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结构成本控制的管理思路和技术方法

2019-12-25  njzyf
来源:房地产经理人联盟
大多开发商仅从经济指标上对结构成本进行控制,极端强调结构成本的控制——含钢量、含混凝土量越低,结构设计越优秀。但结构成本的降低必然会导致结构安全储备的下降。那么如何在中间找到一个有效的平衡点使得成本得到有效控制的同时使得建筑品质达标?结构成本必须是房地产商最应关注的成本!
一、结构成本的管理思路及方法

1、必须对整个设计和策划的全过程进行管理

前期策划:地质的考虑

规划阶段:建筑物的排放

方案阶段:结构的可性及合理性、避免返工

扩初阶段:结构方案的优化

施工图阶段:结构的精细化设计

施工配合阶段:变更、签证的合理控制

2、事前控制的几个要点

(l)设计院的选择(扩初及施工图阶段)

合适易管

态度重视

项目情况

服务意识

市场口碑

(2)专业负责人的选择

业绩水平

市场反馈——图纸质量、责任意识、成本意识、服务意识

影响力及控制力

(3)成本一时的沟通与输入

前期主动的沟通

尊重平等的心态

质量标准的换位思考

同行的交流与竞争

双赢的思路与手段

(4)设计周期的合理取值

设计周期对总成本的影响:

资金的时间价值

市场风险的变化

产品的实际价值

时间成本曲线

(5)在保证质量、不增加成本的前提下缩短设计周期

组织的重视及措施

工序的前置及搭接

标准化设计的推广

(6)甲方的技术原则必须提前输入

《结构设计统一技术措施》或《结构设计指引》

《结构设计总说明》

《标准构造做法》

3、设计过程中必须控制的几个关键环节

结构体系的确定及主要平面布置图

基础的选型及设计图

电算模型及计算系数的取值

标准单元的样板截面及配筋图

地下室的布置及样板配筋图

结构转换层的布置及配筋图

4、施工图审查公司的选择及共同

选择思路——易于沟通

沟通时机——重视前期

沟通内容——规范的边界或又争议处(超限的判断、裂缝、宽度、断肢墙体系的定义、配筋)

沟通方式——双方、三方、资源借助、关系维护

5、外部资源的引入

引入的前提和原则——性价比的判断引入的资源类型——垄断部门(政府、人防、审图)、学术权威、行业专家、专业咨询公司

引入的时机——尽早、及时

合作方式及注意事项——顾问、价值及时间、案例(机器、惠州项目、人防专家)

6、战略合作伙伴的形成及意义

风险评估及资源占用

前期沟通及思想融合

质量和进度的保证

后期的服务

工作范围的衍生

总成本的降低、总效率的提升

二、结构成本管理的技术关键点

对客户最关注的质量焦点,加大成本的投入

1、梁

(1)梁的布置与成本的关系

在正常楼层,8.5米X8.5米柱网下,十字梁较井字梁便宜约16-22%

在一定跨度范围内,梁的布置越少越好。

(2)梁配筋方式对成本的影响

2、剪力墙

剪力墙的布置与成本的关系

(1)优化剪力墙布置的位置数量

建筑物的两端和周边重点布置;

建筑物的内部和中间位置减少布置;

——以保证结构的抗震扭转指标满足要求

结构的计算位移是否与规范的最低要求相差不远——清除不必要的结构成本

(2)优化剪力墙的长度

剪力墙太长,结构本身成本增加,同时又使地震力增加,进一步加大结构成本;短肢剪力墙,抗震性能不好,构造配筋成倍放大,成本也会增大;

对策:

最优化的剪力墙长度是其宽度的8倍+100;

剪力墙的翼缘小于600时,应关注其结构设计结果。

(3)控制剪力墙的厚度取值

《高层建筑混凝土结构技术规程》7.2.2条:底部加强层剪力墙厚度不小于层高的1/16(一、二级抗震等级)或1/20(三、四级抗震等级)。但底部商业、底层假复式住宅或架空层层高较高,按此规定,墙厚必须增加较多,同时变成短肢剪力墙,配筋进一步大幅增加。

