所謂方案優(yōu)化設(shè)計,就是在原設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,結(jié)合新工藝和設(shè)備的使用,新材料的投入,進行局部設(shè)計的改變,不僅使技術(shù)更可行,更加滿足功能要求,還能節(jié)約材料,使工程造價明顯降低。往往同一建設(shè)項目,同一單項、單位工程,可以有不同的設(shè)計方案,從而形成不同的工程造價,因此要通過方案優(yōu)化設(shè)計對其進行選擇,使之真正達到以最優(yōu)的設(shè)計、最經(jīng)濟的投資,建造最好的工程項目的目的。本文僅針對建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計對工程造價產(chǎn)生的影響進行探討。
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,不同方案的選擇及不同建筑材料的選用對工程造價會有較大影響, 像基礎(chǔ)類型選用、進深與開間的確定、層高與層數(shù)的確定、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟分析問題。據(jù)統(tǒng)計,在滿足同樣功能的條件下,技術(shù)經(jīng)濟合理的設(shè)計,可降低工程造價10%左右,有的可達20%。建筑結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)、柱、墻體、梁、樓板、屋面板等部分組成,各部分占工程總造價的比例不盡相同,結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化時對工程造價的影響也就不一樣,因此在方案優(yōu)化設(shè)計時我們所考慮的重點要有所側(cè)重。下面就主要結(jié)構(gòu)部分進行舉例說明:
1)基礎(chǔ):基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價與工程所在地的地質(zhì)條件密切相關(guān),其工期約占整個建筑物主體工程的25%——30%,造價約占總造價的10%―20%,基礎(chǔ)工程的重要性顯而易見。所以設(shè)計時應重視地質(zhì)勘察報告的交底工作,選擇合理的基礎(chǔ)型式,控制基礎(chǔ)的截面尺寸與埋深。如兩座相臨的住宅樓工程,根據(jù)地質(zhì)勘探資料,設(shè)計基礎(chǔ)承載力及埋深相同,地面以上部分結(jié)構(gòu)設(shè)計也相同,均為6層磚混結(jié)構(gòu),建筑面積3236m2;地面以下部分選用兩種基礎(chǔ)形式,1 # 樓過于考慮安全性,設(shè)計選用了鋼筋砼條形基礎(chǔ),C20砼澆筑, M10水泥砂漿、MU10磚砌筑,基礎(chǔ)總造價為16.13萬元。在2 # 樓設(shè)計中,將基礎(chǔ)改為毛石條形基礎(chǔ),用MU20毛石、M10水泥砂漿砌,基礎(chǔ)總造價為10.3 5萬元。通過對比, 基礎(chǔ)建筑面積造價,1 # 樓為49.86元/m2,2 #樓僅為31.98 元/m2.在兩樓樓型、結(jié)構(gòu)及使用功能相同的情況,地質(zhì)條件滿足安全使用的前提下,只將鋼筋砼條形基礎(chǔ)改為毛石條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)部分的造價減少了35.88 %。這對整座住宅樓工程造價的控制起到了積極作用。
2)柱網(wǎng)布局與柱子:柱網(wǎng)布局是確定柱子的行距(跨度)和間距(每行柱子相鄰兩柱間的距離)的依據(jù)。一般來講,柱網(wǎng)尺寸在6―12m之間,柱距小則傳力路線短,上部結(jié)構(gòu)節(jié)省材料,但可能基礎(chǔ)費用高,因而柱網(wǎng)布局是否合理,對工程的結(jié)構(gòu)造價有很大的影響。此外,柱子截面形狀及大小的選擇也對工程造價有著直接的影響。下面就柱子截面大小實例說明它對工程造價影響的程度。
某四層廠房根據(jù)工藝要求,在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu),初始設(shè)計方案為:框架邊柱截面750mm×750mm,中柱截面750mm×1000mm; 框架梁截面統(tǒng)一為450mm×1900mm,受力主筋均采用Ⅱ級鋼筋。初始設(shè)計方案的主要消耗材料為: 框架梁混凝土130.82m3 ,梁受力主筋15179.4kg;框架柱受力主筋3654.2kg.初始方案的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總造價為19.12萬元。優(yōu)化設(shè)計時,以框架結(jié)構(gòu)尺寸和框架柱截面尺寸為常量,把框架梁截面高度尺寸為變量,并以模數(shù)50mm為步距進行變化。當框架梁截面高度變化時,框架梁自重及梁、柱配筋均相應變化,結(jié)構(gòu)總造價也相應變化。經(jīng)過分析,求得該四層廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案的主要參數(shù)為:框架邊柱截面750mm ×750mm ,中柱截面750mm ×1000mm,框架梁截面統(tǒng)一為450mm ×1600mm.優(yōu)化設(shè)計方案的主要消耗材料為:框架梁砼110.16 m3 (比初始方案減少20.66 
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