结构成本优化设计的技术要点和方法终极版

一、结构成本控制的意义控制结构成本，并不会导致结构的安全储备的降低，而是要取消掉其中的无效成本。结构成本的降低是指通过积极化的设计，在保证工程质量的同时去除无效的结构成本，以达到最小的投入产出比。二、结构成本控制的管理思路及方法结构成本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程，包括前期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶段对结构方案的优化、施工图阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。

一、结构成本控制的意义

控制结构成本，并不会导致结构的安全储备的降低，而是要取消
掉其中的无效成本。结构成本的降低是指通过积极化的设计，在保证
工程质量的同时去除无效的结构成本，以达到最小的投入产出比。

二、结构成本控制的管理思路及方法
结构成本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程，包括前期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶段对结构方案的优化、施工图阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。
（一）设计院的选择（主要指扩初设计和施工图设计阶段）
1 、更应注重对设计团队的选择，而不是对设计院的选择。
2 、培养能长期合作的战略伙伴，但必须不只一家。
3 、分阶段进行设计成果的后评估。
4 、注重专业负责人的选择。
（二）设计费的合理取值
设计费可略高于当地的平均水平值、略高于设计院的心理预期，对于调动设计院的积极性，保证设计质量行之有效。
（三）设计周期的合理确定
对于一个项目来说，设计周期越短越好，因此要在保证质量、不增加成本的前提下，尽量缩短设计周期，这就需要在决策导向上予以保证，并合理利用工序的前置和搭接时间，积极推广标准化设计；另外，要想快，创新点就要尽量少。
（四）设计过程中必须控制的关键环节
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 、地下室的布置及样板配筋图
5 、标准层的布置及截面配筋图
6 、结构转换层的布置及配筋层图

三、事前控制的要点
事先控制是成本管理的重中之重，并且是全过程的！
（一）限额设计（合同的引入及应用）
1 、限额的内容 —— 应该是那些可控的、易离散的。如钢筋和砼的含量，停车位的面积等）
2 、限额的数值 —— 应比市场水平略低
3 、限额的弹性 —— 具体项目允许适当的调整范围
4 、双赢的思想 —— 奖罚分明
（二）必须重视和提前输入的技术原则
1 、《结构设计统一技术措施》
2 、《结构设计总说明》
3 、《标准构造做法》
（三）施工图审查公司选择
1 、沟通时机 —— 尽早沟通达成共识，避免大的设计修改和返工。
2 、沟通内容 —— 注重在规范的边界或有争议处，如超限的判断、
裂缝宽度、短肢墙体系的定义、配筋等。
（四）对一些垄断部门 —— 供电、供水、燃气、规划、人防、审图等，
可以作为外部的资源，要及早适时地引入

四、结构设计管理流程
（一）灌输意识：向设计院灌输成本意识，沟通并提出成本要求。
（二）事前控制：完成统一技术措施，并与设计院沟通、相互补充、达成一致。
（三）过程控制（优化方案）：设计院进行结构布置、计算，基础进行双方案比较，双方沟通、达成一致，结构布置基本确定；
（四）样板配筋图：设计院完成样板配筋图，双方沟通、达成一致；
（五）绘制施工图：设计院按双方确认的样板配筋图设计；同时报给审图公司进行审查；
（六）正式施工图：设计院根据反馈意见，沟通、修改，最终出正式施工图纸。