对策:

经过《高规》附录专门的公式验算,大部分墙厚不需比标准层加厚或加厚一点即可满足稳定要求,节省本层造价约15%。

3、楼板

(1)楼板的厚度对成本的影响

标准层楼板厚度对荷载的影响程度---2CM的板厚占标准层总荷载约3.3%

标准层楼板厚度对板配筋的影响---仅考虑构造因素,板的配筋量与板的厚度成比例增加

标准层楼板厚度对地震力的影响---2CM的厚度增加地震力约3.3%

(2)实际工程中楼板厚度选择:

普通3米跨度以内的楼板可取80-100;

普通3-4米跨度的楼板可取100;

客厅处的异形大板可取120-150;

普通屋面板可取120;

管线密集处可取120;

地下室顶板可取180;

4、优化桩(基础)的总量

(1)基础的选型

冲孔桩、钻孔桩

人工挖孔桩

预应力管桩

沉管灌注桩

强夯地基处理

水泥搅拌桩地基处理

筏板基础

独立柱基

(2)生产基地基础选型

案例概况:

天马微电子股份有限公司四层高的大跨度预应力厂房,3万多平方米;单柱轴力1400吨;坡形的淤泥质土层分布场地,淤泥质土含有机质,强风化岩埋深12-28米,厚度0.2-8.3米,场地内有孤石,浅基础持力层的承载力180KN/㎡;

问题:

大体量的独立柱基加入部分搅拌桩是否安全合理?其施工周期如何?经济性如何?采用什么基础形式最好?

解决方式:

大直径锤击沉管灌注桩(卢里桩);节省工程造价300万元以上,每平米节约近100元。

(3)判断桩(基础)的总量是否合理

要求设计院提供桩(基础)的总反力与建筑物总重量的比值,核对并判断其合理性。

(4)优化桩(基础)的总量

关注柱底荷载的取值

关注水浮力的利用

关注桩基础中地下室底板下土承载力的利用

关注桩承载力的利用率

关注基础类型的归并

(5)勘察报告的取值建议

关注基础选型及地基处理建议-灵活度

关注承载力的取值建议–承载力、PHC

关注抗浮设计水位的标高

可否提出最低设计水位标高

(6)基础采用“墩基”和“桩基”结构成本的变化

备注:墩基础”是指桩长不大5-6M,桩径与桩长之比小3的桩基础”。

当采用桩基时,《工程地质勘察报告》的数据中某岩层或土层的桩端承载力标准值”往往是该岩层或土层“承载力标准值”的40-100倍。

当采用墩基时,《工程地质勘察报告》不会提供专门的承载力数据,设计院均是按规范通过承载力的深度修正得出“墩端承载力设计值”。该承载力往往仅仅是该岩层或土层“承载力标准值”的1.2-3倍。

因此,“墩基础”往往会比“桩基础”的造价高很多。我们在确定桩基方案时,当我们的荷载比较大时,宁愿挖深一些,使基础成为“人工挖孔桩”,而不要采用“人工挖孔墩”。

5、钢筋材料

钢筋材料的选择对成本的影响

(1)市场价格:

Ⅰ级钢:3420元/吨;

Ⅱ级螺纹钢:Ф14及以下3460,Ф14以上3430;

新Ⅲ级螺纹钢:综合3580;

冷轧带肋钢筋:4100;

冷轧带肋钢筋网片:4600;

(2)比较

Ⅱ级螺纹钢VSⅠ级圆钢:

价格基本一样,强度提高43%;

最小配筋率又可同时降低;

新Ⅲ级螺纹钢VSⅡ级螺纹钢:

价格贵了4.4%,强度提高20%,对按计算配筋的梁柱有显著影响;

对于柱的构造配筋率,可减少0.1;

(当抗震等级为三级时,柱构造配筋率:0.7%→0.6%,减少14.3%。)

