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建筑物主体结构，由于成本占比大且不是客户敏感点，所以历来都是设计优化、成本优化的重点，这样的优化方向是对的，但在结构优化过程中往往会走入误区，非常重视和强调结构成本的控制，认为含钢量、含混凝土量越低，结构设计越优秀。
今天瑞德跟大家分享一下结构优化的一点心得。
开始讲解结构优化前，有两个基本点需要强调：
1. 建筑方案一经确定，结构成本基本就确定了
2. 结构优化是全方位的，不仅仅是钢筋、混凝土用量
3. 结构成本的降低必然会导致结构安全储备的下降，合理的结构方案是关键，成本低且安全
01 地勘影响
地勘是以查明工程地区地质条件为目的的工程地质勘查。
查明有无影响建筑场地稳定性的不良地质作用；场区的地下水情况，提供建筑抗浮设计水位和防渗设计水位建议值。查明地层地层结构特征，地基土层的物理力学性质和空间分布的特点等等。
应该说，地勘是结构设计的基础，因而地勘的准确性非常重要，也是我们做结构设计和优化的先决条件。
地勘报告的关注点：
1. 要求地勘单位多推荐几种，以便多方案的技术可行性、经济性综合比较。
2. 地基承载力取值与实际的符合度：
地勘报告的取值往往偏低，对基础成本控制不利。
3. 抗浮设计水位标高的合理性
抗浮设计水位的高低，直接影响地下室底板、挡墙、是否设抗浮锚杆/桩，对成本敏感。
02 建筑高度影响
30米：是框架结构抗震等级的分界点
60米：是框架—剪力墙结构抗震等级的分界点，也是50年一遇/100年一遇基本风压的分界点
80米：是剪力墙、框支剪力墙抗震等级的分界点
当建筑物高度超过且接近分界点时，尽量通过优化层高、标准层面积、楼层数，使建筑物高度按照高度分界点控制。
示 例
03 高宽比影响
建筑物的高宽比指的是其高度和宽度的比例，其实建筑物的高宽比在《JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程》中有明确的规定：
《高规》4.2.3条规定：A级高度钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表4.2.3-1的数值
建筑物高宽比例越大，建筑物的周长越长，其外立面面积也就会越大，使用的保温、门窗、外装饰的量也就会越多，因而控制建筑物的高宽比，可以有效的控制成本。
同时，高宽比也会影响结果含量。
示 例
由上例可见，比当地正常高宽比建筑，B增加结构成本约41元/m2
04 层高的影响
我们知道层高对成本的影响非常大，层高对成本影响的方面主要有
地下部分：
土方开发量、基坑支护高度、降水量、地下室墙柱钢筋混凝土用量及模板用量、抗拔桩、抗拔锚杆用量等
地上部分：
结构柱、墙、模板用量
外饰面用量
控制层高也能有效的降低竖向荷载，控制结构含量。
示 例
地上：大约40元/10cm,其中结构成本5元/10cm。
地下：一般是地上的两倍。
那控制层高的措施有哪些呢？
1. 结构梁高控制
结构本身最经济的梁高：1/8~1/12的梁跨度。综合各种成本因素，最优化的梁高：建议取1/12~1/18的梁跨度。
对层高控制关键部位，如：公共走道、设备管线密集处等，建议采用宽扁梁、型钢梁。
进行综合成本分析后，可考虑采用实心或空心无梁楼盖。无梁楼盖在车库顶板结构(楼板跨度、楼面荷载较大)中具有一定的经济优势；空心无梁楼盖在车库顶板覆土较厚(≥1.5m)或有消防车荷载时更有优势
2. 设备管线空间控制
对于风管、电缆桥架、给排水、消防等管线密集处，采用综合管线图进行优化设计，往往可以节约200mm的高度。
要求设计院对公共走道、地下室、大型商业进行综合管线图设计，建议由暖通空调专业设计人员完成，以优化设备管线所占的空间高度。
3. 结构梁高空间、设备管线空间的相互利用
结构主梁与主管线平行布置
与管线相交处采用变截面梁
管线穿结构梁处理，预留洞口尺寸一般控制在梁高的1/3内。
采用无梁楼盖，设备管线与柱帽(如设置)在同一高度空间。
05 结构转换影响
建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，由于结构转换层的存在，整栋塔楼抗震等级的提高，因而带来成本的增加。
全结构转换经验估算：含钢量增加15~20kg/m2
对于转换层可以通过减少结构墙、柱，进行经营，以减少成本增加对项目的经营影响。
06 地下车库找坡影响
地下车库底板、地面、顶板由于有排水的需要，往往会做找坡，那找坡对成本的影响有哪些呢？
首先，找坡填充材料成本
其次，地下室顶板找坡荷载会提高，增加结构成本
最后，地下室底板找坡必然增加地下室层高，从而增加结构成本、以及土石方挖运成本
示 例
那么遇到需要进行找坡时该如何处理呢？
车库楼面、地面找坡方式
