所謂方案優(yōu)化設(shè)計(jì),就是在原設(shè)計(jì)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(jìn)行局部設(shè)計(jì)的改變,不僅使技術(shù)更可行,更加滿(mǎn)足功能要求,還能節(jié)約材料,使工程造價(jià)明顯降低。往往同一建設(shè)項(xiàng)目,同一單項(xiàng)、單位工程,可以有不同的設(shè)計(jì)方案,從而形成不同的工程造價(jià),因此要通過(guò)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行選擇,使之真正達(dá)到以最優(yōu)的設(shè)計(jì)、最經(jīng)濟(jì)的投資,建造最好的工程項(xiàng)目的目的。本文僅針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生的影響進(jìn)行探討。
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不同方案的選擇及不同建筑材料的選用對(duì)工程造價(jià)會(huì)有較大影響, 像基礎(chǔ)類(lèi)型選用、進(jìn)深與開(kāi)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(jì)分析問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì),在滿(mǎn)足同樣功能的條件下,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì),可降低工程造價(jià)10%左右,有的可達(dá)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(jià)的比例不盡相同,結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化時(shí)對(duì)工程造價(jià)的影響也就不一樣,因此在方案優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)我們所考慮的重點(diǎn)要有所側(cè)重。下面就主要結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行舉例說(shuō)明:
1)基礎(chǔ):基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價(jià)與工程所在地的地質(zhì)條件密切相關(guān),其工期約占整個(gè)建筑物主體工程的25%——30%,造價(jià)約占總造價(jià)的10%―20%,基礎(chǔ)工程的重要性顯而易見(jiàn)。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視地質(zhì)勘察報(bào)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(jì)基礎(chǔ)承載力及埋深相同,地面以上部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)于考慮安全性,設(shè)計(jì)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(jià)為16.13萬(wàn)元。在2 # 樓設(shè)計(jì)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(jià)為10.3 5萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)比, 基礎(chǔ)建筑面積造價(jià),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(mǎn)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(jià)減少了35.88 %。這對(duì)整座住宅樓工程造價(jià)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(lái)講,柱網(wǎng)尺寸在6―12m之間,柱距小則傳力路線(xiàn)短,上部結(jié)構(gòu)節(jié)省材料,但可能基礎(chǔ)費(fèi)用高,因而柱網(wǎng)布局是否合理,對(duì)工程的結(jié)構(gòu)造價(jià)有很大的影響。此外,柱子截面形狀及大小的選擇也對(duì)工程造價(jià)有著直接的影響。下面就柱子截面大小實(shí)例說(shuō)明它對(duì)工程造價(jià)影響的程度。
某四層廠(chǎng)房根據(jù)工藝要求,在廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu),初始設(shè)計(jì)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(jí)鋼筋。初始設(shè)計(jì)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(jià)為19.12萬(wàn)元。優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),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(jìn)行變化。當(dāng)框架梁截面高度變化時(shí),框架梁自重及梁、柱配筋均相應(yīng)變化,結(jié)構(gòu)總造價(jià)也相應(yīng)變化。經(jīng)過(guò)分析,求得該四層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)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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