减少梁柱的配筋数量,方便施工;

冷轧带肋钢筋VSⅡ级螺纹钢:

价格贵了18.5%,强度提高20%;

产品供应的直径范围所导致的“实际最小配筋率”的影响;

(如Ф10@200在100厚的板中,配筋率是0.393%,较最小配筋率0.2%增加了96.5%)

冷轧带肋钢筋VS冷轧带肋钢筋网片:

冷轧带肋钢筋网片购买价格贵12%;

冷轧带肋钢筋网片可减少施工绑扎用;

冷轧带肋钢筋网片可提高工程质量,加快工程进度;

冷轧带肋钢筋VS冷轧扭钢筋:

两者购买价格差不多,强度也相同;

冷轧扭钢筋绑扎较为困难,综合单价高;

新规范更新的进展情况;

(3)实际工程中钢筋的选择建议

结构梁、柱、墙钢筋选取:

6-8CM直径钢筋统一采用HRB235;

10-12CM直径钢筋统一采用HRB335;

14CM及以上钢筋统一采用HRB400;

楼板钢筋选取

优先采用冷轧带肋钢筋;

板底配筋尽量采用直径小、间距密的方式置;

当冷轧带肋钢筋不能满承载力要求时,采用HRB400;

6、混凝土

(1)混凝土标号对成本的影响

标号增加,单价直接上升:C20单价277;C25单价296;C30单价315;C35单价332;C40单价362;C50单价为400。---标号每增加一级,单价提高5%-8%。

对柱及剪力墙(轴比控制)的影响程度

---提高标号可显著减小柱墙的尺寸,增加建筑实际使用率。

对梁的影响?

---正常情况下对梁的承力几乎没影响,因此对梁的截面及配筋影响很小,不宜采用高标号。

对楼板的影响

---正常情况下对板的承载力几乎没影响,但可能会提高板的构造配筋率,同时还会增加板开裂的隐患,应尽量采用低标号。

(2)实际工程中混凝土标号的选择建议

普通的结构梁板混凝土标号一般为C25、C20。

受力较大的梁板混凝土标号可采用C30,如地下室的底板、顶板,屋顶花园的楼板等;

剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制,使其尽量接近轴压比规定的上限,同时又使绝大部分竖向构件为构造配筋。

误区:墙柱混凝土标号不能与梁板相差太大。

7、柱配箍率

(1)柱配箍率对成本的影响

规范规定:柱的体积配箍率为混凝土单位长度范围内箍筋的体积除以该范围内混凝土核芯区内的体积。

实际设计中,常常将柱混凝土核芯区的体积以柱的总体积来替换,以方便计算,并确保满足规范要求。

以500X500方柱为例:

总体积为:500X500X1000;

核芯区的体积为:440X440X1000;

两者相差29.1%

(2)柱子纵向钢筋的配置技巧

当柱子按计算配筋时,程序对X向及Y向的钢筋均有配筋面积要求,如何在满足满足计算配筋量要求的前提下尽量减少总配筋量?

以右图500X500方柱为例:

方法一:配筋:12Ф20(37.7)

方法二:配筋:4Ф25+4Ф20(32.1)

两种配筋方式均正好满足计算要求,但钢筋用量相差17.5%

配筋技巧:尽量加大柱子角筋的配置

8、荷载取值

(1)关注部分位置的荷载取值

地下室顶板的活荷载取值–2000、1000、400

外墙的荷载取值–窗洞的影响

内墙的荷载取值–轻质材料的提前确定

空间可能分隔的荷载取值–非固定隔墙的自重取每延米长墙重(kN/m)的1/3作为楼面活载的附加值计入(kN/㎡)

(2)风荷载取值对成本的影响

地面粗糙度类别共有四级:A、B、C、D,其选择对风荷载的影响及对成本的影响:

A与B之间最大相差24%

B与C之间最大相差54%

C与D之间最大相差45%

对策:用发展的眼光关注取值是否合理。

规范规定:高度大于60M的高层建筑,风荷载的取值可按100年一遇考虑。其对成本的影响程度如何?

