结构成本控制的管理思路和技术方法 (2)

质量与成本博弈结构成本控制的管理思路和技术方法大多开发商仅从经济指标上对结构成本进行控制，极端强调结构成本的控制含钢量、含混凝土量越低，结构设计越优秀。但结构成本的降低必然会导致结构安全储备的下降。那么如何在中间找到一个有效的平衡点使得成本得到有效控制的同时使得建筑品质达标？结构成本必须是房地产商最应关注的成本！一、结构成本的管理思路及方法1、必须对整个设计和策划的全过程进行管理前期策划：地质的考虑规划阶段：建筑物的排放方案阶段：结构的可 性及合理性、避免返工扩初阶段：结构方案的优化施工图阶段：结构的精细化设计施工配合阶段：变更、签证的合理控制2、事前控制的几个要点（l） 设计院的选择 （扩初及施工图阶段）合适易管态度重视项目情况服务意识市场口碑（2）专业负责人的选择业绩水平市场反馈 图纸质量、责任意识、成本意识、服务意识影响力及控制力（3）成本意识的沟通与输入前期主动的沟通尊重平等的心态质量标准的换位思考同行的交流与竞争双赢的思路和手段（4）设计周期的合理取值设计周期对总成本的影响 ：资金的时间价值市场风险的变化产品的实际价值时间成本曲线（5）在保证质量、不增加成本的前提下缩短设计周期组织的重视及措施工序的前置及搭接标准化设计的推广（6） 甲方的技术原则必须提前输入结构设计统一技术措施或结构设计指引结构设计总说明标准构造做法3、设计过程中必须控制的几个关键环节结构体系的确定及主要平面布置图基础的选型及设计图 电算模型及计算系数的取值标准单元的样板截面及配筋图地下室的布置及样板配筋图结构转换层的布置及配筋图4、施工图审查公司的选择及沟通选择思路易于沟通沟通时机重视前期沟通内容规范的边界或有争议处（超限的判断、裂缝、宽度、短肢墙体系的定义、配筋）沟通方式 双方、三方、资源借助、关系维护5、外部资源的引入引入的前提和原则性价比的判断 引入的资源类型垄断部门（政府、人防、审图）、学术权威、 行业专家、专业咨询公司引入的时机尽早、及时合作方式及注意事项顾问、价值及时间、案例（机器、惠州项目、人防专家）6、战略合作伙伴的形成及意义风险评估及资源占用前期沟通及思想融合质量和进度的保证后期的服务工作范围的衍生总成本的降低、总效率的提升二、结构成本管理的技术关键点对客户最关注的质量焦点，加大成本的投入1、梁（1）梁的布置与成本的关系在正常楼层，8.5 米 X 8.5 米柱网下 十字梁较井字梁便宜约 16-22%在一定跨度范围内梁的布置越少越好。（2）梁配筋方式对成本的影响2、剪力墙剪力墙的布置与成本的关系（1）优化剪力墙布置的位置数量建筑物的两端和周边重点布置；建筑物的内部和中间位置减少布置；以保证结构的抗震扭转指标满足要求结构的计算位移是否与规范的最低要求相差不远清除不必要的结构成本（2）优化剪力墙的长度剪力墙太长，结构本身成本增加，同时又使地震力增加，进一步加大结构成本；短肢剪力墙，抗震性能不好，构造配筋成倍放大，成本也会增大；对策：最优化的剪力墙长度是其宽度的 8 倍+100；剪力墙的翼缘小于 600 时，应关注其结构设计结果。（3）控制剪力墙的厚度取值高层建筑混凝土结构技术规程7.2.2 条：底部加强层剪力墙厚度不小于层高的 1/16 （一、二级抗震等级）或 1/20 （三、四级抗震等级）。但底部商业、底层假复式住宅或架空层层高较高，按此规定，墙厚必须增加较多，同时变成短肢剪力墙，配筋进一步大幅增加。对策：经过高规附录专门的公式验算，大部分墙厚不需比标准层加厚或加厚一点即可满足稳定要求，节省本层造价约 15%。3、楼板（1）楼板的厚度对成本的影响标准层楼板厚度对荷载的影响程度 -2CM 的板厚占标准层总荷载约 3.3%标准层楼板厚度对板配筋的影响-仅考虑构造因素，板的配筋量与板的厚度成比例增加标准层楼板厚度对地震力的影响-2CM 的厚度增加地震力约 3.3%（2）实际工程中楼板厚度选择：普通 3 米跨度以内的楼板可取 80 -100；普通 3-4 米跨度的楼板可取 100;客厅处的异形大板可取 120-150；普通屋面板可取 120；管线密集处可取 120；地下室顶板可取 180；4、优化桩（基础）的总量（1）基础的选型冲孔桩、钻孔桩人工挖孔桩预应力管桩沉管灌注桩强夯地基处理水泥搅拌桩地基处理筏板基础独立柱基 （2）生产基地基础选型概况：天马微电子股份有限公司四层高的大跨度预应力厂房，3 万多平方米；单柱轴力 1400 吨;坡形的淤泥质土层分布场地，淤泥质土含有机质，强风化岩埋深 12-28 米，厚度 0.2-8.3米场地内有孤石浅基础持力层的承载力 180 KN/;问题：大体量的独立柱基加入部分搅拌桩是否安全合理?