建筑超高层成本优化

在材料、人工等刚性成本居高不下，伴随着房地产市场下行的大背景，项目的利润率持续下降，成本控制成为房地产企业保持盈利水平的主要途径。

其中，结构成本的优化不仅优化量巨大（以百万计甚至千万计），且往往是客户不关注的成本，结构优化节省的工程造价就是项目的新增利润。

我司建筑结构中心本期给大家分享一个超高层项目的结构优化案例，总结了影响结构成本的关键因素，为房产项目结构设计优化提供借鉴与参考。看如何做到节省数千万成本！

NO.1、工程概况

本项目位于长沙市岳麓区，总建筑面积约近50万m2。

用地内主体建筑为:

1栋198.0m的超高层公寓式办公楼（1#）;

1栋144.55m的超高层公寓办公楼（2#）;

8栋高层住宅、13栋叠拼别墅;

可量化的优化量为2129万元，地上部分每平米可量化节省费用为181元/m2。获得2019年甲方集团评比优秀项目。

优化前后对比

图1.1 1#标准层平面布置图

图1.2 2#标准层平面布置图

图1.3 1#、2#剖面图

表1.1 1#、2#基本信息表:

NO.2、优化过程

本项目为过程优化。

优化过程分为：方案阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段。

2.1 、方案阶段

本项目优化工作开始时，1#楼方案已经确定，2#楼方案在进行中。

2#楼方案初期高度为121.6m，结构方案为框架-剪力墙结构，方案初期结构布置如图2.1.1。结构高度小于6度区A级高度的限值130m。

受建筑方案限制，2#楼结构存在位移比、周期比、凹凸不规则三项不规则，需要进行超限审查。最终决定将2#楼左右两侧分缝，排除凹凸不规则的情况，避免进行超限审查。

图2.1.1 2#方案初期结构布置

方案推进过程中，2#楼的高度提升为144.55m。考虑框架柱对使用空间影响较大，将办公区域调整为剪力墙结构，底部骑楼位置做转换，级2#楼调整为框支-剪力墙结构形式。

图2.1.2 2#初期标准户型图

图2.1.3 2#最终标准户型图

根据新方案，设计方调整结构布置如图2.1.4及图2.1.5。

图2.1.4 2#底部商业布置图

图2.1.5 2#标准层布置图

设计方仍旧采用分缝的方式，为了满足转换层上下刚度比的要求，转换层以下核心筒墙体达到800mm厚。

前期增加结构缝是为了规避超限审查，现在高度已经超过B级高度，无法避免进行超限。我方提出“取消结构缝”的布置方案，并与设计配合，使本子项顺利通过超限审查。

取消分缝后，建筑使用以及立面效果更优，并且降低了成本，结构成本优化量见表2.1.1。

表2.1.1

注：钢筋不包括板，成本按混凝土650元/m3、钢筋5500元/吨、型钢10000元/吨计算。

2.2、初步设计阶段

【2.2.1】荷载取值优化

初步设计阶段，对荷载取值进行详细的核对。

如玻璃幕墙荷载，原设计取值1.5*4.5=6.75KN/m。本项目采用8mm厚玻璃，根据荷载规范得1.3x（0.008x26）x 4.5 = 1.22KN/m，最终确定为1.5KN/m

经过多项荷载优化后，1#、2#楼总质量分别减少7102吨、4320吨，减重约5.1%和4.4%，为后续竖向构件尺寸、桩基础的优化提供基础。

【2.2.2】 结构布置优化

1#楼在优化过程中，设计方认为“结构的第一周期已经达到6.04s，超过了规范地震影响系数曲线周期的最大值为6s，需要做特殊研究”。

我方将图2.2.1中云线内的墙体尽可能早的收截面到250mm，两侧尽快收至300mm，同时外围框架柱也逐步减小截面，主要构件截面变化优化前后对比见表2.2.1。

图2.2.1 1#楼剪力墙收截面位置

表2.2.1框架柱及核心筒上下两侧墙截面变化

经以上调整后，周期由原来的6.04s减少为5.94s，在减少材料用量的同时，周期减到了6s以内。并且叠合荷载的调整，使结构的组合柱使用高度减少8层。

总体材料用量变化见表2.2.2。成本节约总计约945万元。

表2.2.2 1#竖向构件优化前后材料用量

2#楼主要为转换梁及转换柱的优化，见下表：

优化前后转换柱内型钢尺寸

同时，将1000x1600的转换梁中的型钢厚度由30mm减少为16mm，仍然满足计算要求。

2#楼优化前后型钢使用量由435吨减少为124吨，节省型钢311吨，节约成本约311万元。混凝土及钢筋节省86万元。

在初步设计阶段，在优化工作的影响下，1#、2#楼可量化的成本节约量达到1747万元。

2.3、施工图设计阶段

本项目在施工图绘制开始前，就已确定了《施工图绘制统一技术措施》，给出各种构件的配筋原则，如下图中的板配筋原则：

图2.3.1 板配筋原则截图

对于2#楼，由于抗震等级较乱，竖向构件类型较多，在绘图前给出竖向构件各区段的详细配筋原则，在源头上避免后期图纸质量的不可控。

图2.3.2 2#竖向构件配筋原则

以上原则性的意见，在施工图设计过程中，均得到了有效的执行，提高了图纸的质量，减少了后期施工图的修改。

NO.3、优化结果

本项目最终在2019年6月全部通过施工图审查，并在甲方集团的评分系统中获得2019年上半年优秀项目。

通过以上的优化工作，本项目1#、2#可量化的成本优化量为2129万元，具体如下表：

1#、2#可量化的成本优化量

而其他无法量化的优化工作，为整个工程节省的成本会更可观！

项目总结

长沙超高层项目结构优化案例

超高建筑的设计工作是一个相当繁琐、复杂的过程。在绝大多数的设计院中，实际深入参与到超高层项目的设计人员都是凤毛麟角，更不要说有系统的、完整超高层知识链的人员。

设计人员在接手超高项目的同时，往往在内心提升了结构的重要性。在多专业，多步骤的推进过程中，结构设计往往受到各方面的制约，造成结构设计人员在各个环节以安全性为根本，一层层的放大安全度，而忽视了对经济性的关注。或者由于设计时间安排的前松后紧，造成施工图设计阶段错误百出。

种种情况表明，整个设计流程需要优化方进入到各个环节，时刻站在经济性的立场去审查、干预设计，使工程的每一步都达到经济、安全的平衡，并在过程中对设计人员可能产生的错误做出前置提醒。最终的结果才能是高效、顺畅的完成设计工作，并将每一分钱都花到最需要的地方。