建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要點及應(yīng)用簡析

鹿道凡

摘要：隨著棚改紅利逐漸消失以及“房住不炒”的相關(guān)調(diào)控政策持續(xù)發(fā)力，房子的投資屬性正在褪去，市場也在逐步回歸理性，“日光盤”和“搶房子”的火爆場面已較難再現(xiàn)，房產(chǎn)暴力時代無疑將走向終結(jié)。當(dāng)前融資環(huán)境持續(xù)緊縮，購房者觀望情緒加重，房產(chǎn)企業(yè)融資成本持續(xù)提高，銷售和資金壓力持續(xù)增大，此時成本控制就顯得尤為重要。對于一般的房地產(chǎn)項目來說，建筑結(jié)構(gòu)成本約占到建安成本的40～60%，在項目體量較大時，不同的設(shè)計理念或設(shè)計方案可能會造成幾百萬甚至幾千萬的成本差異，因此對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化及成本控制意義十分重大。本文重點分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、技巧和要點，以及對其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用提出相關(guān)合理化建議，以供建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化要點;應(yīng)用

當(dāng)今房產(chǎn)市場環(huán)境十分嚴(yán)峻，“高周轉(zhuǎn)、降成本、提質(zhì)量”作為房產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的三大法寶，早已成為行業(yè)共識。雖然我國設(shè)計行業(yè)近年來發(fā)展迅猛，但也還是存在諸如低價競標(biāo)、掛靠設(shè)計、管理缺失等一些亂象，以及部分設(shè)計人員素質(zhì)不高，成本意識薄弱等問題。加之設(shè)計周期不斷壓縮、方案改動過于頻繁、設(shè)計人員疲于應(yīng)付，最終導(dǎo)致了設(shè)計方案考慮不足、施工圖紙質(zhì)量不高，“錯漏碰缺”“肥梁胖柱”時有發(fā)生，不僅造成了材料和資金浪費(fèi)也帶來了一些安全隱患。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的原則

（一）確保結(jié)構(gòu)安全可靠。一座建筑的使用壽命少則幾年多則幾十年，是人們工作和生活的重要場所，結(jié)構(gòu)的安全可靠與人們的生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化追求的第一目標(biāo)。

（二） 滿足建筑功能需求。美麗的建筑是一種凝固的藝術(shù)，是城市的靚麗風(fēng)景和重要名片，同時建筑的功能也應(yīng)能滿足城市發(fā)展的需要，結(jié)構(gòu)作為建筑藝術(shù)的載體，應(yīng)從最大限度上的滿足建筑外觀和功能需求。

（三） 合理降低工程造價。對于一般的房地產(chǎn)項目來說，建筑結(jié)構(gòu)成本約占到建安成本的40～60%，在項目體量較大時，不同的設(shè)計理念或設(shè)計方案可能會造成幾百萬甚至幾千萬的成本差異，因此通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來控制項目建造成本從而提高項目利潤受到越來越多房產(chǎn)企業(yè)的重視，具有十分重大的意義。

（四） 因地制宜方便施工。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)結(jié)合項目情況、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況、施工水平及施工工藝等諸多元素進(jìn)行綜合分析考量，不單要從設(shè)計本身出發(fā)找到和彌補(bǔ)原有設(shè)計方案存在的缺陷和不足，同時也要保證當(dāng)?shù)氐氖┕り犖槟軌蚝芎玫膶D紙表達(dá)的內(nèi)容呈現(xiàn)出來。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要點

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，通俗的講就是要在一定的限制條件內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，做到物盡其用、節(jié)省材料、避免浪費(fèi)。如何做好設(shè)計優(yōu)化，無外乎從以下幾個方面入手：

（一） 設(shè)計條件優(yōu)化。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的第一步應(yīng)對設(shè)計條件進(jìn)行梳理，其中包括：搜集當(dāng)?shù)匾?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，了解項目場地情況、當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況、施工水平、常用工藝，分析建筑方案的合理性，審核地勘報告的可靠性等。

（二）設(shè)計方案優(yōu)化。即根據(jù)設(shè)計條件選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料來實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。由于結(jié)構(gòu)方案與建筑方案存在相互制約相互影響。

（三）計算分析優(yōu)化。計算分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的根基，其結(jié)果對設(shè)計方案的選擇具有至關(guān)重要的影響，如何確保計算分析的可靠性及合理性，首先應(yīng)通過概念設(shè)計建立合理的計算模型，結(jié)合當(dāng)?shù)仨椖拷?jīng)驗確定正確的計算參數(shù)，再根據(jù)模型特點和參數(shù)特性選擇適用的計算分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確的計算分析，為設(shè)計方案的選擇提供有力的支撐。

