造價成本人不求“掌握”，但要“了解”—結構優(yōu)化如何做才有效
一、 結構設計優(yōu)化必不可少
設計優(yōu)化對于成本控制來說具有極端重要性，不可不察。而除了房地產(chǎn)公司比較注重外，設計優(yōu)化往往是被忽略的。
設計優(yōu)化主要是從成本控制的角度對原設計進行排查，排除設計的盲區(qū)和死角，發(fā)現(xiàn)差錯、糾正不足，降低不安全因素，為您找回流失的成本。剔除原來設計中的虛高的，無用的，不安全的，不合理的成本。
結構設計優(yōu)化，也如同人減去多余脂肪，達到健美目的，杜絕不必要的浪費。加大構件截面，提高配筋率，并不一定增加結構的安全度，有時反而是壞事，如增加建筑自重，形成超筋破壞等反作用。
結構設計優(yōu)化并不是單純的“挑毛病”，而是通過交流、溝通，找到更為合理、更經(jīng)濟的設計。結構設計的優(yōu)化，不是以犧牲建筑適用性、結構安全度和抗震性能來求得經(jīng)濟效益。
在所有的設計優(yōu)化中，結構設計優(yōu)化空間最大，結構成本的彈性和離散性大，最有成本控制的意義，是優(yōu)化的重點。
二、結構設計優(yōu)化重點
結構設計優(yōu)化根據(jù)優(yōu)化深度難易分幾個層次，一是結構體系與基礎類型的優(yōu)化與比選；二是規(guī)范方面解理錯誤的糾正；三是結構說明不適用條款的修正；四是鋼筋構造不合理的改正；五是設計圖紙糾錯。
結構優(yōu)化不是單方面以降低成本減少含量鋼量為目的，結構優(yōu)化是對原結構設計改進，不是追求局部最優(yōu)，而是為了達到整體最優(yōu)。
通過對多種結構方案進行選型和經(jīng)濟分析，提供決策依據(jù)；對影響結構的因素(如地勘、安評報告等）進行分析，統(tǒng)一技術措施；對構件截面及布置等進行調整，對荷載、計算參數(shù)等進行復核。 結構設計優(yōu)化有“尺寸優(yōu)化，形狀優(yōu)化，拓撲優(yōu)化，布局優(yōu)化、配筋優(yōu)化、構造優(yōu)化“等。 結構設計優(yōu)化著重于以下幾個方面：
1、選擇規(guī)則的平面方案和立面方案，避免過大的外挑和內收，避免應力的突變，避免薄弱層，保持受力的均衡。盡量不設轉換層，尤其是高位轉換，同一建筑不要做多功能多用途設計。這受制于建筑設計。建筑設計往往追求外觀的新奇現(xiàn)代，天馬行空，不計成本，也不考慮抗震等因素。越是復雜的不規(guī)則的建筑造型其抗震性能下降建筑成本增加。應該追求簡約而美的設計理念，摒棄復雜而丑的設計風格。
2、剛度與延性的平衡。結構剛度大，含鋼量高，延性反而差，地震反應大，抗震性能低。可以通過減少剛度增加延性既提高抗震能力又能節(jié)約鋼筋。
3、如結構體系的選擇對造價影響甚大，如異形柱框架比普通框架含鋼量大；短肢剪力墻含鋼量比普通剪力墻結構高。
4、選擇合理的基礎形式，基礎形式有獨基、條基、樁基、筏基、基礎梁、承臺等，一般選擇復合基礎，即幾種基礎類型的組合，組合種類不宜過大，基礎體系應簡潔，如“承臺+筏板”、“基梁+筏板”、“承臺+基梁”等，盡量設計成無梁板。當?shù)装宀捎昧喊迨綍r，基礎梁計算應充分考慮承臺的作用。特別是裂縫寬度計算時，梁取承臺邊處的彎矩進行控制，承臺算至柱邊。
5、地下車庫頂板的結構形式有：十字梁、井字梁、無梁板、大跨度梁板、預應力有梁樓蓋和空心樓蓋等。空心樓蓋可以減少含鋼量和砼用量，其缺點是板厚增加導致層高變小。如果地下室頂板作為嵌固層則不宜采用空心樓蓋。
6、剪力墻結構，墻（包括墻柱、墻身、墻梁）占上部結構鋼筋用量的60%左右，其中，墻柱鋼筋比例最高，約占上部鋼筋用量的40%左右，這是優(yōu)化的重點，優(yōu)化內容包括墻柱的設置、截面、縱筋和箍筋拉筋，均可優(yōu)化。墻柱縱筋直徑12以上盡量采用非綁扎搭接。剪力墻布置合理與否直接關系到整個結構的技術經(jīng)濟指標，應采取如下措施：強周邊、弱中部；多長墻，少短墻；多L形、T形、十字形，少復雜形狀；各墻肢軸壓比接近；控制剪力墻數(shù)量和密度。地下室外墻墻底、頂設加強筋取代構造梁。
