结构优化和经济性(思路、流程及案例)

设计风载可以降低30%。
17.4.7 16
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.
17.4.7 17
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。
17.4.7 18
合肥皖安
钢筋含量：
67 kg/m2
v.s.
11、18层 v.s. 25、33层
混凝土等级 混凝土材料 混凝土量
17.4.7 5
主要控制参数：
80
上海四季花城14层 57kg/m2 无锡魅力四期14层 上海四季花城11层 49 kg/m2 无锡魅力四期11层 40 kg/m2
80
72 kg/m2 上海吴泾
60
60
55 kg/m2 无锡魅力四期
钢筋用量
Байду номын сангаас
40
钢筋用量
45 kg/m2
49 kg/m2
40
40 kg/m2
20
20
0 5 6 7 8
0 4 11 18 25 32 39
抗震等级
层数
80
60
钢筋用量
53 kg/m2
上海吴泾 45 kg/m2
40
20
0 0.3 0.4 0.5
3
混凝土量 (m /m)
17.4.7 6
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
基础设计：
布桩系数取值较规范值高20%，桩长可减少10%左右。
17.4.7 24
地杰项目
结构优化汇总 明细
混凝土量 (mm3/m2) -35
-15 -50
钢筋量 (kg/m2) -4.0
-2.5 -1.0 - 7.5
荷载取值
结构选型 结构配筋
风载优化及 活荷载折减 结构双拼接 楼板配筋 总计
基础设计
17.4.7 1
结构优化和经济性
- 思路、流程及案例
青岛思瑞远建筑设计咨询有限公司 2017.2.1
17.4.7 2
结构优化
规划、方案
扩初、施工图
17.4.7 3
规划、方案
•结构经济性评估 •多专业控制
17.4.7 4
结构经济性：主控参数
地震 抗震等级: 7度 v.s. 6度
建筑平面长、宽:
建筑体量 建筑层数:
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
17.4.7 11
结构优化思路
结构定义/选型 结构整体稳定性 构件尺寸
荷载取值
结构经济性 数据
构件配筋
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。
布桩系数的合理 取值
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。
17.4.7 25
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
400
420
370
-13%
17.4.7 12
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
17.4.7 13
案例1：合肥皖安
17.4.7 14
合肥皖安
方案阶段结构经济性初步评估
混凝土量 钢筋含量 (m3/m2) (kg/m2)
15.5 m
0.45 0.48
42 m
68 64 61
58 kg/m2
17.4.7 19
案例2：上海地杰
17.4.7 20
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%。
17.4.7 21
18层一梯二单体
结构选型：
1.5 m
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。
17.4.7 22
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.
17.4.7 23
18层一梯二单体
坡道面积：1500 ~ 1700 m2
17.4.7 31
坡道
结构选型：
大板方案 结构方案 梁-板方案
混凝土量(m3/m2)
0.45
0.35
钢筋含量 (kg/m2)
施工简易度
0.39
施工简单,省却大量模 板搭建。
0.29
一般
17.4.7 32
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
17.4.7 33
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。
17.4.7 7
钢筋量评估：建筑体量
28 m
15 m
42 m
35 m
塔式住宅， 30 层
板式住宅，30层
6度抗震 7度抗震
40 kg/m2 50 kg/m2
0.50
七度抗震设防区 进深 = 15.5 米 混凝土量
34 层
户型: 140 + 90 m2
结构自重 基础造价
17.4.7 15
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。
55 kg/m2 65 kg/m2
17.4.7 8
结构方案经济性监控
结构方案设计 建筑专业 -建筑体量 结构经济性监测 规划专业 -建筑层数 评估合理钢筋用量
施工专业 -混凝土材料
结构的优化方案
多专业结构经济性控制
17.4.7 9
扩初、施工图
•结构设计优化
安全性 舒适度
17.4.7 10
结构性能规范
59
64
56
-14%
17.4.7 26
案例3：地杰地下车库
17.4.7 27
地库
结构选型：
700 X 500
600 X 400
600 X 400
8100
150
8100
350
无梁大板方案
主次梁方案
17.4.7 28
地库
结构选型：
无梁大板方案 结构方案 主次梁方案
混凝土量(m3/m2)
0.42
0.39
钢筋含量 (kg/m2)
施工简易度
36
施工简单,省却大量模 板搭建。 较主次梁方案少 0.3m3/m2
32
一般
土方开挖
一般
17.4.7 29
案例4：其他基建
17.4.7 30
坡道
方案一：大板 方案二：梁-板
500
150
上下主筋：18@100
典型梁尺寸：550 x 250 梁主筋：4 Ø 20 板主筋：8@200