其施工周期如何？经济性如何？采用什么基础形式最好?解决方式：大直径锤击沉管灌注桩（卢里桩）；节省工程造价 300 万元以上，每平米节约近 100 元。（3）判断桩（基础）的总量是否合理要求设计院提供桩（基础）的总 反力与建筑物总重量的比值，核对并判断其合理性。（4）优化桩 （基础）的总量关注柱底荷载的取值关注水浮力的利用关注桩基础中地下室底板下土承载力的利用关注桩承载力的利用率关注基础类型的归并（5）勘察报告的取值建议关注基础选型及地基处理建议- 灵活度关注承载力的取值建议 承载力、PHC关注抗浮设计水位的标高可否提出最低设计水位标高（6）基础采用“墩基”和“桩基”结构成本的变化备注： 墩基础”是指桩长不大 5-6M 桩径 与桩长之比小 3 的桩基础”。当采用桩基时，工程地质勘察报告的数据中某岩层或土层的桩端承载力标准值”往往是该岩层或土层“承载力标准值”的 40-100 倍。当采用墩基时，工程地质勘察报告不会提供专门的承载力数据，设计院均是按规范通过承载力的深度修正得出“墩端承载力设计值”。该承载力往往仅仅是该岩层或土层“承载力标准值” 的 1.2-3 倍。因此，“墩基础”往往会比“桩基础”的造价高很多。我们在确定桩基方案时，当我们的荷载比较大时，宁愿挖深一些，使基础成为“人工挖孔桩”，而不要采用“人工挖孔墩”。5、钢筋材料钢筋材料的选择对成本的影响（1）市场价格：级钢：3420 元/吨；级螺纹钢：14 及以 下 3460，14 以上 3430；新级螺纹钢：综合 3580；冷轧带 肋钢筋：4100；冷轧带肋钢筋网片：4600；（2）比较级螺纹钢 VS级圆钢：价格基本一样，强度提高 43%；最小配筋率又可同时降低;新级螺纹钢 VS级螺纹钢：价格贵了 4.4%，强度提高 20%对按计算配筋的梁柱有显着影响；对于柱的构造配筋率，可减少 0.1；（当抗震等级为三级时，柱构造配筋率：0.7%0.6% 减少 14.3%。）减少梁柱的配筋数量方便施工;冷轧带肋钢筋 VS级螺纹钢：价格贵了 18.5%，强度提高 20%；产品供应的直径范围所导致的“实际最小配筋率”的影响；（如 10200 在 100 厚的板中，配筋率是 0.393%，较最小配筋率 0.2%增加了 96.5%）冷轧带肋钢筋 VS 冷轧带肋钢筋网片：冷轧带肋钢筋网片购买价格贵 12%；冷轧带肋钢筋网片可减少施工绑扎 用；冷轧带肋钢筋网片可提高工程质量，加快工程进度；冷轧带肋钢筋 VS 冷轧扭钢筋：两者购买价格差不多，强度也相同；冷轧扭钢筋绑扎较为困难，综合单价高；新规范更新的进展情况；（3） 实际工程中钢筋的选择建议结构梁、柱、墙钢筋选取6-8CM 直径钢筋统一采用 HRB235；10-12CM 直径钢筋统一采用 HRB335；14CM 及以上钢筋统一采用 HRB400；楼板钢筋选取优先采用冷轧带肋钢筋；板底配筋尽量采用直径小、间距密的方式 置；当冷轧带肋钢筋不能满承载力要求时，采用 HRB400；6、混凝土（1）混凝土标号对成本的影响标号增加，单价直接上升：C20 单价 277；C25 单价 296；C30 单价 315；C35 单价 332；C40单价 362；C50 单价为 400。 - 标号每增加一级，单价提高 5%-8%。对柱及剪力墙 （轴 比控制）的影响程度-提高标号可显着减小柱墙的尺寸，增加建筑实际使用率。对梁的影响？-正常情况下对梁的承 力几乎没影响，因此对梁的截面及配筋影响很小，不宜采用高标号。对楼板的影响-正常情况下对板的承载力几乎没影响，但可能会提高板的构造配筋率，同时还会增加板开裂的隐患，应尽量采用低标号。（2）实际工程中混凝土标号的选择建议普通的结构梁板混凝土标号一般为 C25、C20。