長(zhǎng)春鋼結(jié)構(gòu) 2021年 12月 04日
在成本部門的印象中，鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價(jià)是遠(yuǎn)高于混凝土建筑的。而實(shí)際上鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)與混凝土造價(jià)孰高孰低，并不能一概而論。一般設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)人員平時(shí)主要以設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)為主，真正熟悉鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師非常少。即使是一些長(zhǎng)春結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司，能把鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好的也是鳳毛麟角。這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)師遇到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，其設(shè)計(jì)思路仍然按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣進(jìn)行，造成了結(jié)構(gòu)用鋼量偏大。
其實(shí)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往存在很大的優(yōu)化空間。筆者碰到的一個(gè)項(xiàng)目，由于結(jié)構(gòu)體系的改變，將用鋼量直接降低了70%，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化而言，這樣的優(yōu)化比例是不可想象的。因此雖然鋼結(jié)構(gòu)建筑體量可能不大，但由于其優(yōu)化比例大，對(duì)于看重成本的房地產(chǎn)企業(yè)而言，實(shí)行鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)優(yōu)化不失為一種顯著降低成本的方式。
與混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化不同的是，鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅僅是優(yōu)化材料用量，而是多方面全面優(yōu)化，下文分別闡述。
降低造價(jià)
降低結(jié)構(gòu)造價(jià)往往是鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要?jiǎng)訖C(jī)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑而言，結(jié)構(gòu)造價(jià)主要由以下3部分組成：
1) 基礎(chǔ)
2) 鋼結(jié)構(gòu)
3) 樓板
一般而言，鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)自重要小于混凝土建筑，其基礎(chǔ)造價(jià)是低于混凝土建筑的。而樓板造價(jià)則由于其選用的樓板形式確定，基礎(chǔ)和樓板造價(jià)占結(jié)構(gòu)造價(jià)的比重較小，鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)占據(jù)了結(jié)構(gòu)造價(jià)的大部分。而鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)的主要指標(biāo)就是用鋼量。因此，如果有效地降低了結(jié)構(gòu)的用鋼量，則有效降低了結(jié)構(gòu)的造價(jià)。
對(duì)于空間結(jié)構(gòu)而言，用鋼量指標(biāo)是影響結(jié)構(gòu)造價(jià)的主要因素。如圖 1所示，展廳建筑面積約16000m2，原設(shè)計(jì)用鋼量約1000噸。由于業(yè)主投資有限，筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了優(yōu)化。我們通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系將用鋼量減少了400噸，降低了40%的用鋼量，也就降低了40%的結(jié)構(gòu)造價(jià)。結(jié)構(gòu)造價(jià)降低比例如此之高，在混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中是幾乎不可能出現(xiàn)的。造價(jià)優(yōu)化的同時(shí)，還大幅度提高了建筑效果。
提升建筑效果
對(duì)于房地產(chǎn)項(xiàng)目，既然要用到鋼結(jié)構(gòu)，往往是因?yàn)榻ㄖ熀蜆I(yè)主希望利用鋼結(jié)構(gòu)自重輕的特點(diǎn)，建造出造型輕盈，形態(tài)美觀的建筑。因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣就顯得非常重要。
以遼寧某展示中心為例，該項(xiàng)目一個(gè)方向懸挑12m，另一個(gè)方向懸挑6m，對(duì)角線最大懸挑達(dá)到了14m。本地施工圖設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的懸挑部分的鋼梁高度是1.1m，建筑完成厚度達(dá)到了1.3m。這個(gè)效果方案建筑師無法接受，因?yàn)閼姨舳舜执蠖恐氐男Ч⒉皇撬麄兯Ｍ摹?/p>
正好筆者與方案公司熟悉，方案公司請(qǐng)我們作為顧問對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過我司的優(yōu)化方案，結(jié)構(gòu)鋼梁高度成功地控制在了700mm（圖 3），遠(yuǎn)小于之前的鋼梁高度。而且并未采用桁架斜腹桿的設(shè)計(jì)，不但節(jié)省了用鋼量，建筑師要的效果也達(dá)到了，不至于造成業(yè)主錢花了，效果卻沒有達(dá)到。
加快施工工期
房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目有時(shí)候是因?yàn)楣て诘脑蛴玫戒摻Y(jié)構(gòu)，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)施工速度遠(yuǎn)快于混凝土結(jié)構(gòu)。然而并非是只要采用了鋼結(jié)構(gòu)，工期就會(huì)大功告成。一般來說，鋼結(jié)構(gòu)施工的工期由以下幾部分組成：
1) 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化
2) 工廠備料
3) 工廠加工
4) 現(xiàn)場(chǎng)施工
而實(shí)際上，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙的好壞，將很大程度上影響以上每一個(gè)步驟。如：
1) 施工圖設(shè)計(jì)不到位，造成詳圖深化溝通時(shí)間過長(zhǎng)，從而影響下料時(shí)間節(jié)點(diǎn)；
2) 由于缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用了市場(chǎng)上采購(gòu)困難或訂貨周期過長(zhǎng)的截面規(guī)格，將影響備料時(shí)間；
3) 采用了加工工作量大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，造成工廠下料、焊接工作量巨大，工廠加工時(shí)間過長(zhǎng)；
4) 采用了大量的現(xiàn)場(chǎng)焊接，或者構(gòu)件安裝工序繁復(fù)、安裝工作量大等，也會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)施工工期大幅延長(zhǎng)。
由此可見，設(shè)計(jì)的合理性將對(duì)工期的每一個(gè)環(huán)節(jié)都造成影響，而且這些環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。
以某扶貧安置房為例，為兩層聯(lián)排簡(jiǎn)易的裝配式別墅建筑。一期項(xiàng)目由本地設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，筆者在一期項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化與重新設(shè)計(jì)。由于采用了創(chuàng)新的裝配式結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)用鋼量降低了50%，從而結(jié)構(gòu)造價(jià)也大幅降低。我們采用的結(jié)構(gòu)體系，采用了以熱軋H型鋼為主要受力截面，以全螺栓連接作為主要現(xiàn)場(chǎng)連接方式的裝配式結(jié)構(gòu)體系，工廠加工量很小，現(xiàn)場(chǎng)安裝也極其迅速，鋼框架可以兩天安裝一層。
綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅僅是優(yōu)化造價(jià)，而是一個(gè)綜合性的全面優(yōu)化過程，不管是對(duì)于改善建筑效果，還是縮短施工工期，都可能提出建設(shè)性的解決方案。