的影响程度：中•对板的影响程度：低结构成本控制的技术关键点•实际工程中混凝土的选择建议•普通的结构梁板一般为C25、C20；•受力较大的梁板可采用C30，如地下室的底板、顶板、屋顶花园的楼板等；•结构转换层梁板宜采用高等级，如当地施工质量有保证，可采用C50及以上；•剪力墙、柱按轴压比控制，使其尽量接近规定上限，同时又使绝大部分竖向构件为构造配筋。结构成本控制的技术关键点•图纸设计时归并的把握•梁的归并•墙柱的归并•板的归并•桩基的归并•基础的归并精细化设计是施工图过程中控制成本的关键！结构成本控制的技术关键点的总结1.结构设计优化的关键点2.结构荷载取值优化的关键点3.结构电算结果优化的关键点4.勘察报告结果优化的关键点5.结构材料选择优化的关键点6.结构设计精细化管理的关键点施工图设计阶段主要限额设计指标分析表分项部位面积（M2）指标明细单位1平均钢筋含量KG/M2153.2083.40设计值低于限额值45.56%节约钢筋3180T2平均砼含量MB/M21.100.67设计值低于限额值39.09%节约混凝土19580M33平均钢筋含量KG/M247.0034.26设计值低于限额值27.11%节约钢筋520T4平均砼含量M3/M20.370.34设计值低于限额值6.86%节约混凝土1040M35外立面开窗率M2/M20.380.30设计值低于限额值21.05%节约铝窗3280M26平均钢筋含量KG/M251.0039.64设计值低于限额值22.27%节约钢筋420T7平均砼含量M3/M20.400.38设计值低于限额值4.34%节约混凝土645M38外立面开窗率M2/M20.380.30设计值低于限额值21.05%节约铝窗2970M29平均钢筋含量KG/M257.0045.93设计值低于限额值19.42%节约钢筋610T10平均砼含量M3/M20.430.41设计值低于限额值5.08%节约混凝土1210M311外立面开窗率M2/M20.380.36设计值低于限额值5.26%节约铝窗1115M2施工图设计阶段主要限额设计指标分析表工程名称：金地梅陇镇花园（二期）施工总承包工程序号重点控制项目名称：限额设计指标施工图设计指标指标比较说明41056.1137171.6156780.51地下室45554.2918层住宅24层住宅1.本分析表中各指标测算所用面积按初查丈面积,其中不含架空层面积2.本分析表中外立面开窗率为参考值注:33层住宅结构含钢量优化目标值北京、西安上海、天津深圳、珠海、广州武汉、东莞、宁波上部结构48474039自带全埋一层地下室162162160160上部结构51504342自带全埋一层地下室162162160160上部结构53534443自带全埋一层地下室162162160160上部结构55534543自带全埋一层地下室175175170170上部结构61584345自带全埋一层地下室180180172172上部结构67635248自带全埋一层地下室185185175175连接各主休结构的综合半地下室地下室145145140140高层住宅及公寓（60M≤建筑高度＜30M）高层住宅及公寓（30M≤建筑高度＜100M）连接各主体结构的综合全埋地下室外（含部分6级人防地下室）地下室185185175175普通多层住宅及公寓（7层及以下）花园洋房（6+1层及以下）别墅、双拼TOWNHOUSE高层住宅及公寓（建筑高度＜60M）结构含钢量优化目标值建筑类型结构部位各地区含钢量优化目标值（kg/m2）东莞万科城市高尔夫花园预应力管桩招标价：一期：300X75AB700KN96元/m400X95A1400KN125元/m500X125A2100KN188元/m二期：300X75AB700KN90元/m0.13元/m/单位承载力400X95A1400KN120元/m500X125A2100KN176元/m三期：400X95A1400KN118元/m0.08元/m/单位承载力500X100A2100KN173元/m0.08元/m/单位承载力600X130A3000KN263元/m0.09元/m/单位承载力注：从上表可以得出以下结论，300的桩最不经济，两根400的桩比一根