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結構成本控制的管理思路和技術方法

編輯:重慶建筑設計公司 發表時間:2018-05-03 11:15

  大多開發商僅從經濟指標上對結構成本進行控制,極端強調結構成本的控制——含鋼量、含混凝土量越低,結構設計越優秀。但結構成本的降低必然會導致結構安全儲備的下降。那么如何在中間找到一個有效的平衡點使得成本得到有效控制的同時使得建筑品質達標?結構成本必須是房地產商最應關注的成本!

  一、結構成本的管理思路及方法

  1、必須對整個設計和策劃的全過程進行管理

  前期策劃:地質的考慮

  規劃階段:建筑物的排放

  方案階段:結構的可性及合理性、避免返工

  擴初階段:結構方案的優化

  施工圖階段:結構的精細化設計

  施工配合階段:變更、簽證的合理控制

  2、事前控制的幾個要點

  (l)設計院的選擇(擴初及施工圖階段)

  合適易管

  態度重視

  項目情況

  服務意識

  市場口碑

  (2)專業負責人的選擇

  業績水平

  市場反饋——圖紙質量、責任意識、成本意識、服務意識

  影響力及控制力

  

 

  (4)設計周期的合理取值

  設計周期對總成本的影響:

  資金的時間價值

  市場風險的變化

  產品的實際價值

  時間成本曲線

  (5)在保證質量、不增加成本的前提下縮短設計周期

  組織的重視及措施

  工序的前置及搭接

  標準化設計的推廣

  (6)甲方的技術原則必須提前輸入

  《結構設計統一技術措施》或《結構設計指引》

  《結構設計總說明》

  《標準構造做法》

  3、設計過程中必須控制的幾個關鍵環節

  結構體系的確定及主要平面布置圖

  基礎的選型及設計圖

  電算模型及計算系數的取值

  標準單元的樣板截面及配筋圖

  地下室的布置及樣板配筋圖

  結構轉換層的布置及配筋圖

  

 

  5、外部資源的引入

  引入的前提和原則——性價比的判斷引入的資源類型——壟斷部門(政府、人防、審圖)、學術權威、行業專家、專業咨詢公司

  引入的時機——盡早、及時

  合作方式及注意事項——顧問、價值及時間、案例(機器、惠州項目、人防專家)

  6、戰略合作伙伴的形成及意義

  風險評估及資源占用

  前期溝通及思想融合

  質量和進度的保證

  后期的服務

  工作范圍的衍生

  總成本的降低、總效率的提升

  二、結構成本管理的技術關鍵點

  對客戶最關注的質量焦點,加大成本的投入

  1、梁

  (1)梁的布置與成本的關系

  在正常樓層,8.5米X8.5米柱網下,十字梁較井字梁便宜約16-22%

  在一定跨度范圍內,梁的布置越少越好。

  (2)梁配筋方式對成本的影響

  2、剪力墻

  剪力墻的布置與成本的關系

  (1)優化剪力墻布置的位置數量

  建筑物的兩端和周邊重點布置;

  建筑物的內部和中間位置減少布置;

  ——以保證結構的抗震扭轉指標滿足要求

  結構的計算位移是否與規范的最低要求相差不遠——清除不必要的結構成本

  (2)優化剪力墻的長度

  剪力墻太長,結構本身成本增加,同時又使地震力增加,進一步加大結構成本;

  短肢剪力墻,抗震性能不好,構造配筋成倍放大,成本也會增大;

  對策:

  最優化的剪力墻長度是其寬度的8倍+100;

  剪力墻的翼緣小于600時,應關注其結構設計結果。

  (3)控制剪力墻的厚度取值

  《高層建筑混凝土結構技術規程》7.2.2條:底部加強層剪力墻厚度不小于層高的1/16(一、二級抗震等級)或1/20(三、四級抗震等級)。但底部商業、底層假復式住宅或架空層層高較高,按此規定,墻厚必須增加較多,同時變成短肢剪力墻,配筋進一步大幅增加。

  對策:

  經過《高規》附錄專門的公式驗算,大部分墻厚不需比標準層加厚或加厚一點即可滿足穩定要求,節省本層造價約15%。

  3、樓板

  (1)樓板的厚度對成本的影響:

