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造價預(yù)算建筑工程設(shè)計優(yōu)化案例
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
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