7、框架結構柱含量20%左右，梁50%左右，板20%左右。柱網(wǎng)大，樓蓋用鋼量大，反之，柱用鋼量大。優(yōu)化的重點是梁，采用強柱弱梁，梁配筋率不宜大，避免三排四排鋼筋的配置。梁寬避免大于350mm，梁寬小于350mm可設計二肢箍，大小350mm必須設計成四肢箍，箍筋用量增加約80%。非框架梁上部縱筋采用支座負筋+架立筋形式，減少鋼筋搭接。當梁下部縱筋有二排以上時，部分縱筋不伸入支座。箍筋局部重疊不宜多于二層。
8、大屋面盡量采用結構找坡，既容易保證防水質量，又能減輕荷載，而建筑層找坡增加荷載和造價。
9、“結構設計總說明”是對結構設計軟件以外的內容進行經(jīng)濟性控制，應特別關注“通用性”的設計說明，通用性越強設計越浪費，避免出現(xiàn)一句話增加幾十萬的意外情況。結構總說明一般都有現(xiàn)成“模板”，事無巨細，不管是否適用，都羅列其中，設計師直接復制過來。每個建筑都有它的“個性”特征，不必生搬硬套。
10、一些平法標準圖集上不合理的鋼筋構造可以改進，如加腋梁鋼筋可以適當減少，框架柱頂層邊角柱等。圖集上的構造要求是參考性的，許多也是拍腦袋的，并沒進行內力試驗，何必生搬硬套？
11、圖紙表達的錯誤，如有的梁原位標注10C25 6/5，到底是10根還是11根？是按大還是按?。恐T如此類的錯誤也在優(yōu)化之列。
三、結構設計優(yōu)化不可取代
即使有限額設計，也需要進行結構優(yōu)化。業(yè)主一般都對設計指標有硬約束，以為可以一勞永逸地解決設計浪費和成本失控等問題。然而，設計指標滿足限額值，不一定是最經(jīng)濟、最合理的設計。對于非標建筑，限額值也不具指導意義。限額設計往往容易走向另一個極端或誤區(qū)。限額設計僅從經(jīng)濟指標上對結構成本進行控制，而會忽略其他更重要的工作，如結構體系合理性的判斷與調整、結構與建筑及機電等專業(yè)的協(xié)調，為了達到限額可能持續(xù)追加成本。 施工圖審查無法取代結構優(yōu)化設計。施工圖審查是確保設計文件符合國家法律、法規(guī)和強制性標準，施工圖審查并沒有義務審查設計的經(jīng)濟性，符合規(guī)范要求的設計未必是“最優(yōu)的”。而結構設計優(yōu)化的目的之一是控制成本、并使設計更加合理。當然，結構設計優(yōu)化的結果也必須通過施工圖審查。
四、結構設計優(yōu)化方式
優(yōu)化分為兩種方式：過程優(yōu)化、結果優(yōu)化。
過程優(yōu)化，是事前指導和事中控制，建議前置與設計同步，沒有后置動作。
方案階段：結構體系的造型和結構布置合理性認證、結構計算和內力分析正確。
擴初階段：結構方案的對比、優(yōu)化，重點關注結構體系、基礎方案、地下室的布置等關鍵環(huán)節(jié)。
施工圖階段：結構構件設計的精細化管理。主要是對結構設計中的不精細做法進行糾正，如不合理的歸并、有過大的富余、不經(jīng)濟的配筋方式和砼厚度取值等。 全過程、分階段檢查各個環(huán)節(jié)的設計情況，看是否符合《結構設計技術措施》的要求，包括結構建模、樁基、地下結構、地上結構；同時分構件驗算設計的經(jīng)濟性。 結果優(yōu)化有點被動，優(yōu)化效果差。通過對原設計圖紙進行事后復核，并提出優(yōu)化意見，說服設計單位對原設計圖紙進行修改的優(yōu)化方式。
五、結構設計優(yōu)化難題
設計師比較愛面子，有抵觸情緒，只要不是特別重大的原則性錯誤，一般不愿改。改就等于承認自己錯了。如果優(yōu)化團隊提的建議，原設計不改。怎么辦？
如果優(yōu)化團隊的提出建議，原設計師認為并不合理，怎么辦？