  標準層樓板厚度對荷載的影響程度---2CM的板厚占標準層總荷載約3.3%

  標準層樓板厚度對板配筋的影響---僅考慮構造因素,板的配筋量與板的厚度成比例增加

  標準層樓板厚度對地震力的影響---2CM的厚度增加地震力約3.3%

  (2)實際工程中樓板厚度選擇:

  普通3米跨度以內的樓板可取80-100;

  普通3-4米跨度的樓板可取100;

  客廳處的異形大板可取120-150;

  普通屋面板可取120;

  管線密集處可取120;

  地下室頂板可取180;

  4、優化樁(基礎)的總量

  (1)基礎的選型

  沖孔樁、鉆孔樁

  人工挖孔樁

  預應力管樁

  沉管灌注樁

  強夯地基處理

  水泥攪拌樁地基處理

  筏板基礎

  獨立柱基

  (2)生產基地基礎選型

  案例概況:

  天馬微電子股份有限公司四層高的大跨度預應力廠房,3萬多平方米;單柱軸力1400噸;坡形的淤泥質土層分布場地,淤泥質土含有機質,強風化巖埋深12-28米,厚度0.2-8.3米,場地內有孤石,淺基礎持力層的承載力180KN/㎡;

  問題:

  大體量的獨立柱基加入部分攪拌樁是否安全合理?其施工周期如何?經濟性如何?采用什么基礎形式最好?

  解決方式:

  大直徑錘擊沉管灌注樁(盧里樁);

  節省工程造價300萬元以上,每平米節約近100元。

  (3)判斷樁(基礎)的總量是否合理

  要求設計院提供樁(基礎)的總反力與建筑物總重量的比值,核對并判斷其合理性。

  (4)優化樁(基礎)的總量

  關注柱底荷載的取值

  關注水浮力的利用

  關注樁基礎中地下室底板下土承載力的利用

  關注樁承載力的利用率

  關注基礎類型的歸并

  (5)勘察報告的取值建議

  關注基礎選型及地基處理建議-靈活度

  關注承載力的取值建議–承載力、PHC

  關注抗浮設計水位的標高

  可否提出最低設計水位標高

  (6)基礎采用“墩基”和“樁基”結構成本的變化

  備注:墩基礎”是指樁長不大5-6M,樁徑與樁長之比小3的樁基礎”。

  當采用樁基時,《工程地質勘察報告》的數據中某巖層或土層的樁端承載力標準值”往往是該巖層或土層“承載力標準值”的40-100倍。

  當采用墩基時,《工程地質勘察報告》不會提供專門的承載力數據,設計院均是按規范通過承載力的深度修正得出“墩端承載力設計值”。該承載力往往僅僅是該巖層或土層“承載力標準值”的1.2-3倍。

  因此,“墩基礎”往往會比“樁基礎”的造價高很多。我們在確定樁基方案時,當我們的荷載比較大時,寧愿挖深一些,使基礎成為“人工挖孔樁”,而不要采用“人工挖孔墩”。

  5、鋼筋材料

  鋼筋材料的選擇對成本的影響

  (1)市場價格:

 ?、窦変摚?420元/噸;

 ?、蚣壜菁y鋼:Ф14及以下3460,Ф14以上3430;

  新Ⅲ級螺紋鋼:綜合3580;

  冷軋帶肋鋼筋:4100;

  冷軋帶肋鋼筋網片:4600;

  (2)比較

 ?、蚣壜菁y鋼VSⅠ級圓鋼:

  價格基本一樣,強度提高43%;

  最小配筋率又可同時降低;

  新Ⅲ級螺紋鋼VSⅡ級螺紋鋼:

  價格貴了4.4%,強度提高20%,對按計算配筋的梁柱有顯著影響;

  對于柱的構造配筋率,可減少0.1;

  (當抗震等級為三級時,柱構造配筋率:0.7%→0.6%,減少14.3%。)

  減少梁柱的配筋數量,方便施工;

  冷軋帶肋鋼筋VSⅡ級螺紋鋼:

  價格貴了18.5%,強度提高20%;

  產品供應的直徑范圍所導致的“實際最小配筋率”的影響;

  (如Ф[email protected]在100厚的板中,配筋率是0.393%,較最小配筋率0.2%增加了96.5%)

