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造价预算建筑工程设计优化案例

某高层剪力墙住宅,七度设防,二类场地。地上18层,高度78.5米,裙房4层高度12.5米。地下一层深度6.0米,总建筑面积2.3万㎡。原设计含钢量为66.4公斤/平方。业主将原设计图纸拿到我院后,经过我院的分析,原设计存在如下问题:
(1)、根据建筑使用功能的要求,使的建筑物平面不规则。原设计单位又无法合理的调整结构刚度的布置,初步一看,剪力墙布置的好象是规则,但从计算结果来分析,此结构被布置成了一个不规则结构(表现为:第一周期扭转;非偶然偏心下位移比超1.4)。造成上述情况的原固是,原设计人员对于结构的均匀对称布置的要求只是表面上的理解,不是根据建筑物自身动力特点布置剪力墙。
(2)、由于上述的剪力墙布置的不合理,使得设计人员必须设置大量的剪力墙来满足规范对指标的要求。剪力墙的过多设置,又使得建筑物的周期缩短、刚度变大,地震力也随之放大很多。
(3)、大量剪力墙的墙体过厚(350mm)。由于刚度布置的不合理,又采用硬抗的办法,所以在一些部位产生了应力集中,使一般厚度的墙体超筋,只能加厚剪力墙厚度了。
(4)、还是由于剪力墙布置的不合理,造成了大量连梁超筋,为解决连梁超筋(无法通过减小截面面积或加大截面面积的办法解决),只能提高混凝土标号(达到了C45),来解决超筋问题了。
(5)、上部剪力墙过多,造成自重过大,使的基础地板配筋达到了φ22@100。
优化后的结果:
(1)、根据建筑物自身的特点和运动机理,重新的进行剪力墙布置,使建筑物的刚度布置符合其动力特性。
(2)、在合理的布置结构刚度的基础上,减少不必要的剪力墙
(3)、由于剪力墙的重新合理布置,解决了局部应力集中的问题,可以减薄墙体(改为200mm厚)。
(4)、剪力墙的重新合理布置,使超筋的连梁不再超筋了,将砼标号降低到了C30。
(5)、对基础重新优化计算,将底板配筋由φ22@100降为φ18@150。
优化后的结果:含钢量由66.4公斤/平方 下降为42.2公斤/平方仅钢筋一项可节约投资 2.3×(66.4-48.2)=418吨 约200万元。原设计的66.4公斤/平方的钢筋含量,初看起来也不算很高,但是原设计存在了很大的安全隐患(第一周期扭转)。通过我们的优化,降低了含钢量,又消除了安全隐患,使我们感到非常的欣慰。通过本工程的优化,我们感觉到,结构的优化设计看起来很简单,减少一些墙体、降低一下标号,但是实际上是远远没有这么容易,取得最优化设计结果的前提是,1)要有深厚的结构设计理论基础,2)对建筑物受力特点能够清晰把握,3)丰富的设计实践经验,这些因素缺一不可。
某高层剪力墙住宅,八度设防,三类场地。地上32层地下1层,并与两层裙房和地下1层车库相连。该建筑物高度98.45米,裙房高度8.45米。地下一层深度5.0米,建筑面积为2.5万平方米。原设计含钢量为75.2公斤/平方。受业主委托,对此项目进行了仔细的分析,发现如下问题:
(1) 主楼剪力墙设计的不合理,没有加强关键部位,而是全面加大剪力墙的布置总量,使得墙的总数很多,但是位移才刚能满足规范要求。原设计人员认为自己设计的并不保守,因为位移(1/1024),刚能满足规范要求(1/1000)。但是他没有看到全楼的剪力墙数量过多,刚度极大,造成的地震反应的加大。
(2) 主楼与裙房连接设计的不合理,造成了裙房的抗震等级设计的不合理,使得裙房的抗震等级过高。
(3) 裙房和地下车库选择了筏板的基础形式。
优化后的结果:
(1) 针对上述情况我院对该项目的剪力墙重新进行了布置,对除了关键部位加强外,大大的减少了剪力墙的数量,反而是位移比原设计更理想了(1198)。
(2) 重新设计了主楼与裙房的连接,降低了裙房的抗震等级。
(3) 将裙房和地下车库的基础形式改为独立柱基加抗水板。
优化后的结果:本工程的含钢量由75.2㎏/㎡降到了56.7㎏/㎡。仅钢筋一项可节约投资 2.5×(75.2-56.7)=462吨 约220万元。通过分析发现,原设计除了一些表面的人为放大配筋的因素外,最主要的就是原设计人的设计经验不足,对结构原理和规范的把握不深,造成了不必要的浪费。
某工程99.5米,框支剪力墙结构,地上30层地下2层,转换层位于第三层,基础采用的钻孔灌注桩,桩筏基础,桩数196根,筏基厚度1.45米。接到业主委托后,我院对厚方案进行重新的计算与分析。厚建筑设计存在的主要问题有:
(1)转换层以上的剪体数量较多,使上下刚度比不好。采集者退散
(2)基础的计算采用满布桩基,且筏基厚度过大,构造配筋过大。
进行重新的设计:
(1)适当减少转换层以上的剪力墙数量,总部分重新进行了布置,使转换层以上刚度适当减少,调整了位置,取消了全次梁转换情况,
(2)在调整完上部结构着重对基和基础重新进行设计:
(a)将桩数为后压力注浆。
(b)将桩筏改为桩下台加拉梁。
(c)将筏板改为450mm厚的抗水板。
此基础的设计方案是以变刚度调平理论为基础,新的基础设计形式之一。优化后的结果:仅桩数就由196根下降为109根,筏基由1.45米改为0.45米,仅基础一项就节约造价一百多万元。新理论新技术的使用是确保设计合理经济的,强有力的手段

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