受力较大的梁板混凝土标号可采用 C30，如地下室的底板、顶板，屋顶花园的楼板等；剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制，使其尽量接近轴压比规定的上限，同时又使绝大部分竖向构件为构造配筋。误区：墙柱混凝土标号不能与梁板相差太大。7、柱配箍率（1）柱配箍率对成本的影响规范规定：柱的体积配箍率为混凝土单位长度范围内箍筋的体积除以该范围内混凝土核芯区内的体积。实际设计中，常常将柱混凝土核芯区的体积以柱的总体积来替换，以方便计算，并确保满足规范要求。以 500X500 方柱为例： 总体积为：500X500X1000;核芯区的体积为：440X440X1000; 两者相差 29.1%（2）柱子纵向钢筋的配置技巧当柱子按计算配筋时程序对 X 向及 Y 向的钢筋均有配筋面积要求，如何在满足满足计算配筋量要求的前提下尽量减少总配筋量？以右图 500X500 方柱为例：方法一：配筋：1220（37.7) 方法二：配筋：425+ 420 （32.1)两种配筋方式均正好满足计算要求，但钢筋用量相差 17.5%配筋技巧：尽量加大柱子角筋的配置8、荷载取值（1）关注部分位置的荷载取值地下室顶板的活荷载取值 2000、1000、400外墙的荷载取值 窗洞的影响内墙的荷载取值 轻质材料的提前确定空间可能分隔的荷载取值 非固定隔墙的自重取每延米长墙重(kN/m)的 1/3 作为楼面活载的附加值计入(kN/)（2）风荷载取值对成本的影响地面粗糙度类别共有四级：A、B、C、D，其选择对风荷载的影响及对成本的影响：A 与 B 之间最大相差 24%B 与 C 之间最大相差 54%C 与 D 之间最大相差 45%对策： 用发展的眼光关注取值是否合理。规范规定：高度大于 60M 的高层建筑，风荷载的取值可按 100 年一遇考虑。 其对成本的影响程度如何？对策：分析规范要求的目的； 采取积极的成本控制措施！9、电算系数的取值梁的弯矩放大系数；梁的扭矩折减系数；梁柱重叠部分是否简化为刚域；混凝土容重的取值；连梁刚度折减系数；墙、柱、基础计算是否考虑活荷载的折减；地下室外墙是否按压弯构件计算；荷载的取值是否有人为的放大；10、图纸设计时归并的把握精细化设计是施工图过程中控制成本的关键梁的归并墙柱的归并板的归并桩基的归并基础的归并11、层高对成本的影响及控制建筑层高基于成本考虑，即使只有：几个厘米 - 也是我们要仔细探讨的问题！（1）控制层高的意义：结构成本：减少所有结构柱、剪力墙等竖向构件的长度和体积减少建筑的总高度、降低结构的总荷载，间接降低结构成本降低上部结构所承受的地震力、风荷载，间接降低结构成本地下室土方开挖及运输的数量基坑支护的面积、基坑支护的单价地下室底板及侧壁的截面及配筋抗拔桩、抗拔锚杆的费用基坑降水的数量及费用其它土建成本：减少所有外维护砖墙、内分隔墙、装饰隔断的数量减少门窗、幕墙、粉刷、涂料、瓷砖、石材、防水材料等数量设备及运营成本：更好地满足节能规范的要求减少空调等设备的负荷量减少后期空调等设备的运营成本（2）降低层高对于许多公共建筑，包括地下空间，规范或者客户所真正关注的并不是建筑物的层高， 而是使用空间的净高影响净高的因素：结构的梁高设计院通常的做法：取结构本身最经济的梁高（一般 为 1/8-1/12 的跨度)。综合各种成本因素，取值应较正常结构本身最经济的梁 高降低 10%-30%。（建议为 1/12-1/18 的跨度)机电的管道空间：设计院通常的做法是空调、电缆、水管各占一个标高，实际空间利用率很低。优化措施：要求设计院做每一层的：综合管线图来优化各专业管线的交叉布置和统一协调。采用综合管线图，对机电管线进行认真的优化设计后，对于地下室经常可以节省出近 200 的高度空间。结构梁高的空间与机电的管道空间交叉优化设计：采用变截面梁，在机电管线通过处，减少梁截面高度。在梁中预埋管或预留洞口，使管线穿过。采用设柱帽 （或不设柱帽）的无梁楼盖，使管线与结构柱帽在同一高度空间。注意：以上结构机电的优化设计均有前提条件（3）经典案例：长虹在深圳的研发大楼，占地 6000 平方米，容积率控制在 11，限高 100 米，建筑覆盖率不超过 55%。深圳六家大型设计院投标，共同的问题：很难设计到最大容积率要求的面积。