  冷軋帶肋鋼筋VS冷軋帶肋鋼筋網片:

  冷軋帶肋鋼筋網片購買價格貴12%;

  冷軋帶肋鋼筋網片可減少施工綁扎用;

  冷軋帶肋鋼筋網片可提高工程質量,加快工程進度;

  冷軋帶肋鋼筋VS冷軋扭鋼筋:

  兩者購買價格差不多,強度也相同;

  冷軋扭鋼筋綁扎較為困難,綜合單價高;

  新規范更新的進展情況;

  (3)實際工程中鋼筋的選擇建議

  結構梁、柱、墻鋼筋選?。?/p>

  6-8CM直徑鋼筋統一采用HRB235;

  10-12CM直徑鋼筋統一采用HRB335;

  14CM及以上鋼筋統一采用HRB400;

  樓板鋼筋選?。?/p>

  優先采用冷軋帶肋鋼筋;

  板底配筋盡量采用直徑小、間距密的方式置;

  當冷軋帶肋鋼筋不能滿承載力要求時,采用HRB400;

  6、混凝土

  (1)混凝土標號對成本的影響

  標號增加,單價直接上升:

  C20單價277;C25單價296;C30單價315;C35單價332;C40單價362;C50單價為400。

  ---標號每增加一級,單價提高5%-8%。

  對柱及剪力墻(軸比控制)的影響程度

  ---提高標號可顯著減小柱墻的尺寸,增加建筑實際使用率。

  對梁的影響

  ---正常情況下對梁的承力幾乎沒影響,因此對梁的截面及配筋影響很小,不宜采用高標號。

  對樓板的影響

  ---正常情況下對板的承載力幾乎沒影響,但可能會提高板的構造配筋率,同時還會增加板開裂的隱患,應盡量采用低標號。

  (2)實際工程中混凝土標號的選擇建議

  普通的結構梁板混凝土標號一般為C25、C20。

  受力較大的梁板混凝土標號可采用C30,如地下室的底板、頂板,屋頂花園的樓板等;

  剪力墻、柱混凝土標號按軸壓比控制,使其盡量接近軸壓比規定的上限,同時又使絕大部分豎向構件為構造配筋。

  誤區:墻柱混凝土標號不能與梁板相差太大。

  7、柱配箍率

  (1)柱配箍率對成本的影響

  規范規定:柱的體積配箍率為混凝土單位長度范圍內箍筋的體積除以該范圍內混凝土核芯區內的體積。

  實際設計中,常常將柱混凝土核芯區的體積以柱的總體積來替換,以方便計算,并確保滿足規范要求。

  以500X500方柱為例:

  總體積為:500X500X1000;

  核芯區的體積為:440X440X1000;

  兩者相差29.1%

  (2)柱子縱向鋼筋的配置技巧

  當柱子按計算配筋時,程序對X向及Y向的鋼筋均有配筋面積要求,如何在滿足滿足計算配筋量要求的前提下盡量減少總配筋量?

  以右圖500X500方柱為例:

  方法一:配筋:12Ф20(37.7)

  方法二:配筋:4Ф25+4Ф20(32.1)

  兩種配筋方式均正好滿足計算要求,但鋼筋用量相差17.5%

  配筋技巧:盡量加大柱子角筋的配置

  8、荷載取值

  (1)關注部分位置的荷載取值

  地下室頂板的活荷載取值–2000、1000、400

  外墻的荷載取值–窗洞的影響

  內墻的荷載取值–輕質材料的提前確定

  空間可能分隔的荷載取值–非固定隔墻的自重取每延米長墻重(kN/m)的1/3作為樓面活載的附加值計入(kN/㎡)

  (2)風荷載取值對成本的影響

  地面粗糙度類別共有四級:A、B、C、D,其選擇對風荷載的影響及對成本的影響:

  A與B之間最大相差24%

  B與C之間最大相差54%

  C與D之間最大相差45%

  對策:用發展的眼光關注取值是否合理。

  規范規定:高度大于60M的高層建筑,風荷載的取值可按100年一遇考慮。其對成本的影響程度如何?

  對策:分析規范要求的目的;采取積極的成本控制措施!