对策:分析规范要求的目的;采取积极的成本控制措施!

9、电算系数的取值


10、图纸设计时归并的把握

精细化设计是施工图过程中控制成本的关键

梁的归并

墙柱的归并

板的归并

桩基的归并

基础的归并

11、层高对成本的影响及控制

建筑层高基于成本考虑,即使只有:几个厘米---也是我们要仔细探讨的问题!

(1)控制层高的意义:

结构成本:

减少所有结构柱、剪力墙等竖向构件的长度和体积

减少建筑的总高度、降低结构的总荷载,间接降低结构成本

降低上部结构所承受的地震力、风荷载,间接降低结构成本

地下室土方开挖及运输的数量

基坑支护的面积、基坑支护的单价

地下室底板及侧壁的截面及配筋

抗拔桩、抗拔锚杆的费用

基坑降水的数量及费用

其它土建成本:

减少所有外维护砖墙、内分隔墙、装饰隔断的数量

减少门窗、幕墙、粉刷、涂料、瓷砖、石材、防水材料等数量

设备及运营成本:

更好地满足节能规范的要求

减少空调等设备的负荷量

减少后期空调等设备的运营成本

(2)降低层高

对于许多公共建筑,包括地下空间,规范或者客户所真正关注的并不是建筑物的层高,而是使用空间的——净高

影响净高的因素:

结构的梁高

——设计院通常的做法:取结构本身最经济的梁高(一般为1/8-1/12的跨度)。

综合各种成本因素,取值应较正常结构本身最经济的梁高降低10%-30%。(建议为1/12-1/18的跨度)

机电的管道空间:

——设计院通常的做法是空调、电缆、水管各占一个标高,实际空间利用率很低。

优化措施:

要求设计院做每一层的:综合管线图——来优化各专业管线的交叉布置和统一协调。采用综合管线图,对机电管线进行认真的优化设计后,对于地下室经常可以节省出近200的高度空间。

结构梁高的空间与机电的管道空间交叉优化设计:

采用变截面梁,在机电管线通过处,减少梁截面高度。

在梁中预埋管或预留洞口,使管线穿过。

采用设柱帽(或不设柱帽)的无梁楼盖,使管线与结构柱帽在同一高度空间。

注意:以上结构机电的优化设计均有前提条件

(3)经典案例:

长虹在深圳的研发大楼,占地6000平方米,容积率控制在11,限高100米,建筑覆盖率不超过55%。深圳六家大型设计院投标,共同的问题:很难设计到最大容积率要求的面积。

各公司的解决方式——压缩层高

结构:

宽扁梁

预应力梁

型钢梁

钢梁

无梁现浇空心混凝土板(GBF)

机电:

非标准空调管

空调双管并

结构与机电:

设计使结构梁的布置与空调管线的布置保持一致,以便结构梁与空调管线共同占用一个空间。局部加高结构梁

12、结构超限

结构超限必然增加结构成本

结构超限必然增加设计周期

结构超限的权衡和控制—投入产出比

资源的及时引入

必要的前期沟通

13、建筑高宽比超限

高层规范:在6度及7度抗震设防区,剪力墙结构及框架核芯筒结构的高度与宽度比不宜大于6,框架剪力墙结构的高度与宽度比不宜大于5。

建筑高宽比的超限不属于抗震超限审查范围。

建筑物在风荷载和地震荷载的作用下会发生倾覆力矩,建筑高宽比愈大,建筑物抗倾覆力矩的能力就愈差。

高宽比超限对成本的影响

高宽比超限一定会增加成本,包括结构成本和建筑成本。

高宽比超限增加的结构成本,受如下几个因素影响;

高宽比超限的程度

建筑物的风荷载

建筑的地震力

三、结构成本控制案例分析

1、桩基成本控制:

案例简介:

上海广中路1号地块,9栋住宅,其中3栋18层、3栋22层、3栋28层、采用大地下室连接为一,土质情况:25M深度内,土层较松,桩侧摩阻力为15-30kPa,越向下土层越密实,桩侧摩阻力逐渐增加为50-70KPa,38米以下各层桩端阻力均较小,为1500-2500kPa。

基础方案:

上海市的习惯做法及地勘报告建议:18及22层建筑选8-1层作持力层,桩长为40米,28层建筑选8-2层作持力层,桩长为50米。

选择方案:

全部选用50米长的Ф500及Ф600的预应力管桩!

