超高層結構設計成本優(yōu)化探索教材

1、,超高層結構設計成本優(yōu)化探索,主講人：思優(yōu)劉立志,目錄,,,,利潤下降，成本控制需求增加成本控制是企業(yè)的生命線。建安成本是項目開發(fā)過程中成本控制的重點；在其他成本基本固定的前提下，這一小部分對利潤的影響是決定性的。,Why—設計優(yōu)化,。,全過程設計成本敏感度分析,設計質量的好差直接影響建設費用的多少和建設工期的長短，直接決定人力、物力和財力投入的多少。合理科學的設計優(yōu)化，可降低工程造價15%以上。,,,建設工期,,建設費用,,其他費

2、用,,人力,,物力,,財力,,合理優(yōu)化,,降低造價15%以上,安全第一,功能不減,進度嚴控,Why—成本優(yōu)化,why—高層優(yōu)化,限額指標現(xiàn)狀,圖 超高層建筑用鋼量統(tǒng)計（ 圖片摘自《超高層建筑結構體系方案優(yōu)選》（陳孝堂.2010））,why—超限高層優(yōu)化,Why—超限高層優(yōu)化,Why—超限高層優(yōu)化,why—超限高層優(yōu)化,,意義：控制結構成本，并不會導致結構的安全儲備的降低，而是要取消掉其中的無效成本。,,,,,,,,,,建安成本,,

3、無效成本,設計優(yōu)化,,,最小投入 產出比,專業(yè)化,標準化,精細化,跨越化,What—成本優(yōu)化,,How—超限高層優(yōu)化,,優(yōu)化控制原則和要求：,,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,How—超限高層優(yōu)化,成本的影響因素,建筑方案,宏觀：另需有合理的抗震（通過減震、輕質、高強材料）； 建筑抗風體型（可結合風洞實驗選擇）。細部：高寬比 ：合理7~9；最好不要超過10； 核心筒高寬比：合理14~17；不要20

4、。,方案設計階段，影響成本的可能性為95-75% ，在初步設計階段，影響成本的可能性為75-35% ，在施工圖設計階段，影響成本的可能性為35-5%。,周期,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,層間位移角、基底剪重比、外框承擔地震水平力設計指標過嚴會造成周期不合理。1）方案階段，可以通過比較結構基本周期及結構周期上限的大小快速判別結構是否滿足整體穩(wěn)定的要求；2）可根據預估的基于整體穩(wěn)定的周期上限并結合建筑的體形、高度和高寬比可

5、以有效對結 構的剛度進行評估，從而為結構方案選型、結構體系布置存在設計依據。,施工工期,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,天津津塔為了防止SPSW在豎向荷載作用下發(fā)生屈曲，對部分鋼板剪力墻鋼板厚度進行了加厚并采用豎向加勁肋進行加強。鋼板剪力墻及加勁肋方案僅比原設計方案增加用鋼量500噸，增加費用約為600萬元，卻使得項目施工周期縮短近六個月，光利息一項就可以節(jié)約上千萬元(MARK SARKISIAN & DASUI WAN

6、G, 2011)，降低了工程的總投資費用，很好的滿足業(yè)主工期要求。,圖文摘自汪大綏等著《超高層建筑結構經濟性分析》,建筑結構的施工工期，對建筑的整體效益產生較大的影響。施工工期受施工環(huán)境、地質條件、工程規(guī)模。結構體系、施工方法等多個方面的影響。顧名思義，施工工期對現(xiàn)在整體經濟效益的影響主要體現(xiàn)在時間的把握上，建筑結構的施工工期所得，可以是建筑提早投入使用提早產生經濟價值，所以現(xiàn)在建筑結構工期對于建筑整體經濟結構的影響主要體現(xiàn)在利息的縮

7、短和租金的收益上。,How—超限高層優(yōu)化,成本的影響因素,結構體系,福建某高層，塔樓結構高度193m；辦公、酒店；超B級高度。,注：本用鋼量統(tǒng)計：（1）暫未統(tǒng)計核心筒內鋼骨的用鋼量；（2）本文用鋼量以及混凝土用量的數據僅為理論計算值。,在方案比較過程中，另綜合考慮有：結構延性、自重及基礎經濟性、面積使用率、樓層凈高、施工周期、抗震性能、可持續(xù)發(fā)展綠色建筑等方面。結論：材料經濟性，方案二較有優(yōu)勢，其余分項方案一較有優(yōu)勢。需具體項目