  9、電算系數的取值

  

 

  10、圖紙設計時歸并的把握

  精細化設計是施工圖過程中控制成本的關鍵

  梁的歸并

  墻柱的歸并

  板的歸并

  樁基的歸并

  基礎的歸并

  11、層高對成本的影響及控制

  建筑層高基于成本考慮,即使只有幾個厘米---也是我們要仔細探討的問題!

  (1)控制層高的意義:

  結構成本:

  減少所有結構柱、剪力墻等豎向構件的長度和體積

  減少建筑的總高度、降低結構的總荷載,間接降低結構成本

  降低上部結構所承受的地震力、風荷載,間接降低結構成本

  地下室土方開挖及運輸的數量

  基坑支護的面積、基坑支護的單價

  地下室底板及側壁的截面及配筋

  抗拔樁、抗拔錨桿的費用

  基坑降水的數量及費用

  其它土建成本:

  減少所有外維護磚墻、內分隔墻、裝飾隔斷的數量

  減少門窗、幕墻、粉刷、涂料、瓷磚、石材、防水材料等數量

  設備及運營成本:

  更好地滿足節能規范的要求

  減少空調等設備的負荷量

  減少后期空調等設備的運營成本

  (2)降低層高

  對于許多公共建筑,包括地下空間,規范或者客戶所真正關注的并不是建筑物的層高,而是使用空間的——凈高

  影響凈高的因素:

  結構的梁高

  ——設計院通常的做法:取結構本身最經濟的梁高(一般為1/8-1/12的跨度)。

  綜合各種成本因素,取值應較正常結構本身最經濟的梁高降低10%-30%。(建議為1/12-1/18的跨度)

  機電的管道空間:

  ——設計院通常的做法是空調、電纜、水管各占一個標高,實際空間利用率很低。

  優化措施:

  要求設計院做每一層的:綜合管線圖——來優化各專業管線的交叉布置和統一協調。采用綜合管線圖,對機電管線進行認真的優化設計后,對于地下室經??梢怨澥〕鼋?00的高度空間。

  結構梁高的空間與機電的管道空間交叉優化設計:

  采用變截面梁,在機電管線通過處,減少梁截面高度。

  在梁中預埋管或預留洞口,使管線穿過。

  采用設柱帽(或不設柱帽)的無梁樓蓋,使管線與結構柱帽在同一高度空間。

  注意:以上結構機電的優化設計均有前提條件

  (3)經典案例:

  長虹在深圳的研發大樓,占地6000平方米,容積率控制在11,限高100米,建筑覆蓋率不超過55%。深圳六家大型設計院投標,共同的問題:很難設計到最大容積率要求的面積。

  各公司的解決方式——壓縮層高

  結構:

  寬扁梁

  預應力梁

  型鋼梁

  鋼梁

  無梁現澆空心混凝土板(GBF)

  機電:

  非標準空調管

  空調雙管并

  結構與機電:

  設計使結構梁的布置與空調管線的布置保持一致,以便結構梁與空調管線共同占用一個空間。局部加高結構梁

  12、結構超限

  結構超限必然增加結構成本

  結構超限必然增加設計周期

  結構超限的權衡和控制—投入產出比

  資源的及時引入

  必要的前期溝通

  13、建筑高寬比超限

  高層規范:在6度及7度抗震設防區,剪力墻結構及框架核芯筒結構的高度與寬度比不宜大于6,框架剪力墻結構的高度與寬度比不宜大于5。

  建筑高寬比的超限不屬于抗震超限審查范圍。

  建筑物在風荷載和地震荷載的作用下會發生傾覆力矩,建筑高寬比愈大,建筑物抗傾覆力矩的能力就愈差。

  高寬比超限對成本的影響

  高寬比超限一定會增加成本,包括結構成本和建筑成本。

  高寬比超限增加的結構成本,受如下幾個因素影響;

  高寬比超限的程度

  建筑物的風荷載

  建筑的地震力

  三、結構成本控制案例分析

  1、樁基成本控制:

  案例簡介:

  上海廣中路1號地塊,9棟住宅,其中3棟18層、3棟22層、3棟28層、采用大地下室連接為一,土質情況:25M深度內,土層較松,樁側摩阻力為15-30kPa,越向下土層越密實,樁側摩阻力逐漸增加為50-70KPa,38米以下各層樁端阻力均較小,為1500-2500kPa。

  基礎方案:

  上海市的習慣做法及地勘報告建議:18及22層建筑選8-1層作持力層,樁長為40米,28層建筑選8-2層作持力層,樁長為50米。

  選擇方案:

  全部選用50米長的Ф500及Ф600的預應力管樁!