（四）設(shè)計圖紙優(yōu)化。設(shè)計圖紙是項目施工的依據(jù)，是優(yōu)化成果的最終呈現(xiàn)，“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”等優(yōu)秀的設(shè)計理念均應(yīng)在圖紙中得到很好的落實，同時應(yīng)努力提高圖紙質(zhì)量，減少因“錯漏碰缺”導(dǎo)致的設(shè)計變更和工程拆改，確保成本控制目標(biāo)得以實現(xiàn)。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要點的應(yīng)用

（一）關(guān)于地勘報告。地勘報告是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)，一份地勘報告中各種信息及數(shù)據(jù)繁多，在閱讀地勘報告時要重點審核其中對工程建設(shè)成本有較大影響的關(guān)鍵信息。

（二） 關(guān)于基礎(chǔ)?！熬懦咧_起于累土”基礎(chǔ)設(shè)計是確保結(jié)構(gòu)安全的重中之重，同時基礎(chǔ)工程在建設(shè)成本中也占有較大的比例，因此對基礎(chǔ)的設(shè)計優(yōu)化十分必要。為確?；A(chǔ)方案的安全合理、經(jīng)濟(jì)適用，可從以下幾個方面著手：1）在總平布置時盡量避讓軟弱土、溶洞、地下洞室等不利地段，以便減少地基處理成本;2）根據(jù)項目地質(zhì)情況進(jìn)行多方案比選，綜合設(shè)計、成本、施工因素確定合理的基礎(chǔ)形式，一般優(yōu)先級為：天然基礎(chǔ)→地基處理→樁基礎(chǔ);3）輔以平板載荷試驗、破壞性試樁等手段去挖掘基礎(chǔ)內(nèi)在潛力;4）盡量減少基礎(chǔ)埋深，以便減少土方、支護(hù)、抗浮等方面的成本投入。

（三） 關(guān)于地下室。由于地下室成本在項目總成本中占有很大比重，同時由于地下室的設(shè)計條件離散性較大，影響地下室成本的因素也比較多（例如：層高、埋深、覆土厚度、荷載條件、地下水位、周邊環(huán)境等），不利于制定統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，因此一直以來地下室的設(shè)計都是優(yōu)化關(guān)注的重點。如何對地下室成本進(jìn)行有效的控制，可考慮從以下幾個方面出發(fā)：1）優(yōu)化車位布置，控制單車位面積，減少無效面積來控制地下室總面積;2）優(yōu)化地下室外墻邊線，減少轉(zhuǎn)折使地下室外墻盡量平直;3）對柱網(wǎng)尺寸和樓蓋形式進(jìn)行多方案比選，確保方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性;4）利用管線綜合和BIM驗證等手段，減少地下室層高;5）利用新技術(shù)新工藝減少成本，例如泄水加壓抗浮技術(shù)等。

（四） 關(guān)于上部結(jié)構(gòu)。 由于上部結(jié)構(gòu)設(shè)計受建筑方案制約較大，往往建筑方案一確定結(jié)構(gòu)方案也基本定型，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要在建筑方案設(shè)計階段就開始介入，協(xié)助建筑師一起對建筑方案進(jìn)行優(yōu)化，從源頭把控整體成本。方案的優(yōu)化可從以下幾個方面切入：1）控制建筑高度，盡量避免高度超限;2）控制高寬比，降低抗傾覆成本;3）優(yōu)化平面布置，減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn);4）優(yōu)化豎向布置，減少轉(zhuǎn)換比例;5）控制梁高和設(shè)備管道空間，降低層高需求;6）選擇合理的計算參數(shù)（如場地類別、地面粗糙度、周期折減、剛度折減、荷載取值），控制各項指標(biāo)均在合理范圍內(nèi)。

四、結(jié)束語

總而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不是簡單的“抽鋼筋”“縮截面”“卡規(guī)范”，而是充分利用扎實的理論知識、豐富的項目設(shè)計經(jīng)驗、先進(jìn)的設(shè)計理念、科學(xué)的設(shè)計方法，從建設(shè)項目實際情況出發(fā)，通過多方案比選分析，在可行域內(nèi)尋找最優(yōu)方案，努力尋求建筑與結(jié)構(gòu)之間，以及安全、適用、美觀、經(jīng)濟(jì)之間的平衡點，在確保結(jié)構(gòu)安全度和合理性的同時節(jié)約資源、減少浪費(fèi)、控制成本，創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益，為全面建立資源節(jié)約型社會，推動經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

（作者單位：武漢美好錦程置業(yè)有限公司）