各公司的解决方式 压缩层高结构：宽扁梁预应力梁型钢梁钢梁无梁现浇空心混凝土板 （GBF)机电：非标准空调管空调双管并结构与机电：设计使结构梁的布置与空调管线的布置保持一致，以便结构梁与空调管线共同占用一个空间。局部加高结构梁12、结构超限结构超限必然增加结构成本结构超限必然增加设计周期结构超限的权衡和控制 投入产出比资源的及时引入必要的前期沟通13、建筑高宽比超限高层规范：在 6 度及 7 度抗震设防区，剪力墙结构及框架核芯筒结构的高度与宽度比不宜大于 6，框架剪力墙结构的高度与宽度比不宜大于 5。建筑高宽比的超限不属于抗震超限审查范围。建筑物在风荷载和地震荷载的作用下会发生倾覆力矩，建筑高宽比愈大，建筑物抗倾覆力矩的能力就愈差。高宽比超限对成本的影响高宽比超限一定会增加成本，包括结构成本和建筑成本。高宽比超限增加的结构成本，受如下几个因素影响;高宽比超限的程度建筑物的风荷载建筑的地震力三、结构成本控制案例分析1、桩基成本控制：简介：上海广中路 1 号地块，9 栋住宅，其中 3 栋 18 层、 3 栋 22 层、 3 栋 28 层、采用大地下室连接为一，土质情况：25M 深度内，土层较松，桩侧摩阻力为 15-30 kPa，越向下土层越密实，桩侧摩阻力逐渐增加为 50-70 KPa，38 米以下各层桩端阻力均较小，为 1500-2500kPa。基础方案：上海市的习惯做法及地勘报告建议:18 及 22 层建筑选 8-1 层作持力层，桩长为 40 米，28层建筑选 8-2 层作持力层，桩长为 50 米。选择方案：全部选用 50 米长的 500 及 600 的预应力管桩！节省工程造价 （桩的性价比、承台的尺寸）;进一步降低建筑物的沉降差及沉降值;方便施工管理，提高桩基检测的效率，降低检测成本。小结：对于 500 管桩，当桩长由 40 米增加到 50 米时（增长 25%），其单桩承载力由 1435KN 增加至 2080KN （增大 45%），单位桩长的性价比大幅提高 80%！2、基础选型和地下室结构成本控制简介：南京拉德芳斯 3+1 层建筑，4 层住宅，半地下室，淤泥质土，厚度约为 18 米，承载力为 70 KPa。在 32-40 米处有较好的沙层可做桩基持力层，此时 300 的预应力管桩承载力为600KN。基础方案：筏板基础；8 米长的水泥搅拌桩加连接梁形成复合地基 + 止水筏板；长度为 35 米的 300 预应力管桩，一柱一桩 + 止水筏板；预应力管桩方案最经济(便宜 16%)！最安全！较搅拌桩施工周期短！方案调整：0.00 标高的取值，地下室的埋深：对支护、土方、水浮力、抗拔桩的影响；覆土厚度的控制：地下室布局、景观的要求、管线的要求地下水位高度的取值和应用：抗浮设计水位和最低设计水位;地下室底板的布置方案：承台间设基础梁加大板式结构桩承台兼柱帽的无梁筏板板结构（造价相差 20%-30%！）结果：总共节省工程造价 3500 万元以上！3、无锡嘉和现代城的结构成本案例分析（1）简介无锡嘉和现代城，2 栋 13 层与 23 层相连建筑、2 栋 30-33 层建筑、5 栋 9-13 层建筑，共9 栋。场地附近有一条河流，地下水位较高。场地土质较软，表层 4 米深度内有部分淤泥质土，地下室底板下土的承载力为 160kPa 在 17 米至 22 米处有密实的粉沙层，在 37-55 米处有密实的沙层。基岩埋藏很深。6 度抗震、基本风压 0.45。本项目对回款的周期要求较高。（2）地下室的布置思路采用一层大地下室 9 栋高度和层数相差较大的建筑连为为一体，形成一个整体的大型地下车库。优点交通及停车小区的物业管理地下室外墙的数量缺点地下室结构的超长各栋建筑单位的不均匀的沉降（3）地下室结构超长的解决办法结构后浇带的设置费用、间距、封闭时间、施工便利性混凝土膨胀外加剂的使用数量、费用、位置构造配筋的适当增加 数量、费用、位置（4）各栋建筑物的沉降差以及主体建筑物与地库间的沉降差解决方式当地的基础设计经验：9-15 层建筑通常采用预制方桩基础，以粉砂层作为持力层，桩长约 17 米，摩擦型桩。18 层以上建筑通常采用钻孔桩基础，以砂层作为持力层，桩长约 45-50 米，摩擦型桩。12 层建筑物采用无桩筏板基础有过成功的案例，按程序计算沉降有 15CM 实际观测仅 4CM在无锡观