高层建筑结构设计管理

高层结构设计管理随着房地产行业的持续发展，成本控制开始被越来越多的地产公司所重视，由于结构成本占据了相当大的一部分成本，所以如何优化控制结构成本，成为了时下地产业内普遍关心的话题。

笔者根据在设计院、房地产工作的经验及相关报告、书籍，将结构成本控制的管理方法、技术关键点，在这里作一简单介绍。

一、结构成本控制的重要性大量的统计数据和实践表明，前期策划和设计阶段（项目策划、方案设计、初步设计、施工图设计）影响整个房地产项目投资在80%以上，而结构成本占到建安成本的40%～60%，同时结构成本还常常由于策划及设计管理的好坏出现非常大的波动，常常造成上千万元的造价差别；因此结构成本的管理就成为整个设计阶段成本管理的重中之重。

二、当前结构成本管理的市场状况1、三种认识：首先认为建筑方案一经确定，结构成本基本就确定了。

其实建筑方案确定之后，结构方案仍然有一个优化设计的过程，这个过程，成本会相差30%；其次是认为结构成本的降低必然会导致结构安全储备的下降。

这种理解也有偏差，结构成本的降低是指积极化的设计，降低无效成本。

三是对于建筑这样的“百年大计”，一定要保证“安全”。

这里的“安全”是指满足规范、结构合理，与其增加结构的安全储备，不如使结构成本显性化，如提高抗震等级，显示给业主，更有优势。

2、一个现状：仅从经济指标上对结构成本进行控制。

应该说事先控制和过程控制更重要。

3、一种思路：非常重视和强调结构成本的控制，认为含钢量、含混凝土量越低，结构设计越优秀。

这种思路有点走极端，如果设计中稍有一点纰漏，结构容易出问题，再者这么精确的设计需要时间和周期，应该把握一个度。

三、成本管理的内涵成本管理的总目标：项目全寿命周期的最小投入产出比。

成本管理的控制过程：项目论证、项目策划阶段、设计准备、设计、招投标、施工、投入实用阶段。

成本管理的控制措施：组织措施、技术措施、经济措施、合同措施。

成本管理的工作性质：技术工作、经济工作、管理工作。

四、结构成本控制的管理思路和方法结构成本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程，包括前期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶段对结构方案的优化、施工图阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。

（一）事前控制的几个要点1、设计院的选择应选择易于管理、态度重视，并且服务意识和市场口碑好的设计院，另外应视设计院当时的项目情况，要能抽出足够的人力。

2、专业负责人的选择专业负责人应有2、3个以上的业绩、经验，市场反馈图纸质量好，负责意识、成本意识、服务意识强，在图纸修改配和、专业配合、现场配合方面做的好，且专业负责人对项目有影响力和控制力。

3、与设计院沟通并灌输工程成本控制的意识与设计院的合作，甲方最担心的是风险，因此要加强设计前期的思想沟通和融合，特别要注意采取尊重平等的心态，进行质量标准的换位考虑，把甲方特别关注的关键点灌输给设计院。

同时为了调动设计院的积极性，可以采取双赢的办法，对于超限额的给予惩罚，对于低限额有奖励措施。

对于合作比较好的设计院，应该建立长期的战略合作伙伴关系，这样有利于总成本的降低，总效率的提升。

4、设计周期的合理取值在北方，施工图设计的周期通常是多层30天，高层45天。

对于一个项目来说，设计周期越短越好，因此要在保证质量、不增加成本的前提下，尽量缩短设计周期，这就需要在决策导向上予以保证，并合理利用工序的前置和搭接时间，积极推广标准化设计；另外，要想快，创新点就要尽量少。

5、设计费的合理取值设计费在项目总成本中占的比例很小，但是设计对工程进度、质量的影响却很大。

根据以往经验，设计费略高于当地的平均值、略高于设计院的心理预期，对于调动设计院的积极性，保证设计质量行之有效。

6、设计合同中设计公司应承担的风险在设计合同中必须明确设计公司应承担的风险有：因设计错误导致的损失、因设计延误导致的损失、施工配合不到位导致的损失、设计结果超限额的惩罚。

7、限额设计合同的引入和使用限额设计可以有效的控制结构成本，意义重大。

限额的内容应选择可以控制、容易离散的部分，如含钢量、混凝土含量。

限额的数值应比当地平均值略低。

另外限额应有一定的弹性范围，对于把握不了的特殊结构可以不限。

8、甲方必须重视和提前输入的技术原则a、《结构设计统一技术措施》b、《结构设计总说明》c、《标准构造做法》（二）设计过程中必须控制的关键环节1、结构体系的确定及主要平面布置图2、基础的选型及设计图3、电算模型及计算系数的取值4、标准层的布置及截面配筋5、地下室的布置及样板配筋图6、结构转换层的布置及配筋层（三）施工图审查公司的选择及沟通施工图审查公司的选择必须在易于沟通的前提下，对于规范的边界或争议、超限的判断、裂缝宽度、短肢墙体系的定义等，要尽早与施工图审查公司沟通达成共识，避免大的设计修改和返工。

