建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化與地產(chǎn)成本的關(guān)系
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)中降本潛力相當(dāng)大的一個(gè)環(huán)節(jié)。專(zhuān)業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度和抗震性能來(lái)求得經(jīng)濟(jì)效益的，而是以結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，以工程經(jīng)驗(yàn)為前提，以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的理解和靈活運(yùn)用為指導(dǎo)，以先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析方法為手段，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入調(diào)整、改善與提高，對(duì)成本進(jìn)行審核和監(jiān)控，是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化再加工的過(guò)程。
結(jié)構(gòu)成本控制必須貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和策劃的全過(guò)程，包括前期論證及策劃階段的地質(zhì)情況調(diào)查、規(guī)劃階段的初勘、方案階段的結(jié)構(gòu)介入、擴(kuò)初階段對(duì)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化、施工圖階段給設(shè)計(jì)院灌輸成本意識(shí)及施工圖配合階段變更、簽證的管理。其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)主要體現(xiàn)在下面幾方面：
1、推敲地下室布置
地下室結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)成本中所占的比重很大，而且地下室的結(jié)構(gòu)離散性比較大，對(duì)其他部分的影響和關(guān)聯(lián)不明顯，做好地下室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于控制整個(gè)結(jié)構(gòu)成本至關(guān)重要。首先，要注意公共大地下室的面積的充分利用，做好單層地下室和多層地下室的方案比較。
其次，要把握好支護(hù)成本的降低，盡量抬高整個(gè)±0.000的標(biāo)高，因?yàn)檫@不僅降低了支護(hù)的成本還節(jié)約了土方的開(kāi)挖和外運(yùn)，減少了地下水豐富區(qū)域的水壓力的影響，對(duì)地下室的底板和抗拔樁的設(shè)計(jì)都起到了有利影響。對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)成本控制還要把握好地下室頂部覆土厚度的控制和頂部活荷載的控制，地下室頂部覆土的厚度一般與景觀布置和地下管線的埋設(shè)要求有關(guān)系，這就要求在設(shè)計(jì)管理過(guò)程中把景觀設(shè)計(jì)和管網(wǎng)設(shè)計(jì)提前介入，做好精細(xì)化設(shè)計(jì)和專(zhuān)業(yè)配合工作，嚴(yán)格控制好地下室頂部覆土的厚度。最后，要把握好地下室頂板和底板的布置方案，對(duì)這些結(jié)構(gòu)布置方案要做好多方案成本比較，要全方位的把握方案的可行性，對(duì)方案的取舍要慎之又慎。
2、控制層高
在滿足建筑立面和使用凈高的前提下，減少層高不僅可以減少豎向構(gòu)件的長(zhǎng)度和體積，同時(shí)還可以減少基礎(chǔ)等土建成本和外裝、設(shè)備及運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)于一般中檔房屋來(lái)講，層高每減少100mm，成本可減少30～40元/㎡，地下室還會(huì)更高些。減少層高可以通過(guò)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)控制梁高、設(shè)備專(zhuān)業(yè)每層綜合布線來(lái)實(shí)現(xiàn)。某些部位還可以采用變截面梁或在梁中預(yù)埋套管等措施來(lái)保證樓層凈高的要求。
3、控制高寬比（即結(jié)構(gòu)高度和結(jié)構(gòu)有效寬度的比值）
建筑高寬比越大，主體結(jié)構(gòu)抗傾覆力矩也越大，安全所需抗側(cè)力構(gòu)件（剪力墻）便越長(zhǎng)，由此便會(huì)增加結(jié)構(gòu)成本。控制高寬比成為了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的顯著環(huán)節(jié)。
4、優(yōu)化剪力墻設(shè)置
