建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)及應(yīng)用簡(jiǎn)析

鹿道凡

摘要：隨著棚改紅利逐漸消失以及“房住不炒”的相關(guān)調(diào)控政策持續(xù)發(fā)力，房子的投資屬性正在褪去，市場(chǎng)也在逐步回歸理性，“日光盤(pán)”和“搶房子”的火爆場(chǎng)面已較難再現(xiàn)，房產(chǎn)暴力時(shí)代無(wú)疑將走向終結(jié)。當(dāng)前融資環(huán)境持續(xù)緊縮，購(gòu)房者觀望情緒加重，房產(chǎn)企業(yè)融資成本持續(xù)提高，銷(xiāo)售和資金壓力持續(xù)增大，此時(shí)成本控制就顯得尤為重要。對(duì)于一般的房地產(chǎn)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)成本約占到建安成本的40～60%，在項(xiàng)目體量較大時(shí)，不同的設(shè)計(jì)理念或設(shè)計(jì)方案可能會(huì)造成幾百萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)的成本差異，因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及成本控制意義十分重大。本文重點(diǎn)分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、技巧和要點(diǎn)，以及對(duì)其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提出相關(guān)合理化建議，以供建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化要點(diǎn);應(yīng)用

當(dāng)今房產(chǎn)市場(chǎng)環(huán)境十分嚴(yán)峻，“高周轉(zhuǎn)、降成本、提質(zhì)量”作為房產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的三大法寶，早已成為行業(yè)共識(shí)。雖然我國(guó)設(shè)計(jì)行業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅猛，但也還是存在諸如低價(jià)競(jìng)標(biāo)、掛靠設(shè)計(jì)、管理缺失等一些亂象，以及部分設(shè)計(jì)人員素質(zhì)不高，成本意識(shí)薄弱等問(wèn)題。加之設(shè)計(jì)周期不斷壓縮、方案改動(dòng)過(guò)于頻繁、設(shè)計(jì)人員疲于應(yīng)付，最終導(dǎo)致了設(shè)計(jì)方案考慮不足、施工圖紙質(zhì)量不高，“錯(cuò)漏碰缺”“肥梁胖柱”時(shí)有發(fā)生，不僅造成了材料和資金浪費(fèi)也帶來(lái)了一些安全隱患。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

（一）確保結(jié)構(gòu)安全可靠。一座建筑的使用壽命少則幾年多則幾十年，是人們工作和生活的重要場(chǎng)所，結(jié)構(gòu)的安全可靠與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化追求的第一目標(biāo)。

（二） 滿足建筑功能需求。美麗的建筑是一種凝固的藝術(shù)，是城市的靚麗風(fēng)景和重要名片，同時(shí)建筑的功能也應(yīng)能滿足城市發(fā)展的需要，結(jié)構(gòu)作為建筑藝術(shù)的載體，應(yīng)從最大限度上的滿足建筑外觀和功能需求。

（三） 合理降低工程造價(jià)。對(duì)于一般的房地產(chǎn)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)成本約占到建安成本的40～60%，在項(xiàng)目體量較大時(shí)，不同的設(shè)計(jì)理念或設(shè)計(jì)方案可能會(huì)造成幾百萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)的成本差異，因此通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)控制項(xiàng)目建造成本從而提高項(xiàng)目利潤(rùn)受到越來(lái)越多房產(chǎn)企業(yè)的重視，具有十分重大的意義。

（四） 因地制宜方便施工。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目情況、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況、施工水平及施工工藝等諸多元素進(jìn)行綜合分析考量，不單要從設(shè)計(jì)本身出發(fā)找到和彌補(bǔ)原有設(shè)計(jì)方案存在的缺陷和不足，同時(shí)也要保證當(dāng)?shù)氐氖┕り?duì)伍能夠很好的將圖紙表達(dá)的內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，通俗的講就是要在一定的限制條件內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，做到物盡其用、節(jié)省材料、避免浪費(fèi)。如何做好設(shè)計(jì)優(yōu)化，無(wú)外乎從以下幾個(gè)方面入手：

（一） 設(shè)計(jì)條件優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的第一步應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)條件進(jìn)行梳理，其中包括：搜集當(dāng)?shù)匾?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，了解項(xiàng)目場(chǎng)地情況、當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況、施工水平、常用工藝，分析建筑方案的合理性，審核地勘報(bào)告的可靠性等。

（二）設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。即根據(jù)設(shè)計(jì)條件選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于結(jié)構(gòu)方案與建筑方案存在相互制約相互影響。

（三）計(jì)算分析優(yōu)化。計(jì)算分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的根基，其結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇具有至關(guān)重要的影響，如何確保計(jì)算分析的可靠性及合理性，首先應(yīng)通過(guò)概念設(shè)計(jì)建立合理的計(jì)算模型，結(jié)合當(dāng)?shù)仨?xiàng)目經(jīng)驗(yàn)確定正確的計(jì)算參數(shù)，再根據(jù)模型特點(diǎn)和參數(shù)特性選擇適用的計(jì)算分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析，為設(shè)計(jì)方案的選擇提供有力的支撐。