  節省工程造價(樁的性價比、承臺的尺寸);

  進一步降低建筑物的沉降差及沉降值;

  方便施工管理,提高樁基檢測的效率,降低檢測成本。

  小結:

  對于Ф500管樁,當樁長由40米增加到50米時(增長25%),其單樁承載力由1435KN增加至2080KN(增大45%),單位樁長的性價比大幅提高80%!

  2、基礎選型和地下室結構成本控制

  簡介:

  南京拉德芳斯3+1層建筑,4層住宅,半地下室,淤泥質土,厚度約為18米,承載力為70KPa。在32-40米處有較好的沙層,可做樁基持力層,此時Ф300的預應力管樁承載力為600KN。

  基礎方案:

  筏板基礎;

  8米長的水泥攪拌樁加連接梁形成復合地基+止水筏板;

  長度為35米的Ф300預應力管樁,一柱一樁+止水筏板;

  預應力管樁方案最經濟(便宜16%)!最安全!較攪拌樁施工周期短!

  方案調整:

  ±0.00標高的取值,地下室的埋深:——對支護、土方、水浮力、抗拔樁的影響;

  覆土厚度的控制:——地下室布局、景觀的要求、管線的要求

  地下水位高度的取值和應用:——抗浮設計水位和最低設計水位;

  地下室底板的布置方案:

  ——承臺間設基礎梁加大板式結構

  ——樁承臺兼柱帽的無梁筏板板結構

  (造價相差20%-30%!)

  結果:總共節省工程造價3500萬元以上!

  3、無錫嘉和現代城的結構成本案例分析

  (1)簡介

  無錫嘉和現代城,2棟13層與23層相連建筑、2棟30-33層建筑、5棟9-13層建筑,共9棟。場地附近有一條河流,地下水位較高。場地土質較軟,表層4米深度內有部分淤泥質土,地下室底板下土的承載力為160kPa,在17米至22米處有密實的粉沙層,在37-55米處有密實的沙層?;鶐r埋藏很深。6度抗震、基本風壓0.45。本項目對回款的周期要求較高。

  (2)地下室的布置

  思路:

  采用一層大地下室9棟高度和層數相差較大的建筑連為為一體,形成一個整體的大型地下車庫。

  優點:

  交通及停車

  小區的物業管理

  地下室外墻的數量

  缺點:

  地下室結構的超長

  各棟建筑單位的不均勻的沉降

  (3)地下室結構超長的解決辦法

  結構后澆帶的設置——費用、間距、封閉時間、施工便利性

  混凝土膨脹外加劑的使用——數量、費用、位置

  構造配筋的適當增加——數量、費用、位置

  (4)各棟建筑物的沉降差以及主體建筑物與地庫間的沉降差解決方式

  當地的基礎設計經驗:

  9-15層建筑通常采用預制方樁基礎,以粉砂層作為持力層,樁長約17米,摩擦型樁。

  18層以上建筑通常采用鉆孔樁基礎,以砂層作為持力層,樁長約45-50米,摩擦型樁。

  12層建筑物采用無樁筏板基礎有過成功的案例,按程序計算沉降有15CM,實際觀測僅4CM在無錫觀測到的建筑物最大沉降不超過6CM。

  解決方式:

  先施工主樓,后施工無主樓地下室

  各棟主樓沉降后,再與地下室相連,大幅度減少了主樓與地下室之間以及各主樓之間的沉降差。各棟主樓可以提前預售,加快回款速度。

  決策觀點:

  控制成本,必須保證客戶所關注的質量。只要注重資源的選擇和合理利用;結構設計全過程的控制;掌握控制結構成本的技術關鍵點,就能達到有效控制成本的目的,進而使得利潤最大化。

此文關鍵字:結構,成本控制,的,管理,思路,和,技術,方法,
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