8、綜合分析。,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,結構體系,1）需重視提高抗側體系效率的比較；（結構布置支撐化、周變化、巨型化、伸臂桁架化）2）帶加強層的結構體系可增強結構抗側剛度，但會帶來樓層承載力突變，施工難度加大，應慎重選擇。尤其伸臂桁架其經濟性差：其與環(huán)帶桁架的加強層僅型鋼用量可達到結構標準層的8倍以上。腰桁架的用鋼量比伸臂桁架的用鋼量小也相差可達一倍。,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,樓板結構體系,樓承板選型咨詢意見：

9、開口型壓型鋼板綜合造價比閉口型壓型鋼板和鋼筋桁架低8%左右；重量相比其他兩種輕3%左右。從成本控制、樓板自重、施工便利和工程應用廣泛性等方面綜合考慮，建議辦公樓層、酒店樓層優(yōu)選開口型壓型鋼板。此外，由于設備層樓板性能要求較高、結構受力復雜、考慮到鋼筋桁架整體性較好，可雙向受力，因此設備層可考慮選用鋼筋桁架樓板。,樓板舒適度,成本的影響因素,How—超限高層優(yōu)化,人行荷載：行走基頻對結果影響大；行走模式種類多；人行荷載模型較多樓面

10、阻尼：美國、英國、中國規(guī)范差異較大，0.15~0.3，分析結果對阻尼非常敏感。計算方法：我國手算公式參考美國標準，較為簡化，有時與結果偏差較大。評價標準：美國標準、標準、國際通用標準，不同單位有不同認可。,,某項目采用我國標準的阻尼比可取消該次梁，節(jié)省鋼材800t。,How—超限高層優(yōu)化,,施工圖前期咨詢流程及計劃,How—超限高層優(yōu)化,,施工圖過程咨詢流程及計劃,超限高層常用復核分析軟件,How—超限高層優(yōu)化,,,超限高層優(yōu)化控制

11、關鍵環(huán)節(jié)：,How—超限高層優(yōu)化,,咨詢控制要點,How—超限高層優(yōu)化,超限高層優(yōu)化需重視行業(yè)問題,1）有必要建立各地區(qū)典型超高層經濟分析資料庫或專家成本數據系統(tǒng)：使設計初期的結構選型更具科學性；2）減震和隔震（如耗能阻尼器）應用待加強：3）新材料的研究及應用：需建立在高新材料的基礎上從設計層面或技術層面去解決尖銳問題，如具有輕質、高強、防水、保溫、隔熱、隔音等優(yōu)異功能的新型復合墻體和門窗材料。,How—超限高層優(yōu)化,某設計院結構方

12、案評估實例：,實例—超限高層優(yōu)化,另：由于豎向構建截面減小所增加的使用面積約1111m2，方案B存在隱性價值收入5555萬元（售價按5萬元/m2）。,方案A結構的抗側力體系為鋼管混凝土疊合柱-混凝土核心筒結構，樓屋蓋采用混凝土梁板結構。,方案B結構的抗側力體系為鋼管混凝土柱-混凝土核心筒結構，樓屋蓋采用鋼梁+壓型鋼板混凝土組合樓板結構。,結構成本優(yōu)化實例：,實例—超限高層優(yōu)化,結構成本優(yōu)化實例：,實例—超限高層優(yōu)化,結構成本咨詢實例

13、（與長福合作）：,實例—超限高層優(yōu)化,結構成本優(yōu)化評估實例：,整體剛度偏大，設置的四道腰桁架與一道伸臂桁架，建議伸臂桁架取消。,業(yè)務板塊,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,結構專業(yè)優(yōu)化:含常規(guī)住宅、公建、辦公、超限、舊改等（全過程及結果）,其他專業(yè)咨詢：包括建筑、機電、綠建、裝配式、幕墻等咨詢,戰(zhàn)略合作：校企合作、企業(yè)合作、智庫合作,專項研發(fā)：企業(yè)標準化、大數據分析、成本控制咨詢培訓、項目設計管理,設計管理,結構專業(yè)優(yōu)化