（四）外部资源的引入当需要对于项目的性价比进行判断时，要尽早引入外部资源，比如政府、人防、审图公司、学术权威、行业专家、专业咨询公司等，合作可以是顾问的方式。

（五）结构设计管理流程1、灌输意识：向设计院灌输成本意识，沟通并提出成本要求。

2、事前控制：完成统一技术措施，并与设计院沟通、相互补充、达成一致。

3、过程控制（优化方案）：设计院进行结构布置、计算，基础进行双方案比较，双方沟通、达成一致，结构布置基本确定；4、样板配筋图：设计院完成样板配筋图，双方沟通、达成一致；5、绘制施工图：设计院按双方确认的样板配筋图设计；同时报给审图公司进行审查；6、正式施工图：设计院根据反馈意见，沟通、修改，最终出正式施工图纸。

五、结构成本控制的技术关键点（一）层高对成本的影响及控制1.控制层高的意义：可以减少结构成本、其他土建成本、设备及运营成本；2.影响净高的因素：结构梁高及设备管道空间3.如何降低层高a) 控制结构梁高：设计院通常梁高的取法是1/8~1/12的跨度，建议作1/12~1/15的跨度；综合减少的成本因素后，由于梁截面减小后增大的含钢量是值得的；b) 优化设备的管道空间：设计院通常不会综合考虑结构梁、空调、电、水管的走向，由此造成空间利用率较低；建议要求设计院做每一层的综合管线图，优化设计后可以减小净高约200mm，由于其已经超过了设计院的设计深度，所以要在设计院做施工图设计前与其协商好。

（二）结构超限对成本的影响及控制由于结构超限，设计时势必会对结构主体采取加强措施，由此造成结构成本的增加及设计周期的加长；此时应该通过超限后的投入产出比来权衡和控制结构超限；一旦确定方案，结构超限不可避免后，要做好与设计院及审图公司等职能部门的工作，以便后续工作的顺利进行。

（三）建筑高宽比超限对成本的影响高层规范规定：在6度及7度抗震设防区，剪力墙结构及框架核心筒结构的高宽比不宜大于6，框剪结构的高宽比不宜大于5；首先需要明确的是，建筑高宽比超限不属于抗震超限的审查范围，即高宽比超限是可以的，但是必须采取适当结构措施，因为高宽比越大，主体结构抗倾覆力矩也越大，由此便会增加结构的成本，而建筑成本也会增加，因为同等面积情况下，高宽比越大的外墙长度越长。

对于不同地区，高宽比超限增加的成本也不同，主要的影响因素有：超限程度、风荷载、地震力。

案例一：某高层住宅，7度抗震，基本风压0.75，地面粗糙度B类，高度99.8米，进深12.2米，高宽比8.2，该项目增加结构成本约67元/m2；案例二：某高层住宅，6度抗震，基本风压0.45，地面粗糙度C类，高度99.9米，进深12.5米，高宽比8.0，该项目增加结构成本约17元/m2。

（四）公共大地下室面积的利用率设计院在地下室设计（方案阶段）的习惯做法是尽可能多的把面积划进来，从理论上没什么问题，但往往这样做出来的地下室有很多无效的面积，既不能做车位又不能做设备用房，反而增加了成本，这就要求我们在做方案的时候就要对地下室布置作合理的优化。