如果優(yōu)化團隊提出含量鋼量高了，而設計師認為安全性不夠，所以，不予采納。如果采納，設計師將不對結構安全負責。怎么辦？
通常情況下，結構優(yōu)化的建議，設計中一些顯而易見的錯誤，設計師會主動修正，溝通成本并不高。但對于一些模棱兩可本身有分歧可以有不同解釋等問題設計未必愿意采納結構優(yōu)化建議，即使是內心認為有一定道理的也出于自尊而拒絕。
結構設計優(yōu)化意見可以先給業(yè)主看，業(yè)主會有個判斷，認為優(yōu)化建議沒問題后，再與設計溝通商量，進行調整和修改。要取得設計師的配合，業(yè)主會做些協(xié)調工作。
不管哪方面的修改都要提交優(yōu)化的依據(jù)和過程。
修改最終要通過設計院的同意，通過審圖，這樣才會生效，優(yōu)化才能落實。不過，只要十條建議被告采納3條也是成效顯著。
如果設計師水平很高，非常到位，沒有什么需要優(yōu)化的，怎么辦？
優(yōu)化團隊一般會對項目進行一個評估，再做優(yōu)化，不做無用功。設計得越濫，優(yōu)化空間越大。不過，現(xiàn)在的設計確實是參差不齊魚龍混雜，設計優(yōu)化的市場需求潛力巨大。
五、結構設計優(yōu)化收費
大家比較關心優(yōu)化的效果與優(yōu)化服務收費，結構優(yōu)化效果視工程設計情況而定，根據(jù)已完工的結構設計項目，對于中型項目（面積約10萬平方左右），可節(jié)省約成本500萬至2000萬不等，約每平方50元~200元，還是相當可觀的。結構設計優(yōu)化公司收費一般是按優(yōu)化效果的20%收取服務費。對于項目建設方來說，發(fā)生這塊業(yè)務不僅不會造成成本的增加反而可以節(jié)省許多成本，你的錢花得物有所值。
如果沒有設計優(yōu)化環(huán)節(jié)，因設計原因導致成本增加卻不被人覺察，一旦得知，為時已晚。
六、結構優(yōu)化的案例
1.工程概況：上海某住宅項目建筑面積約為7萬平方米，框架結構，層數(shù)3層。
2.結構設計存在的問題：除一層（地下室頂）是嵌固部位，樓板厚度180 mm。其他板厚均設計為150mm。
3.原因分析：其設計依據(jù)可能是根據(jù)上海市《關于進一步強化綠色建筑發(fā)展推進力度提升建筑性能的若干規(guī)定》的通知[滬建管聯(lián)(2015) 417號]文件（2015.6.16日發(fā)布）第三條第2條：“ 新建民用建筑的樓板厚度應不小于150mm，并采取相應技術措施滿足隔聲要求；”
4.優(yōu)化建議與溝通：根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）第 9.1.2第2條規(guī)定：民用建筑樓板最小厚度單向板為60㎜，雙向板為80㎜。
廚房衛(wèi)生間等小面積小跨度板根本不需要板厚150mm，100mm就夠。樓厚增加，建筑荷載隨之加大，結構的抗震性能和抗側力等均受影響，為了滿足結構的承載力和抗震要求，含鋼量和造價均大幅度提高，初步估算增加成本約10%左右，這與綠色建筑理念相左。
從結構優(yōu)化角度，板厚能低則低，對降低造價意義重大。
要求民用建筑樓板厚度不小于150 mm嚴重缺乏科學依據(jù)。板厚增加未必能隔音，隔音是需要采取其它措施。如果是做隔音空心板，150 mm又是不夠的。
關于板厚設計，我們提出設計優(yōu)化建議及優(yōu)化依據(jù)。
結構設計不必拘泥于不合理的地方性規(guī)定，一是了解制訂地方規(guī)定的背景及條款所適用的條件，二是要適當變通，三是要明白，不是所有的規(guī)定都是正確的，四不是所有的規(guī)定都非執(zhí)行不可的。
5.優(yōu)化效果：板混凝土節(jié)約35%，鋼筋節(jié)約15%，造價節(jié)約10%左右。
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