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论结构方案优化设计对工程造价的影响

2009/6/4 9:11:43 |  3501次阅读 |  来源:网友转载   【已有0条评论】发表评论

  所谓方案优化设计,就是在原设计方案的基础上,结合新工艺和设备的使用,新材料的投入,进行局部设计的改变,不仅使技术更可行,更加满足功能要求,还能节约材料,使工程造价明显降低。往往同一建设项目,同一单项、单位工程,可以有不同的设计方案,从而形成不同的工程造价,因此要通过方案优化设计对其进行选择,使之真正达到以最优的设计、最经济的投资,建造最好的工程项目的目的。本文仅针对建筑结构方案优化设计对工程造价产生的影响进行探讨。 
    在建筑结构设计中,不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响, 像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计,在满足同样功能的条件下,技术经济合理的设计,可降低工程造价10%左右,有的可达20%。建筑结构由基础、柱、墙体、梁、楼板、屋面板等部分组成,各部分占工程总造价的比例不尽相同,结构方案优化时对工程造价的影响也就不一样,因此在方案优化设计时我们所考虑的重点要有所侧重。下面就主要结构部分进行举例说明: 
    1)基础:基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关,其工期约占整个建筑物主体工程的25%——30%,造价约占总造价的10%―20%,基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作,选择合理的基础型式,控制基础的截面尺寸与埋深。如两座相临的住宅楼工程,根据地质勘探资料,设计基础承载力及埋深相同,地面以上部分结构设计也相同,均为6层砖混结构,建筑面积3236m2;地面以下部分选用两种基础形式,1 # 楼过于考虑安全性,设计选用了钢筋砼条形基础,C20砼浇筑, M10水泥砂浆、MU10砖砌筑,基础总造价为16.13万元。在2 # 楼设计中,将基础改为毛石条形基础,用MU20毛石、M10水泥砂浆砌,基础总造价为10.3 5万元。通过对比, 基础建筑面积造价,1 # 楼为49.86元/m2,2 #楼仅为31.98 元/m2.在两楼楼型、结构及使用功能相同的情况,地质条件满足安全使用的前提下,只将钢筋砼条形基础改为毛石条形基础,基础部分的造价减少了35.88 %。这对整座住宅楼工程造价的控制起到了积极作用。 
    2)柱网布局与柱子:柱网布局是确定柱子的行距(跨度)和间距(每行柱子相邻两柱间的距离)的依据。一般来讲,柱网尺寸在6―12m之间,柱距小则传力路线短,上部结构节省材料,但可能基础费用高,因而柱网布局是否合理,对工程的结构造价有很大的影响。此外,柱子截面形状及大小的选择也对工程造价有着直接的影响。下面就柱子截面大小实例说明它对工程造价影响的程度。 
    某四层厂房根据工艺要求,在厂房结构设计中采用现浇钢筋砼框架结构,初始设计方案为:框架边柱截面750mm×750mm,中柱截面750mm×1000mm; 框架梁截面统一为450mm×1900mm,受力主筋均采用Ⅱ级钢筋。初始设计方案的主要消耗材料为: 框架梁混凝土130.82m3 ,梁受力主筋15179.4kg;框架柱受力主筋3654.2kg.初始方案的结构系统总造价为19.12万元。优化设计时,以框架结构尺寸和框架柱截面尺寸为常量,把框架梁截面高度尺寸为变量,并以模数50mm为步距进行变化。当框架梁截面高度变化时,框架梁自重及梁、柱配筋均相应变化,结构总造价也相应变化。经过分析,求得该四层厂房结构优化设计方案的主要参数为:框架边柱截面750mm ×750mm ,中柱截面750mm ×1000mm,框架梁截面统一为450mm ×1600mm.优化设计方案的主要消耗材料为:框架梁砼110.16 m3 (比初始方案减少20.66 

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