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2楼

五、结构成本控制的技术关键点及方法
（一）层高的控制方法
1、控制层高的意义：可以减少结构成本、其他土建成本、设备及运营成本。层高对成本影响的参考值：上部结构的层高每减少100mm，可减少成本30～40元/㎡。地下室可能还会再高些。
2、控制的方法
（1）上部结构梁高：可取跨度的1/12～1/18。
（2）对地下室建筑，在合同中要求设计院做每一层的综合管线图，来进行优化与协调。经此优化，可减少净高约200mm。
（3）对于梁与管线的少数矛盾处，还有以下方法供考虑：
①采用变截面梁，局部减少梁高度。
②在梁中预埋管或留洞。
（4）对地下室建筑，采用无梁楼盖。
（二）结构超限的控制方法
1、遇有结构超限时，必须进行权衡，分析其投入产出比。
2、尽量协调其他措施，避免出现严重的结构超限情况。
3、不可避免时，应引入必要的外部资源，提前解决。
（三）建筑高宽比的控制
建筑层数越多，高度越高，风荷载及地震荷载就越大。控制尽
量不要超出规范限值太多。对于不同地区，高宽比超限增加的成本
也不同，主要的影响因素有：超限程度、风荷载、地震力。
（四）控制好基础的选型及设计合理性的方法
1、及时组织对地基基础方案设计进行评审，控制好基础的选型。
2、用设计院提供的桩（或基础）的总反力与总竖向轴力设计值的比值，进行合理性的快速判断。比值在1.15是比较合适的。
3、控制好柱底内力的取值（不一定要取Nmax）。
4、控制好桩承载力的利用率（如400桩、500桩的承载力与轴力的配合问题）。
5、控制好基础类型的归并（不能归并的太多）。
6、对于非软弱土且承载力不小于12吨/㎡时，可作为支撑地下
室底板或筏板的自重考虑。
（五）控制好结构梁的布置方式
1、在8.1×8.1米的柱网下，地下室顶盖及屋顶花园应采用井字梁布置方式；对于标准层等受荷较小的柱网优先考虑平行、十字梁。
2、对于住宅标准层结构，当墙的长度不大于3米，厚度小于120,板为构造配筋时，尽量不设小梁。
（六）控制好梁的配筋方式
1、框架梁的通长负筋配置，应避免采用粗大钢筋全梁贯通，而小直径的钢筋配置更节约。
2、主次梁相交处，很多是没必要配吊筋的，只需设置附加箍筋。
（七）控制好剪力墙的布置方式
1、控制好剪力墙长度，使其尽量不成为短肢剪力墙。建议的最
优化长度为：其宽度的8倍+100。
2、当剪力墙高厚比超过规范构造要求时，经过《高规》附录D
的公式验算，大部分墙不需比标准层加厚或加厚一点即可满足要求。
3、剪力墙尽量布置在外侧，其抗扭转作用更好。剪力墙尽量少布置，只要满足位移比限制就行了。
（八）控制柱的布置方式
1、多用方柱，不用或慎用异形柱。
2、采用方柱时应注意：①设在门的背后；②设在与内隔墙相连的位置；③设在与建筑立面结合或不影响建筑的位置。
（九）控制好柱配箍率的计算方法及柱的配筋方法
1、规范规定:柱的体积配箍率应按砼单位长度范围内箍筋体积除以该范围内砼核芯区内的体积。而不是柱的横截面积计算。
2、柱子按计算配筋时，程序对X向Y向均有配筋面积要求，应在满足计算配筋量的要求下，尽量减少总配筋，如尽量加大角筋的配置，同时也加大了结构的安全度。
（十）控制好楼板的厚度
1、普通3米跨度以内的楼板可取80~100mm。
2、普通3~4米跨度的板板可取100mm。
3、客厅处异型大板可能120~180mm。
4、普通屋面板不小于120mm。
5、管线密集处可取120mm。
6、嵌固端地下室顶板可取180mm；非嵌固端地下室顶板可取160mm。
（十一）控制好建筑的地下室及屋顶找坡的方法
1、对地下室顶板及屋面如采用建筑找坡，尽量采用双坡。
2、对于大面积的地下室顶板，建议采用结构找坡。
3、对大面积的地下室地坪建议：①地坪为50～60厚素砼地坪即可；②在车库坡道处设多道截水沟，并在入口处设向外的泛水坡。
（十二）控制设计荷载的取值
1、地下室顶板活荷载
由于活荷载不是同时施加的，当设计填土厚度为1米时，考虑如下：第1阶段，施工阶段填土500厚进行保护，施工活荷载为1吨/㎡；第2阶段，使用阶段填土1000厚，使用活荷载为0.4吨/㎡；计算时取其大者即可。（未考虑消防车荷载）
2、外墙荷载应扣除门窗的影响。（设计院常不扣）
3、内墙荷载取值：对于可能采用的轻质材料要提前确定，以防止设计院预留量过大。
4、对于有内隔墙的楼板：隔墙每延米重量的1/3加到楼面活荷载内即可。

