结构优化和经济性思路流程及案例(PPT 33页)

钢筋量评估：建筑体量
28 m 15 m
35 m
塔式住宅， 30 层
6度抗震 7度抗震
40 kg/m2 50 kg/m2
42 m
板式住宅，30层
55 kg/m2 65 kg/m2
结构方案经济性监控
建筑专业 -建筑体量
规划专业 -建筑层数
结构方案设计 结构经济性监测 评估合理钢筋用量
结构的优化方案
多专业结构经济性控制
结构方案
大板方案
梁-板方案
混凝土量(m3/m2)
0.45
0.35
钢筋含量 (kg/m2)
0.39
0.29
施工简易度
施工简单,省却大量源自文库 板搭建。
一般
总结
方案设计充分 结构定义正确 结构布置合理 构件配筋细致
400 420 370 -13% 59
64
56 -14%
案例3：地杰地下车库
地库
结构选型：
无梁大板方案
8100 600 X 400 600 X 400
350
700 X 500 150 8100
主次梁方案
地库
结构选型：
结构方案
无梁大板方案
主次梁方案
混凝土量(m3/m2)
0.42
0.39
钢筋含量 (kg/m2)
施工专业 -混凝土材料
扩初、施工图
•结构设计优化
安全性 舒适度
结构性能规范
安全性： •楼面荷载承载力 •结构抗侧力 •风 •常遇地震
舒适度及耐久度： •楼面变形 •楼板震动、隔音 •楼板及墙体裂缝
国家规范 强制条文
结构优化思路
结构定义/选型 荷载取值
结构整体稳定性
构件尺寸
结构经济性 数据
构件配筋
无锡魅力四期
40 kg/m2
72 kg/m2
层数
钢筋用量
混凝土量 (m3/m)
钢筋量评估：
合理钢筋量 =
ke x kd x km x 50 kg /m2
ke 为地震调整系数 kd 为体量调整系数 km 为材料调整系数
说明: •钢筋含量评估中,所采用的面积是总楼面面积(CFA)，其数值较建筑面积（GFA）高3%左右。 •根据成本口的数据统计，框筒结构体系与剪力墙体系的经济指数相差很小。
设计风载可以降低30%。
合肥皖安
混凝土保护层：
混凝土保护层的减少,能够减少板配筋15%左右.
合肥皖安
地库底板
基础低板均安Ø16@200设计，过于保守，应该按照不同的 板跨进行调整，使底板配钢节省30%左右。
合肥皖安
钢筋含量：
67 kg/m2
58 kg/m2
案例2：上海地杰
18层一梯二单体
活荷载取值：
设计中剪力墙的设计未考虑活载折减， 取值过大。
层数 1 2--3 4--5 6--8 9--18
折减系数 1.00 0.85 0.70 0.65 0.60
设计活载可以降低25%。
18层一梯二单体
结构选型：
结构上做到双拼，并且在凹 曹处加上连接板，可以使得 结构刚度增加，从而可以减 少结构墙体，减少外墙面 PC量，增加建筑使用率。 有助于设计经济性的提高。
42 m
34 层 户型: 140 + 90 m2
0.50
61
混凝土量 结构自重 基础造价
合肥皖安
风荷载取值：
在2KM为半径的主导风向，范围内： 建筑物平均高度不大于9m时为B类， 建筑物平均高度9－18m时为C类， 平均高度大于18m时可取D类。
项目地处合肥市区，建议风荷载地面粗糙度应由 原来设计中的B类改为C类。
2020
上海四季花城14层
钢筋用量
0
57kg/m2
0 00 . 3 45
11
无锡魅力0.四4 期14层
64518kg/m2
25
0.5
7 32 上海四季39花城811层
49 kg/m2
无锡魅力四期11层
40 kg/m2
抗震等级
53 kg/m2
上海吴泾
45 kg/m2
钢筋用量
上海吴泾 55 kg/m2 49 kg/m2
-15
-2.5
结构配筋
楼板配筋
-
-1.0
总计
基础设计
布桩系数的合理 取值
-50
- 7.5
桩长平均可以降低10%.
可见，从结构整体性上得到的经济性优化，要较纯粹的构件的优化
来得更加有效且合理。
地杰项目
结构优化汇总 (预估)
混凝土量 (mm3/m2)
钢筋量 (kg/m2)
合理值 优化前 优化后 优化量 合理值 优化前 优化后 优化量
36
32
施工简易度
施工简单,省却大量模 板搭建。
一般
土方开挖
较主次梁方案少
0.3m3/m2
一般
案例4：其他基建
坡道
方案一：大板
方案二：梁-板
500
上下主筋：18@100
坡道面积：1500 ~ 1700 m2
150
典型梁尺寸：550 x 250 梁主筋：4 Ø 20 板主筋：8@200
坡道
结构选型：
结构优化
规划、方案 扩初、施工图
规划、方案
•结构经济性评估 •多专业控制
结构经济性：主控参数
地震 建筑体量 混凝土材料
抗震等级:
7度 v.s. 6度
建筑平面长、宽:
v.s.
建筑层数: 混凝土等级 混凝土量
11、18层 v.s. 25、33层
880800
主要控制参数： 660600
40
4040
20
从结构的整体性出发，通过有效的材料分布，来实现结构优化。
结构优化思路
上部结构的设计及荷载取值 将影响地下室及基础设计
上部塔楼
±00 地下室 基础
案例1：合肥皖安
合肥皖安
方案阶段结构经济性初步评估
15.5 m
混凝土量 钢筋含量 (m3/m2) (kg/m2)
0.45
68
0.48
64
七度抗震设防区 进深 = 15.5 米
1.5 m
25层一梯二单体
楼板配筋：
根据规范要求,断开 楼板上层配筋, 降低 钢筋含量.
18层一梯二单体
基础设计：
布桩系数取值较规范值高20%，桩长可减少10%左右。
地杰项目
结构优化汇总
荷载取值
明细
风载优化及 活荷载折减
混凝土量 (mm3/m2)
-35
钢筋量 (kg/m2)
-4.0
结构选型 结构双拼接