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    鋼結構優化不僅僅是優化造價,而是一個綜合性的全面優化過程

    發布時間:2022-04-08 14:13:49
    發布者:華優建筑

      在成本部門的印象中,鋼結構建筑的造價是遠高于混凝土建筑的。而實際上鋼結構造價與混凝土造價孰高孰低,并不能一概而論。一般設計院的設計人員平時主要以設計混凝土結構為主,真正熟悉鋼結構設計的工程師非常少。即使是一些結構優化公司,能把鋼結構設計做好的也是鳳毛麟角。這就導致了設計師遇到鋼結構設計項目時,其設計思路仍然按照混凝土結構設計一樣進行,造成了結構用鋼量偏大。


      其實,鋼結構設計往往存在很大的優化空間。筆者碰到的一個項目,由于結構體系的改變,將用鋼量直接降低了70%,對混凝土結構優化而言,這樣的優化比例是不可想象的。因此雖然鋼結構建筑體量可能不大,但由于其優化比例大,對于看重成本的房地產企業而言,實行鋼結構造價優化不失為一種顯著降低成本的方式。


      與混凝土結構優化不同的是,鋼結構優化不僅僅是優化材料用量,而是多方面全面優化,下文分別闡述。


      降低造價


      降低結構造價往往是鋼結構優化的主要動機。對于鋼結構建筑而言,結構造價主要由以下3部分組成:


      1) 基礎


      2) 鋼結構


      3) 樓板


      一般而言,鋼結構建筑的結構自重要小于混凝土建筑,其基礎造價是低于混凝土建筑的。而樓板造價則由于其選用的樓板形式確定,基礎和樓板造價占結構造價的比重較小,鋼結構造價占據了結構造價的大部分。而鋼結構造價的主要指標就是用鋼量。因此,如果有效地降低了結構的用鋼量,則有效降低了結構的造價。


      對于空間結構而言,用鋼量指標是影響結構造價的主要因素。如圖

    1所示,展廳建筑面積約16000m2,原設計用鋼量約1000噸。由于業主投資有限,筆者團隊對該項目進行了優化。我們通過優化結構體系將用鋼量減少了400噸,降低了40%的用鋼量,也就降低了40%的結構造價。結構造價降低比例如此之高,在混凝土結構的優化中是幾乎不可能出現的。造價優化的同時,還大幅度提高了建筑效果。

    圖片源于網絡、侵刪

      提升建筑效果


      對于房地產項目,既然要用到鋼結構,往往是因為建筑師和業主希望利用鋼結構自重輕的特點,建造出造型輕盈,形態美觀的建筑。因此,鋼結構設計的優劣就顯得非常重要。


      以某展示中心(圖

    2)為例,該項目一個方向懸挑12m,另一個方向懸挑6m,對角線最大懸挑達到了14m。本地施工圖設計院設計的懸挑部分的鋼梁高度是1.1m,建筑完成厚度達到了1.3m。這個效果方案建筑師無法接受,因為懸挑端粗大而笨重的效果并不是他們所希望的。

      正好筆者與方案公司熟悉,方案公司請我們作為顧問對此項目進行了結構優化設計。通過我司的優化方案,結構鋼梁高度成功地控制在了700mm(圖

    3),遠小于之前的鋼梁高度。而且并未采用桁架斜腹桿的設計,不但節省了用鋼量,建筑師要的效果也達到了,不至于造成業主錢花了,效果卻沒有達到。

      加快施工工期


      房地產開發項目有時候是因為工期的原因用到鋼結構,因為鋼結構的現場施工速度遠快于混凝土結構。然而并非是只要采用了鋼結構,工期就會大功告成。一般來說,鋼結構施工的工期由以下幾部分組成:


      1) 鋼結構詳圖深化


      2) 工廠備料


      3) 工廠加工


      4) 現場施工


      而實際上,鋼結構設計方案和設計圖紙的好壞,將很大程度上影響以上每一個步驟。如:


      1) 施工圖設計不到位,造成詳圖深化溝通時間過長,從而影響下料時間節點;


      2) 由于缺乏設計經驗,采用了市場上采購困難或訂貨周期過長的截面規格,將影響備料時間;


      3) 采用了加工工作量大的結構設計方案,造成工廠下料、焊接工作量巨大,工廠加工時間過長;


      4) 采用了大量的現場焊接,或者構件安裝工序繁復、安裝工作量大等,也會造成現場施工工期大幅延長。


      由此可見,設計的合理性將對工期的每一個環節都造成影響,而且這些環節環環相扣。


      以某扶貧安置房(圖

    4)為例,為兩層聯排簡易的裝配式別墅建筑。一期項目由本地設計院設計,筆者在一期項目的基礎上,對結構進行了優化與重新設計。由于采用了創新的裝配式結構體系,結構用鋼量降低了50%,從而結構造價也大幅降低。我們采用的結構體系,采用了以熱軋H型鋼為主要受力截面,以全螺栓連接作為主要現場連接方式的裝配式結構體系,工廠加工量很小,現場安裝也極其迅速,鋼框架可以兩天安裝一層。

      綜上所述,鋼結構優化不僅僅是優化造價,而是一個綜合性的全面優化過程,不管是對于改善建筑效果,還是縮短施工工期,都可能提出建設性的解決方案。

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