論結構方案優(yōu)化設計對工程造價的影響

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1、論結構方案優(yōu)化設計對工程造價的影響　　所謂方案優(yōu)化設計，就是在原設計方案的基礎上，結合新工藝和設備的使用，新材料的投入，進行局部設計的改變，不僅使技術更可行，更加滿足功能要求，還能節(jié)約材料，使工程造價明顯降低。往往同一建設項目，同一單項、單位工程，可以有不同的設計方案，從而形成不同的工程造價，因此要通過方案優(yōu)化設計對其進行選擇，使之真正達到以最優(yōu)的設計、最經濟的投資，建造最好的工程項目的目的。本文僅針對建筑結構方案優(yōu)化設計對工程造價產生的影響進行探討。　　在建筑結構設計中，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，像基礎類型選用、進深與開間的確定、層高與層

2、數的確定、結構形式選擇等都存在著技術經濟分析問題。據統(tǒng)計，在滿足同樣功能的條件下，技術經濟合理的設計，可降低工程造價10%左右，有的可達20%.建筑結構由基礎、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，結構方案優(yōu)化時對工程造價的影響也就不一樣，因此在方案優(yōu)化設計時我們所考慮的重點要有所側重。下面就主要結構部分進行舉例說明：　　1）基礎：基礎結構的造價與工程所在地的地質條件密切相關，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％，基礎工程的重要性顯而易見。所以設計時應重視地質勘察報告的交底工作，選擇合理的基礎型式，

3、控制基礎的截面尺寸與埋深。如兩座相臨的住宅樓工程，根據地質勘探資料，設計基礎承載力及埋深相同，地面以上部分結構設計也相同，均為6層磚混結構，建筑面積3236m2；地面以下部分選用兩種基礎形式，1#樓過于考慮安全性，設計選用了鋼筋砼條形基礎，C20砼澆筑，M10水泥砂漿、MU10磚砌筑，基礎總造價為萬元。在2#樓設計中，將基礎改為毛石條形基礎，用MU20毛石、M10水泥砂漿砌，基礎總造價為萬元。通過對比，基礎建筑面積造價，1#樓為元/m2，2#樓僅為元/m2。在兩樓樓型、結構及使用功能相同的情況，地質條件滿足安全使用的前提下，只將鋼筋砼條形基礎改為毛石條形基礎，基礎部分的造

4、價減少了%。這對整座住宅樓工程造價的控制起到了積極作用?！　?）柱網布局與柱子：柱網布局是確定柱子的行距和間距的依據。一般來講，柱網尺寸在6-12m之間，柱距小則傳力路線短，上部結構節(jié)省材料，但可能基礎費用高，因而柱網布局是否合理，對工程的結構造價有很大的影響。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?！　∧乘膶訌S房根據工藝要求，在廠房結構設計中采用現澆鋼筋砼框架結構，初始設計方案為：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

5、用Ⅱ級鋼筋。初始設計方案的主要消耗材料為：框架梁混凝土，梁受力主筋；框架柱受力主筋。初始方案的結構系統(tǒng)總造價為萬元。優(yōu)化設計時，以框架結構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，結構總造價也相應變化。經過分析，求得該四層廠房結構優(yōu)化設計方案的主要參數為：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)化設計方案的主要消耗材料為：框架梁砼，梁受力主筋17185kg；框架柱受力主筋4482kg優(yōu)化設計方案的

6、結構系統(tǒng)總造價為185823元。對比分析初始方案與最佳方案，該框架結構總造價由萬元下降到萬元，僅主體結構節(jié)省投資%，經濟效果比較顯著?！　∪绻覀儗χ愉摻钸B接方式進行方案優(yōu)化設計，有時也能節(jié)省大量資金。某綜合樓設計時，柱子鋼筋采用電渣壓力焊接技術，從而可比搭接方法節(jié)省10％還要多的主筋，僅此一項可節(jié)省數十萬元之巨。　　3）梁：矩形截面梁是最普通的受彎構件，在設計時常被使用，但材料利用率很低。一是因為靠近中和軸的材料應力較低；二是梁的彎矩沿梁長是變化的。由于等截面梁大部分區(qū)段應力低，材料得不到很好利用，只有在軸心受力時，材料利用率才可提高。因此，設計時可采用平面桁架代替矩

7、形梁，平面桁架相當于掏空的梁，將梁中多余的材料掏去，這樣既經濟，自重又可減輕。它還可發(fā)展為空間網架，材料的利用率就能大幅提高。某超大跨度工業(yè)廠房，設計時用桁架外形的設計代替矩形截面梁，經濟上取得相當好的結果。　　4）砼及鋼筋的選用：除了要滿足結構的需求外，應力求方便施工，盡量減少砼標號與鋼筋型號的種類。有的工程梁、板、柱采用不同的標號，使施工難度加大，浪費了材料，加大了采購成本。鋼管砼結構是將砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的一種新型結構，它將兩種材料有機地結合，可借助內填砼增強鋼管壁的穩(wěn)定性，借助鋼管對核心砼的套箍作用，使核心砼處