（四）設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化。設(shè)計(jì)圖紙是項(xiàng)目施工的依據(jù)，是優(yōu)化成果的最終呈現(xiàn)，“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”等優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念均應(yīng)在圖紙中得到很好的落實(shí)，同時(shí)應(yīng)努力提高圖紙質(zhì)量，減少因“錯(cuò)漏碰缺”導(dǎo)致的設(shè)計(jì)變更和工程拆改，確保成本控制目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)的應(yīng)用

（一）關(guān)于地勘報(bào)告。地勘報(bào)告是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，一份地勘報(bào)告中各種信息及數(shù)據(jù)繁多，在閱讀地勘報(bào)告時(shí)要重點(diǎn)審核其中對(duì)工程建設(shè)成本有較大影響的關(guān)鍵信息。

（二） 關(guān)于基礎(chǔ)?！熬懦咧_(tái)起于累土”基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是確保結(jié)構(gòu)安全的重中之重，同時(shí)基礎(chǔ)工程在建設(shè)成本中也占有較大的比例，因此對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)優(yōu)化十分必要。為確保基礎(chǔ)方案的安全合理、經(jīng)濟(jì)適用，可從以下幾個(gè)方面著手：1）在總平布置時(shí)盡量避讓軟弱土、溶洞、地下洞室等不利地段，以便減少地基處理成本;2）根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)情況進(jìn)行多方案比選，綜合設(shè)計(jì)、成本、施工因素確定合理的基礎(chǔ)形式，一般優(yōu)先級(jí)為：天然基礎(chǔ)→地基處理→樁基礎(chǔ);3）輔以平板載荷試驗(yàn)、破壞性試樁等手段去挖掘基礎(chǔ)內(nèi)在潛力;4）盡量減少基礎(chǔ)埋深，以便減少土方、支護(hù)、抗浮等方面的成本投入。

（三） 關(guān)于地下室。由于地下室成本在項(xiàng)目總成本中占有很大比重，同時(shí)由于地下室的設(shè)計(jì)條件離散性較大，影響地下室成本的因素也比較多（例如：層高、埋深、覆土厚度、荷載條件、地下水位、周邊環(huán)境等），不利于制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此一直以來(lái)地下室的設(shè)計(jì)都是優(yōu)化關(guān)注的重點(diǎn)。如何對(duì)地下室成本進(jìn)行有效的控制，可考慮從以下幾個(gè)方面出發(fā)：1）優(yōu)化車(chē)位布置，控制單車(chē)位面積，減少無(wú)效面積來(lái)控制地下室總面積;2）優(yōu)化地下室外墻邊線，減少轉(zhuǎn)折使地下室外墻盡量平直;3）對(duì)柱網(wǎng)尺寸和樓蓋形式進(jìn)行多方案比選，確保方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性;4）利用管線綜合和BIM驗(yàn)證等手段，減少地下室層高;5）利用新技術(shù)新工藝減少成本，例如泄水加壓抗浮技術(shù)等。

（四） 關(guān)于上部結(jié)構(gòu)。 由于上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受建筑方案制約較大，往往建筑方案一確定結(jié)構(gòu)方案也基本定型，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要在建筑方案設(shè)計(jì)階段就開(kāi)始介入，協(xié)助建筑師一起對(duì)建筑方案進(jìn)行優(yōu)化，從源頭把控整體成本。方案的優(yōu)化可從以下幾個(gè)方面切入：1）控制建筑高度，盡量避免高度超限;2）控制高寬比，降低抗傾覆成本;3）優(yōu)化平面布置，減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn);4）優(yōu)化豎向布置，減少轉(zhuǎn)換比例;5）控制梁高和設(shè)備管道空間，降低層高需求;6）選擇合理的計(jì)算參數(shù)（如場(chǎng)地類(lèi)別、地面粗糙度、周期折減、剛度折減、荷載取值），控制各項(xiàng)指標(biāo)均在合理范圍內(nèi)。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不是簡(jiǎn)單的“抽鋼筋”“縮截面”“卡規(guī)范”，而是充分利用扎實(shí)的理論知識(shí)、豐富的項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，從建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際情況出發(fā)，通過(guò)多方案比選分析，在可行域內(nèi)尋找最優(yōu)方案，努力尋求建筑與結(jié)構(gòu)之間，以及安全、適用、美觀、經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)，在確保結(jié)構(gòu)安全度和合理性的同時(shí)節(jié)約資源、減少浪費(fèi)、控制成本，創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益，為全面建立資源節(jié)約型社會(huì)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

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