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3楼

（十三）控制风荷载的取值
1、大多数高层建筑的计算周期和位移都是由风荷载起控制作用；而地面粗糙度类别对风荷载有很大影响，在计算时要用发展的眼光关注取值的合理性，尽可能的取C或D类。
2、规范规定：高度大于60M的高层建筑，风荷载的取值按100年一遇考虑，比50年一遇的风荷载取值大很多，而高层住宅的结构合理使用年限为50年，所以在设计计算中，控制位移时风荷载按50年一遇考虑，内力部分配筋时风荷载按100年一遇考虑。
（十四）控制结构程序计算时电算系数的取值
1、梁的弯矩放大系数---1.0（不放）。
2、梁的扭矩折减系数---0.4（规范0.4~1.0）。
3、梁柱重叠部分是否简化为刚域---应简化为刚域。
4、钢筋砼容重---取26~28吨/m3（已考虑了粉刷）。
5、连梁刚度折减系数---0.6（规范0.6~1.0）。
6、墙、柱、基础计算是否考虑了活荷载的折减---应折减。
7、地下室外墙是否按压弯构件计算---应按压弯构件。
8、荷载的取值是否有不合理的放大。
（十五）钢筋材料的选择要求
对于梁、柱、墙建议如下：
①直径6～8时，采用Ⅰ级圆钢（HPB235）。
②直径10时，采用Ⅱ级螺纹钢（HRB335）。
③直径12及以上时，采用新Ⅲ级螺纹钢（HRB400）。
④如有小直径的新Ⅲ级螺纹钢，建议全部采用（施工也方便）。
（十六）砼标号的选择要求
1、普通的结构梁板砼标号一般为C20、C25即可
2、受力较大的梁板砼标号可采用C30（如地下室底板、顶板、
屋顶花园的楼板等）。
3、剪力墙、柱砼标号应按轴压比控制，并使尽量接近轴压比上
限的规定，同时又使绝大部分竖向构件为构造配筋。
4、结构转换层梁板宜采用高标号，如当地施工质量有保障，可采用C50及以上标号。
（十七）对地质勘察报告的要求
1、应提供多个方案选择的可能，供设计院作经济比较。
2、关注承载力的取值建议。另外，不应给取值范围，因为
设计院往往会保守地取其小值。
3、抗浮设计的水位标高应尽量取低值。
4、有条件时要提出最低设计水位。
5、钻孔深度可尽量深点，探明地质情况以便减少风险。
（十八）图纸设计时归并的把握
归并的越细，成本就会控制得越好---精细化设计。
六、保证工程质量的技术关键点
在优化结构成本的同时应该保证工程质量，减少业主投诉。
（一）两个原则
1、对客户最为关注的质量焦点，必须提高成本的投入。
2、对客户不关注的质量问题，必须加强成本的控制。
（三）提高哪些关键成本可以大幅减少客户的投诉？
1、楼板的配筋---端跨、管线密集处、屋面板、大跨度的单向板
的长方向钢筋应加强。
2、较长剪力墙的水平钢筋---墙长大于2.5米时，钢筋应适当加强。
3、地下室侧墙的水平钢筋---用小直径的钢筋，小间距的配置在
最外侧。
4、砌体的裂缝---主要加强现场施工管理。
5、门窗、外墙及楼、屋面板的渗漏---主要加强施工管理。
6、悬臂板、悬臂梁的截面及主要受力钢筋应适当加大。
7、荷载不明确的部位，设计应有所加强。