结构优化设计.ppt

结构优化设计 1 进行结构设计优化的目的1 结构成本 钢筋 混凝土 砌体等材料费 约占主体造价的50 以上 结构优化可使建筑工程总造价降低10 35 2 结构优化可以帮助甲方提高设计质量 消除潜在质量缺陷 降低工程风险 提高建筑品质 减少投资浪费 3 随着国家宏观调控力度的加大和原材料价格的上涨 通过销售获得利润的空间压缩 从内部挖掘潜力 节约成本成为企业赢利的重要手段 4 设计优化有利于节约材料 保护环境 符合国家 低碳 节能 环保 的理念 利国利民 更利于企业 2 前期结构设计优化技术控制要点1 推敲地下室布置地下室结构在结构成本中所占的比重很大 而且地下室的结构离散性比较大 对其他部分的影响和关联不明显 做好地下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要 3 首先 要注意公共大地下室的面积的充分利用 做好单层地下室和多层地下室的方案比较 其次 要把握好支护成本的降低 尽量抬高整个 0 000的标高 因为这不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运 减少了地下水丰富区域的水压力的影响 对地下室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响 对地下室的结构成本控制还要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制 地下室顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系 这就要求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入 做好精细化设计和专业配合工作 严格控制好地下室顶部覆土的厚度 最后 要把握好地下室顶板和底板的布置方案 对这些结构布置方案要做好多方案成本比较 要全方位的把握方案的可行性 对方案的取舍要慎之又慎 4 2 控制层高在满足建筑立面和使用净高的前提下 减少层高不仅可以减少竖向构件的长度和体积 同时还可以减少基础等土建成本和外装 设备及运营成本 3 控制高宽比 即结构高度和结构有效宽度的比值 建筑高宽比越大 主体结构抗倾覆力矩也越大 安全所需抗侧力构件 剪力墙 便越长 由此便会增加结构成本 控制高宽比成为了结构优化设计的显著环节 5 4 优化剪力墙设置底部商业 底层复式住宅或架空层层高一般较高 为满足规范要求 剪力墙墙厚必须增加较多 同时因变成了短肢剪力墙 配筋也将进一步增加 此时可以通过验算超限墙体的稳定性来减小墙厚 由此一来 墙厚变小 成本也将大大降低 剪力墙长度和数量主要以位移指标来控制 规范规定纯剪力墙结构的层间位移比限值为1 1000 为充分发挥剪力墙的最大作用 设计时可以以1 1050 1 2000作为层间位移比的目标限值 在保证建筑物安全富余的前提下减少不必要的剪力墙体 从而从整体上节约造价 6 5 优化梁的布置及配筋方式楼盖造价占结构总造价的9 13 其重量占整个房屋重量的22 左右 梁属于楼盖的一部分 其布置直接影响着板的受力情况和配筋 合理布置梁也成为了控制造价的关键 对于常见的8 1mx8 1m 9 0mx9 0m柱网 标准层等承受荷载较小的楼板优先考虑平行梁或十字梁 其大概综合成本 计算钢筋的数量 混凝土的数量和模板的数量 会比井字梁低10 左右 而对于地下室顶板等承受荷载较大的楼板应选用井字梁 以满足协调受力 保证净高的要求 同时 可以取消那些小跨度楼板下部为支撑上部较短填充墙而设置的小梁 如厨房 卫生间等 因为楼板本身足以承载那些填充墙 不需要单独设梁 这样梁减少 成本降低 空间也变好 在大跨度框架梁配筋方面 应避免上部粗大钢筋全梁贯通 尽量采用较小直径钢筋配置 这样可以有效节省框架梁的钢筋用量 7 6 控制楼板厚度楼板厚度直接影响着结构荷载 20mm厚楼板自重约占标准层总荷载3 3 厚度增加 荷载加大 梁 墙 基础均会加大 成本也随之增加 同时 对于标准层较小楼板来讲 配筋均按最小配筋率来要求 楼板厚度增加反而配筋增大 所以实际工程设计时楼板厚度也是一个降低成本的控制要素 8 7 混凝土标号的合理采用混凝土标号每增加一级 单价提高约5 8 对柱及剪力墙轴压比的影响很明显 应优先选用高标号混凝土 对梁来说 标号高低对梁的承载力变化不大 应选用低标号混凝土 对板来说 虽然提高标号对承载力有提高 但标号提高后最小配筋率相应增大 楼板开裂的几率也增大 所以也应选用低标号的混凝土 工程设计时通常将墙柱混凝土标号高于梁板混凝土标号一 二个等级 将混凝土承载能力最大化 9 8 钢筋材料的合理选择HRB400级钢筋无论从强度 延性还是性价比上都是其他钢材无法比拟的 HRB335级钢筋比HPB300级钢筋贵约4 强度提高43 HRB400级钢筋比HRB335级钢筋贵约2 9 强度提高20 因此 设计中使用HRB400级钢筋代替传统的HPB300级钢筋和HRB335级钢筋作为受力钢筋 吊钩出外 可有效降低工程的钢筋用量 10 后期结构设计优化技术控制要点1 细部结构构件构造合理 包括墙身节点大样 地下室外墙配筋详图等 2 构件配筋需根据计算结果合理配置 对重要部位可以放大配置 次要构件可以严格按照计算结果配置 在设计中做到有的放矢 11 一些项目的优化意见分享 规范原文如下 分析 优化单位要求增加此条主要为减少后期业主与施工单位进行结算时的纠纷 12 分析 对于PKPM中 与地下室外墙相连的次梁 有时候会默认该次梁的抗震等级为三级 需注意调整 尽管调整以后对结果无影响 尽量少给优化公司留把柄 分析 对于纯地下汽车库 在满足计算结果下 三 四级抗震时 确实有些梁的箍筋最大间距可以是150mm 此时需注意对PKPM输出结果进行换算 13 分析 对于纯地下汽车库 在满足计算结果下 三 四级抗震时 确实有些框架柱的箍筋加密区最大间距可以是150mm 此时需注意对PKPM输出结果进行换算 14 分析 在满足计算要求 并满足上述两表格规定的最少配置量的前提下 标准形状的边缘构件 宜搭配部分小直径钢筋 提高经济性 当规范规定的最小配置量中的钢筋直径为d16时 搭配的小直径钢筋宜 d12 当规范规定的最小配置量中的钢筋直径为d14时 搭配的小直径钢筋宜 d10 15 分析 当按上述公式计算时 则顶筋及底筋需保持一致 YJK可以选择 当不按上述公式计算 按框架梁公式计算时 顶筋及底筋可以不相同 16 分析 梁下部纵筋不伸入支座 图集中有做法 规范中未查到 但 混规 9 3 5条针对框架梁有提及 见下图 17 分析 对于次梁及井字梁箍筋可以参考11G101