（五）梁的布置及配筋方式对成本的影响及控制1. 大柱网下如何布置梁（平行、十字、井字）最经济？对于标准层等承受荷载较小的柱网优先考虑平行、十字梁；对于地下室顶板等承受荷载较大的柱网应选用井字梁；2. 一些短墙上的小梁（如厨房、卫生间等）基本不需要布置：对于普通的小跨度楼板其本身足以支撑短墙，不需要加大板配筋，同时梁少，成本低，空间也好；3. 梁的配筋方式a) 住宅标准层梁宽常为200 mm或250 mm，此时梁顶钢筋宜采用小直径钢筋；b) 对于承受荷载不是特别大的主次梁，其相交处不需布置吊筋；（六）剪力墙的布置及厚度对成本的影响及控制1. 如何优化剪力墙的布置为防止结构扭转，应在建筑物两端和周边重点布置；2. 如何优化剪力墙的数量以位移指标来控制：纯剪结构的层间位移比为1/1000，设计院设计时要尽可能的接近这一数值；如果计算结果相差太多（如1/2000），说明剪力墙数量太多，应适当减少；3. 如何优化剪力墙的长度以长宽比来控制：一般的剪力墙长宽比宜取8，即200 mm厚剪力墙，墙肢长度为1650~1700 mm；4. 如何控制剪力墙的厚度高规规定：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；设计院大多如此设计，但是高规附录D中说明：对于超限的墙体经过验算通过的可以减小墙厚，由此一来，墙厚变小，成本大大降低；（七）楼板厚度对成本的影响1. 20mm厚楼板自重占标准层总荷载约3.3%，厚度增加，荷载加大，梁、墙、基础均会加大，增加成本；2. 对于标准层楼板来讲，由于配筋均按最小配筋率来控制，所以楼板厚度增加反而配筋增大了；3. 楼板厚度增大对抗震也有不利影响；4. 实际工程中楼板厚度的建议：a) 普通3米以内跨度的楼板可取80~100mm；b) 普通3~4米跨度的楼板可取100mm；c) 客厅处的异型大板可取120~150mm；d) 普通屋面板可取120mm；e) 管线密集处可取120mm；f) 嵌固端地下室顶板可取180mm；非嵌固端地下室顶板可取150mm；（八）设计荷载的取值1. 对于有覆土的地下室顶板活荷载：消防通道取20kN/ m2，其余取4 kN/ m2，可以不考虑施工堆载；2. 地下室外墙荷载取值应打折（土的固结作用）；3. 内墙荷载：对于可能采用的轻质材料要提前确定，以防止设计院预留量过大；4. 对于有内隔墙的楼板：隔墙每延米重量的1/3加到楼面活荷载内即可；（九）风荷载取值对成本的影响1. 大多数高层建筑的计算周期和位移都是由风荷载起控制作用；而地面粗糙度类别对风荷载有很大影响，按影响程度从大到小共分四类：A类为海边，B类为城郊，C类为城内，D类为城中心高层密集区；相同高层项目的主体成本，A、B类相差约24%，B、C类相差约54%，C、D类相差约45%；在计算时要用发展的眼光关注取值的合理性，尽可能的取C或D类；2. 规范规定：高度大于60M的高层建筑，风荷载的取值按100年一遇考虑，比50年一遇的风荷载取值大很多，而高层住宅的结构合理使用年限为50年，所以在设计计算中，控制位移时风荷载按50年一遇考虑，内力部分配筋时风荷载按100年一遇考虑；（十）结构程序计算时一些系数的取值1. 梁的弯矩放大系数取1.0；2. 梁的扭矩折减系数取0.4；3. 梁柱重叠部分是否简化为刚域；4. 混凝土容重取26~28；5. 连梁刚度折减系数取0.6或0.7；6. 墙、柱、基础计算是否考虑活荷载的折减；7. 地下室外墙是否按压弯构件计算；8. 荷载的取值是否有人为的放大；（十一）关于地质勘察报告内容的关注1. 关注基础选型及地基处理的建议，要有灵活度；2. 关注承载力的取值建议，尽量高；3.关注抗浮设计水位的标高，尽量低； .有条件要提出最低设计水位；（十二）钢筋材料的选择对成本的影响及建议市场价格：I级钢约4300元/吨；Ⅱ级螺纹钢Φ14以下约4650，Φ14以上约4500；新Ⅲ级螺纹钢约4700；冷轧带肋钢筋约5000；强度Ⅲ级〉Ⅱ级〉I级，最小配筋率I级〉Ⅱ级〉Ⅲ级，综合价格因素，性价比Ⅲ级〉Ⅱ级〉I级，所以梁、柱、墙配筋均应优先考虑使用新Ⅲ级螺纹钢；对于板的钢筋，由于均为小直径钢筋，综合考虑应优先使用冷轧带肋钢筋，只有当使用冷轧带肋钢筋不满足承载力要求时采用Ⅲ级钢；（十三）混凝土标号对成本的影响及建议1. 混凝土标号每增加一级，单价提高约5~8%；对柱及剪力墙轴压比的影响很明显，应优先使用高标号混凝土；对梁来说，标号高低对梁的承载力变化不大，应使用低标号混凝土；对板来说，虽然提高标号对承载力有提高，但标号提高后最小配筋率相应增大，楼板开裂的几率也增大，所以应使用低标号的混凝土；2. 目前设计市场中对混凝土标号确定有一种认识：墙柱与梁板标号相差在两级以内；关于这一条在旧版规范中有，新版规范中已经去掉了，所以当墙柱混凝土标号很高时，梁板混凝土标号可以不跟随墙柱变化；但是在施工中要采取严格措施：控制梁柱节点区为高标号，保证高低标号交界区的混凝土密实性；3. 实际工程中混凝土标号的选择建议：a) 普通的结构梁板一般为C25；b) 受力较大的梁板可采用C30，如地下室底板、顶板，屋顶花园楼板等；c) 结构转换层梁板宜采用高标号，如当地施工质量有保障，可采用C50及以上标号；d) 剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制，使其尽量接近规定上限，同时又要使绝大部分竖向构件为构造配筋；六、保证工程质量的技术关键点在优化结构成本的同时应该保证工程质量，减少业主投诉。