节省工程造价(桩的性价比、承台的尺寸);

进一步降低建筑物的沉降差及沉降值;

方便施工管理,提高桩基检测的效率,降低检测成本。

小结:

对于Ф500管桩,当桩长由40米增加到50米时(增长25%),其单桩承载力由1435KN增加至2080KN(增大45%),单位桩长的性价比大幅提高80%!

2、基础选型和地下室结构成本控制

简介:

南京拉德芳斯3+1层建筑,4层住宅,半地下室,淤泥质土,厚度约为18米,承载力为70KPa。在32-40米处有较好的沙层,可做桩基持力层,此时Ф300的预应力管桩承载力为600KN。

基础方案:

筏板基础;

8米长的水泥搅拌桩加连接梁形成复合地基+止水筏板;

长度为35米的Ф300预应力管桩,一柱一桩+止水筏板;

预应力管桩方案最经济(便宜16%)!最安全!较搅拌桩施工周期短!

方案调整:

±0.00标高的取值,地下室的埋深:——对支护、土方、水浮力、抗拔桩的影响;

覆土厚度的控制:——地下室布局、景观的要求、管线的要求

地下水位高度的取值和应用:——抗浮设计水位和最低设计水位;

地下室底板的布置方案:

——承台间设基础梁加大板式结构

——桩承台兼柱帽的无梁筏板板结构

(造价相差20%-30%!)

结果:总共节省工程造价3500万元以上!

3、无锡嘉和现代城的结构成本案例分析

(1)简介

无锡嘉和现代城,2栋13层与23层相连建筑、2栋30-33层建筑、5栋9-13层建筑,共9栋。场地附近有一条河流,地下水位较高。场地土质较软,表层4米深度内有部分淤泥质土,地下室底板下土的承载力为160kPa,在17米至22米处有密实的粉沙层,在37-55米处有密实的沙层。基岩埋藏很深。6度抗震、基本风压0.45。本项目对回款的周期要求较高。

(2)地下室的布置

思路

采用一层大地下室9栋高度和层数相差较大的建筑连为为一体,形成一个整体的大型地下车库。

优点

交通及停车

小区的物业管理

地下室外墙的数量

缺点

地下室结构的超长

各栋建筑单位的不均匀的沉降

(3)地下室结构超长的解决办法

结构后浇带的设置——费用、间距、封闭时间、施工便利性

混凝土膨胀外加剂的使用——数量、费用、位置

构造配筋的适当增加——数量、费用、位置

(4)各栋建筑物的沉降差以及主体建筑物与地库间的沉降差解决方式

当地的基础设计经验:

9-15层建筑通常采用预制方桩基础,以粉砂层作为持力层,桩长约17米,摩擦型桩。

18层以上建筑通常采用钻孔桩基础,以砂层作为持力层,桩长约45-50米,摩擦型桩。

12层建筑物采用无桩筏板基础有过成功的案例,按程序计算沉降有15CM,实际观测仅4CM在无锡观测到的建筑物最大沉降不超过6CM。

解决方式:

先施工主楼,后施工无主楼地下室

各栋主楼沉降后,再与地下室相连,大幅度减少了主楼与地下室之间以及各主楼之间的沉降差。各栋主楼可以提前预售,加快回款速度。

决策观点:

控制成本,必须保证客户所关注的质量。只要注重资源的选择和合理利用;结构设计全过程的控制;掌握控制结构成本的技术关键点,就能达到有效控制成本的目的,进而使得利润最大化。

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