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浅谈如何优化建筑设计方案

文章出处:未知 发表时间:2018-05-09 09:08

  一个优秀的建筑设计方案,之所以能在众多方案中脱颖而出,应该集中了众家之长,不仅在设计中有独特的构思,而且在经济分析上也占有优势。然而在目前的方案设计过程中更多的是考虑了建筑的新颖,外形的美观,功能的完善等等,而对于经济分析这一块即便有所考虑,也是花费的功夫甚少。所以,如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定等都存在着技术经济分析问题。

  例如某办公楼,地下一层,地上十六层,总高度68.8m,框架——核心筒结构,地下室为消防水池和设备机房,平面尺寸31x41,埋深6,抗震设防烈度为7度。由于工程地质条件比较复杂,地基土极不均匀,设计人员提出了梁板式桩筏基础、复合地基箱形基础和一柱一桩的冲(钻)孔桩基三种基础方案进行比较分析。通过初步计算,梁板式桩筏基础需要240根截面500500的预制混凝土方桩,桩长25~30。虽然经济指标可以,但由于下部的基岩表面不平整,起伏大,浅的地方离基底不到20,深的可达55。这样就形成有的预制方桩是端承型,而有的却是摩擦型,势必会引起建筑物的不均匀沉降。同时,上浅层的砂质粘性土中含有大量的孤石,这会给打桩带来很大的障碍,所以该方案被否决。

  最后在复合地基箱形基础和冲(钻)孔桩基这两种基础方案的具体分析比较中发现,箱形基础不但整体性好,刚度大和有利于分散基底土压力,而且在根据基岩的不同埋深适当调整地基加固的深度来解决基础不均匀沉降问题后的造价要比冲(钻)孔桩基便宜至少50多万元,其中尚未包括桩基处理土洞和溶洞所需增加的费用。另外,箱形基础所需的施工工期要比桩基短2~3个月。在安全可靠与综合经济效益的前提下,最后选择了“箱形基础+复合地基”的基础形式。

  再如地基处理方案的选择,由于当前的建筑物逐步走向多层、高层、甚至超高层。对地基的要求越来越高,天然地基已无法满足工程需要,地基处理方案也越来越多。还有多层住宅的基础一般就没有必要采用大口径扩孔桩;高层建筑可利用架空层作为辅助用房,而没必要回填大量的土方,这样做既节省了资金又增加了面积。事实上,各方案造价往往有较大差距,选择经济好的方案能大大降低造价。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5%~10%,甚至可达10%~20%。

  所以,方案设计阶段的经济分析做得好,才能真正从源头上控制工程造价,对设计人员和造价管理人员都应该重视起来,使工程造价控制真正落到实处。

  (1)钢筋种类的选择

  现在市场上钢筋种类很多,如Ⅰ级钢筋、Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋、新Ⅲ级钢筋、冷轧带肋钢筋,冷轧扭钢筋等。大多数设计人员一般把设计的重点放在配筋计算上,忽视了钢筋种类的选择。在满足结构设计的前提下,选择造价低的钢筋方案,可以达到降低工程造价的目的。

  (2)楼梯选型

  在一些工程中,我们经常看到3米乃至4米宽的楼梯仍有用板式的。实际上,当楼板长大于3米时,就应该设计成梁式楼梯。如某工程楼梯间跨度为3.6米。采用板式时板厚130毫米,砼用量为1.5米3、钢筋用量50公斤;而采用梁式楼梯时、板厚40毫米,砼用量为1.3米3,钢筋用量为26公斤,显然梁式楼梯要节约资金。

  (3)剪力墙设计:

  例如对于小高层住宅来说,剪力墙是面广量大的,因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。

  a) 剪力墙墙体配筋(以200厚墙体为例)一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。建议加强区Φ10@200,非加强区Φ8@200双层双向即可,双排钢筋之间采用Φ6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。

  b). 剪力墙按规范应设置边缘构件,一.二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件;笔者认为首先要区分剪力墙的受力特性及类别,即:普通剪力墙(长墙),短肢剪力墙,小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待配筋。

  c). 剪力墙中的连梁跨度小,截面高度大,在地震作用下弯矩、剪力很大,有时很难进行设计,如果加大连梁高度,配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高。对于门洞,上述所示情况梁的高度是一样的;但对于窗洞,连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底,有时则高度太高,这样高跨比太大,并且与计算图形不符,相应配筋亦较大,不合理。笔者建议,连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面,对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时,可再增加一根梁,两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置,腰筋同墙体水平筋。

  d). 目前,各设计院在剪力墙的楼层处均设置暗梁,而对暗梁的作用及配筋亦各有理解。笔者认为对于框架—剪力墙结构,如剪力墙周边仅有柱而无梁时,则设置暗梁,并且要求剪力墙两端是明柱,这是因为周边有梁柱的剪力墙,抗震性能要比一般剪力墙要好。因此笔者认为,就目前而言,在楼层位置设置暗梁是可行的,但没有必要设置太大断面及配筋。

  (4)减少设计变更:

  加强设计变更管理,实行限额动态控制。一般来说,设计变更是不可避免的,但不同阶段的变更,其损失费用也不相同。变更发生得越早,损失越小;反之,损失就越大。如果在设计阶段变更,则只需修改图纸,其它费用尚未发生,损失有限;如果在采购阶段变更,不仅需要修改图纸,而且设备、材料还须重新采购;若在施工阶段变更,除上述费用外,已施工的工程还须拆除,势必造成重大变更损失。尽可能把设计变更控制在设计阶段初期,尤其对影响工程造价的重大设计变更,更要用先算账后变更的办法解决,使工程造价得到有效控制。

  (5)适当采用标准设计:

  经国家或省、市、自治区批准的建筑、结构和构件等整套标准技术文件图纸,称为标准设计。标准的工程设计,来源于工程建设实践经验和科研成果,是已被实践证明了的优秀设计,它适应我国的自然条件和技术发展水平,能合理地利用能源、资源、材料和设备,体现施工、生产、使用和维修的要求。因此采用标准设计一般都能使工程造价低于非标准设计,但对于特殊的工程例外。同时,采用标准设计还能节约设计费用,缩短设计周期,能较好地执行国家的技术经济政策。它是在设计阶段有效控制和降低工程造价的重要方法。

  总之,设计阶段的造价控制虽然并不那么轻松,但它确实是真正体现了事前控制的思想,能起到事半功倍的效果,达到花小钱办大事的目的,只有当业主(建设单位)真正把控制造价的关键阶段确立在设计阶段时,才能收到投资省、进度快、质量好的效果。

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