底部商業(yè)、底層復(fù)式住宅或架空層層高一般較高，為滿足規(guī)范要求，剪力墻墻厚必須增加較多，同時(shí)因變成了短肢剪力墻，配筋也將進(jìn)一步增加，此時(shí)可以通過(guò)驗(yàn)算超限墻體的穩(wěn)定性來(lái)減小墻厚，由此一來(lái)，墻厚變小，成本也將大大降低。剪力墻長(zhǎng)度和數(shù)量主要以位移指標(biāo)來(lái)控制，規(guī)范規(guī)定純剪力墻結(jié)構(gòu)的層間位移比限值為1/1000，為充分發(fā)揮剪力墻的最大作用，設(shè)計(jì)時(shí)可以以1/1050~1/2000作為層間位移比的目標(biāo)限值，在保證建筑物安全富余的前提下減少不必要的剪力墻體，從而從整體上節(jié)約造價(jià)。
5、優(yōu)化梁的布置及配筋方式
樓蓋造價(jià)占結(jié)構(gòu)總造價(jià)的9%~13%，其重量占整個(gè)房屋重量的22%左右。梁屬于樓蓋的一部分，其布置直接影響著板的受力情況和配筋，合理布置梁也成為了控制造價(jià)的關(guān)鍵。對(duì)于常見(jiàn)的8.1mx8.1m~9.0mx9.0m柱網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)層等承受荷載較小的樓板優(yōu)先考慮平行梁或十字梁，其大概綜合成本（計(jì)算鋼筋的數(shù)量、混凝土的數(shù)量和模板的數(shù)量）會(huì)比井字梁低10%左右，而對(duì)于地下室頂板等承受荷載較大的樓板應(yīng)選用井字梁，以滿足協(xié)調(diào)受力、保證凈高的要求。同時(shí)，可以取消那些小跨度樓板下部為支撐上部較短填充墻而設(shè)置的小梁（如廚房、衛(wèi)生間等），因?yàn)闃前灞旧碜阋猿休d那些填充墻，不需要單獨(dú)設(shè)梁，這樣梁減少，成本降低，空間也變好。在大跨度框架梁配筋方面，應(yīng)避免上部粗大鋼筋全梁貫通，盡量采用較小直徑鋼筋配置，這樣可以有效節(jié)省框架梁的鋼筋用量。
6、控制樓板厚度
樓板厚度直接影響著結(jié)構(gòu)荷載，20mm厚樓板自重約占標(biāo)準(zhǔn)層總荷載3.3%，厚度增加，荷載加大，梁、墻、基礎(chǔ)均會(huì)加大，成本也隨之增加。同時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層較小樓板來(lái)講，配筋均按最小配筋率來(lái)要求，樓板厚度增加反而配筋增大，所以實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)樓板厚度也是一個(gè)降低成本的控制要素。
7、混凝土標(biāo)號(hào)的合理采用
混凝土標(biāo)號(hào)每增加一級(jí)，單價(jià)提高約5~8%；對(duì)柱及剪力墻軸壓比的影響很明顯，應(yīng)優(yōu)先選用高標(biāo)號(hào)混凝土；對(duì)梁來(lái)說(shuō)，標(biāo)號(hào)高低對(duì)梁的承載力變化不大，應(yīng)選用低標(biāo)號(hào)混凝土；對(duì)板來(lái)說(shuō)，雖然提高標(biāo)號(hào)對(duì)承載力有提高，但標(biāo)號(hào)提高后最小配筋率相應(yīng)增大，樓板開(kāi)裂的幾率也增大，所以也應(yīng)選用低標(biāo)號(hào)的混凝土。工程設(shè)計(jì)時(shí)通常將墻柱混凝土標(biāo)號(hào)高于梁板混凝土標(biāo)號(hào)一~二個(gè)等級(jí)，將混凝土承載能力最大化。
8、鋼筋材料的合理選擇
HRB400級(jí)鋼筋無(wú)論從強(qiáng)度、延性還是性?xún)r(jià)比上都是其他鋼材無(wú)法比擬的。HRB335級(jí)鋼筋比HRB235級(jí)鋼筋貴約4%，強(qiáng)度提高43%；HRB400級(jí)鋼筋比HRB335級(jí)鋼筋貴約2.9%，強(qiáng)度提高20%。因此，設(shè)計(jì)中使用HRB400級(jí)鋼筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)的HRB235級(jí)鋼筋和HRB335級(jí)鋼筋作為受力鋼筋（吊鉤出外）可有效降低工程的鋼筋用量。
每一個(gè)工程建筑都需要匯集參建各方的智慧和辛勤工作。前期階段，應(yīng)進(jìn)行多方案的對(duì)比分析，找到其中安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的平衡點(diǎn)。在優(yōu)化過(guò)程中，采取辦法減小構(gòu)件截面，減薄板厚，采用較矮的梁高，合理地增大樓層凈高，減少剪力墻等，這些做法不僅能減少混凝土用量，減輕結(jié)構(gòu)自重，而且減低了結(jié)構(gòu)剛度，減小了地震力。
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的就是在保證工程質(zhì)量的同時(shí)去除無(wú)效的結(jié)構(gòu)成本，達(dá)到最小的投入產(chǎn)出比，最終實(shí)現(xiàn)建筑安全、經(jīng)濟(jì)和美觀的完好統(tǒng)一。
青海建筑設(shè)計(jì)院,青海建筑設(shè)計(jì)公司,青海市政設(shè)計(jì)院