车库楼面--不找坡
由于车库内仅考虑洗车库时的排水，排水的频率、水量有限，结合清洗扫水至楼面地漏。
车库地面---设结构底板
结构找坡或不找坡(结构板内暗埋地漏+排水管)
车库地面---建筑地坪
利用地基土挖排水沟、找坡
车库顶板找坡方式
建筑找坡：对成本不利，施工控制简单。
结构找坡：节约成本
全结构找坡：变标高，施工控制稍麻烦。
半结构找坡：部分降低建筑找坡成本。
部分上翻梁结构找坡：沿着排水方向上翻梁，压缩层高、保证净高。
建议采用结构找坡！
07 剪力墙设计优化要点
剪力墙厚度控制：
底层商业、底层架空层层高较高，按照《高规》7.2.2条规定，墙厚往往较厚：层高的1/16、1/20(一二级、三四级抗震等级)；同时可能变成短肢剪力墙，墙体配筋进一步大幅增加。
对策：
按照《高规》附录D，根据墙顶的荷载反算确定墙体厚度，往往可以大幅减少墙体厚度和配筋，一般可节省造价约15%；同时获得更好的建筑空间效果。
剪力墙配筋控制：
剪力墙翼缘长度小于600mm时，应关注计算结果的可靠性(PKPM软件问题)。
构造边缘构件竖向钢筋：尽量采用φ12钢筋；如无法全部采用φ12，可考虑角部采用大直径钢筋，中间采用φ12。
竖向钢筋采用φ12(搭接连接) 代替φ14 (焊接连接)，含钢量稍微提高，但综合考虑焊接施工费用，造价反而降低16～33%，而且钢筋搭接比焊接更可靠。
08 柱设计优化要点
异型柱结构—尽量少用
异型柱的特点：抗震性能差，结构成本高。
异型柱的应用：尽量少用异型柱，多用矩形柱。
在门背后的位置设置异形柱
可以与立面造型相结合的位置设置异形柱
建筑空间不敏感的位置，如：灰色空间、公共楼梯间等设置异形柱
柱纵向钢筋配置
III级钢的应用：最小配筋率应减少0.1%(《高规》6.4.3-1注2) ，可节约钢筋造价的9~15%！
加大角筋的直径：程序对X向及Y向的钢筋均有配筋面积要求，应尽量加大角筋的直径，以达到满足计算要求的前提下减少总配筋量。
09 梁设计优化要点
尽量取消一些短砌体墙下的小次梁
尽量减少短砌体墙下的小次梁设置，如客厅/餐厅与厨房、非下沉式卫生间之间的小次梁，主卧室内卧室与非下沉式卫生间、衣帽间之间的小次梁等（前提是小次梁跨度小(≤3.5m)、楼板的配筋基本上是构造配筋。）
这样既可以节约结构成本，同时增加空间可改造性。
梁支座顶面钢筋宜采用小直径钢筋
减少跨中通长钢筋面积，减少支座钢筋锚固长度。
梁顶跨中可节约钢筋用量近一半，同时支座钢筋锚固长度减少。
梁纵向构造腰筋----满足规范构造要求即可
规范《砼》第10.2.16条，hw≥450mm时，配置纵向构造钢筋面积不小于0.1% bhw，且其间距不宜大于200mm。
通过优化配筋方式可节约钢筋用量43%
框架梁跨中顶面通长钢筋
配筋严格按照规范构造要求(《高规》6.3.3条)配置，尽量采用直径φ12、φ14的小直径钢筋进行配置，不得简单拉通支座顶面钢筋造成浪费。
构造配筋对结构安全贡献极小，切忌过度设置，造成无效成本产生。
10 钢筋的选择
钢筋级别与钢筋强度
II级钢VS I级钢
强度提高43%，成本接近。
III级钢VS II级钢
强度提高20%，成本增加约4%。
冷轧带肋VS 小直径III级钢
强度提高相同，成本增加约4%。但III级钢质量稳定，延性、可焊性好。
强度的提高幅度远大于成本的增加幅度。
III级钢的应用
总原则：计算配筋或构造要求与钢筋强度有关时，尽量采用III级钢。
梁钢筋
梁纵筋：直径≥14mm，利用III级钢的高强度降低钢筋用量。
转换梁箍筋：剪力大、计算配箍，利用III级钢的高强度降低钢筋用量。
柱钢筋
柱纵筋：《高规》6.4.3条，采用III级钢柱纵向钢筋配筋率可降低0.1，大幅降低钢筋用量。
柱纵筋一般为构造配筋。
示例：抗震等级为三级，中柱、边柱，采用III级钢，
纵筋构造配筋率0.7% 变为0.6%，可减少用钢量14%
柱箍筋：《高规》6.4.7条，利用III级钢的高强度降低体积配箍率。
剪力墙箍筋
无配箍特征值要求的构造边缘构件：采用I级钢筋。
约束边缘构件或有配箍特征值要求的构造边缘构件(《高规》7.2.17-4) ：采用I级、II级或小直径III级钢筋。在满足构造(直径/间距/肢距)、计算要求的前提下，尽采用高强度等级的钢筋。
楼板钢筋
采用冷轧带肋钢筋或小直径III级钢。
如价格有优势、市场供应方便，优先采用III级钢。
11 总 结
结构、设备成本是客户最不关注的成本，因而是我们做设计成本优化的重点，在保证质量安全的前提下，尽可能的做到最优。
设计是施工的龙头，一定要把优化做在设计端，一旦设计定型再想变更就很难了。同时成本控制是全方位、全寿命周期的成本最优化，不是某一专业、某一阶段的成本节约。因而要时刻紧绷设计成本优化的弦，只有这样成本优化才会达到最优结果。
