造價預(yù)算建筑工程設(shè)計優(yōu)化案例

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某高層剪力墻住宅，七度設(shè)防，二類場地。地上18層，高度78.5米，裙房4層高度12.5米。地下一層深度6.0米，總建筑面積2.3萬㎡。原設(shè)計含鋼量為66.4公斤/平方。業(yè)主將原設(shè)計圖紙拿到我院后，經(jīng)過我院的分析，原設(shè)計存在如下問題：
（1）、根據(jù)建筑使用功能的要求，使的建筑物平面不規(guī)則。原設(shè)計單位又無法合理的調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度的布置，初步一看，剪力墻布置的好象是規(guī)則，但從計算結(jié)果來分析，此結(jié)構(gòu)被布置成了一個不規(guī)則結(jié)構(gòu)（表現(xiàn)為：第一周期扭轉(zhuǎn)；非偶然偏心下位移比超1.4）。造成上述情況的原固是，原設(shè)計人員對于結(jié)構(gòu)的均勻?qū)ΨQ布置的要求只是表面上的理解，不是根據(jù)建筑物自身動力特點布置剪力墻。
（2）、由于上述的剪力墻布置的不合理，使得設(shè)計人員必須設(shè)置大量的剪力墻來滿足規(guī)范對指標的要求。剪力墻的過多設(shè)置，又使得建筑物的周期縮短、剛度變大，地震力也隨之放大很多。
（3）、大量剪力墻的墻體過厚（350mm）。由于剛度布置的不合理，又采用硬抗的辦法，所以在一些部位產(chǎn)生了應(yīng)力集中，使一般厚度的墻體超筋，只能加厚剪力墻厚度了。
（4）、還是由于剪力墻布置的不合理，造成了大量連梁超筋，為解決連梁超筋（無法通過減小截面面積或加大截面面積的辦法解決），只能提高混凝土標號（達到了C45），來解決超筋問題了。
（5）、上部剪力墻過多，造成自重過大，使的基礎(chǔ)地板配筋達到了φ22＠100。
優(yōu)化后的結(jié)果：
（1）、根據(jù)建筑物自身的特點和運動機理，重新的進行剪力墻布置，使建筑物的剛度布置符合其動力特性。
（2）、在合理的布置結(jié)構(gòu)剛度的基礎(chǔ)上，減少不必要的剪力墻
（3）、由于剪力墻的重新合理布置，解決了局部應(yīng)力集中的問題，可以減薄墻體（改為200mm厚）。
（4）、剪力墻的重新合理布置，使超筋的連梁不再超筋了，將砼標號降低到了C30。
（5）、對基礎(chǔ)重新優(yōu)化計算，將底板配筋由φ22@100降為φ18@150。
優(yōu)化后的結(jié)果：含鋼量由66.4公斤/平方 下降為42.2公斤/平方僅鋼筋一項可節(jié)約投資 2.3×(66.4－48.2)=418噸 約200萬元。原設(shè)計的66.4公斤/平方的鋼筋含量，初看起來也不算很高，但是原設(shè)計存在了很大的安全隱患（第一周期扭轉(zhuǎn)）。通過我們的優(yōu)化，降低了含鋼量，又消除了安全隱患，使我們感到非常的欣慰。通過本工程的優(yōu)化，我們感覺到，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計看起來很簡單，減少一些墻體、降低一下標號，但是實際上是遠遠沒有這么容易，取得最優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的前提是，1）要有深厚的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論基礎(chǔ)，2）對建筑物受力特點能夠清晰把握，3）豐富的設(shè)計實踐經(jīng)驗，這些因素缺一不可。
某高層剪力墻住宅，八度設(shè)防，三類場地。地上32層地下1層，并與兩層裙房和地下1層車庫相連。該建筑物高度98.45米，裙房高度8.45米。地下一層深度5.0米，建筑面積為2.5萬平方米。原設(shè)計含鋼量為75.2公斤/平方。受業(yè)主委托,對此項目進行了仔細的分析,發(fā)現(xiàn)如下問題：
（1） 主樓剪力墻設(shè)計的不合理，沒有加強關(guān)鍵部位，而是全面加大剪力墻的布置總量，使得墻的總數(shù)很多，但是位移才剛能滿足規(guī)范要求。原設(shè)計人員認為自己設(shè)計的并不保守，因為位移（1/1024），剛能滿足規(guī)范要求（1/1000）。但是他沒有看到全樓的剪力墻數(shù)量過多，剛度極大，造成的地震反應(yīng)的加大。
（2） 主樓與裙房連接設(shè)計的不合理，造成了裙房的抗震等級設(shè)計的不合理，使得裙房的抗震等級過高。
（3） 裙房和地下車庫選擇了筏板的基礎(chǔ)形式。
優(yōu)化后的結(jié)果：
（1） 針對上述情況我院對該項目的剪力墻重新進行了布置，對除了關(guān)鍵部位加強外，大大的減少了剪力墻的數(shù)量，反而是位移比原設(shè)計更理想了（1198）。
（2） 重新設(shè)計了主樓與裙房的連接，降低了裙房的抗震等級。
（3） 將裙房和地下車庫的基礎(chǔ)形式改為獨立柱基加抗水板。
優(yōu)化后的結(jié)果：本工程的含鋼量由75.2㎏/㎡降到了56.7㎏/㎡。僅鋼筋一項可節(jié)約投資 2.5×(75.2－56.7)=462噸 約220萬元。通過分析發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計除了一些表面的人為放大配筋的因素外，最主要的就是原設(shè)計人的設(shè)計經(jīng)驗不足，對結(jié)構(gòu)原理和規(guī)范的把握不深，造成了不必要的浪費。
某工程99.5米,框支剪力墻結(jié)構(gòu),地上30層地下2層,轉(zhuǎn)換層位于第三層,基礎(chǔ)采用的鉆孔灌注樁,樁筏基礎(chǔ),樁數(shù)196根,筏基厚度1.45米。接到業(yè)主委托后，我院對厚方案進行重新的計算與分析。厚建筑設(shè)計存在的主要問題有：
（1）轉(zhuǎn)換層以上的剪體數(shù)量較多，使上下剛度比不好。采集者退散
（2）基礎(chǔ)的計算采用滿布樁基，且筏基厚度過大，構(gòu)造配筋過大。
進行重新的設(shè)計：
（1）適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻數(shù)量，總部分重新進行了布置，使轉(zhuǎn)換層以上剛度適當(dāng)減少，調(diào)整了位置，取消了全次梁轉(zhuǎn)換情況，
（2）在調(diào)整完上部結(jié)構(gòu)著重對基和基礎(chǔ)重新進行設(shè)計：
（a）將樁數(shù)為后壓力注漿。
（b）將樁筏改為樁下臺加拉梁。
（c）將筏板改為450mm厚的抗水板。
此基礎(chǔ)的設(shè)計方案是以變剛度調(diào)平理論為基礎(chǔ)，新的基礎(chǔ)設(shè)計形式之一。優(yōu)化后的結(jié)果：僅樁數(shù)就由196根下降為109根，筏基由1.45米改為0.45米，僅基礎(chǔ)一項就節(jié)約造價一百多萬元。新理論新技術(shù)的使用是確保設(shè)計合理經(jīng)濟的，強有力的手段