超限高層設計成本優(yōu)化探索思優(yōu)科技

超高層構造設計本錢優(yōu)化探求主講人：思優(yōu)劉立志目錄WHY——超限高層設計成本控制意義HOW——如何進行超限高層成本控制CASE——超限高層成本控制案例

利潤下降，本錢控制需求添加本錢控制是企業(yè)的生命線。建安本錢是工程開發(fā)過程中本錢控制的重點；在其他本錢根本固定的前提下，這一小部分對利潤的影響是決議性的。Why—設計優(yōu)化。全過程設計本錢敏感度分析設計質量的好差直接影響建立費用的多少和建立工期的長短，直接決議人力、物力和財力投入的多少。合文科學的設計優(yōu)化，可降低工程造價15%以上。建立工期建立費用其他費用人力物力財力合理優(yōu)化降低造價15%以上工程設計平安第一功能不減進度嚴控Why—本錢優(yōu)化why—高層優(yōu)化限額目的現(xiàn)狀圖超高層建筑用鋼量統(tǒng)計〔圖片摘自<超高層建筑構造體系方案優(yōu)選>〔陳孝堂.2021〕〕why—超限高層優(yōu)化鋼構造未經優(yōu)化用鋼量鋼構造最優(yōu)用鋼量平均用鋼量鋼筋混凝土構造最優(yōu)用鋼量混合構造最優(yōu)用鋼量思優(yōu)科技結構成本限額設計指標（2014版）編號地區(qū)

具體參考指標

備注1地上南京、合肥類別35~41層(H≤120m)42~48層(H≤140m)48~51層(H≤150m)52~58層(H≤170m)

鋼筋含量(kg/㎡）54626878

混凝土含量（m3/㎡）0.410.420.450.502上海、昆山鋼筋含量(kg/㎡55637081

混凝土含量（m3/㎡）0.410.430.450.513深圳、珠海鋼筋含量(kg/㎡）54586571

混凝土含量（m3/㎡）0.40.410.440.474廈門、泉州鋼筋含量(kg/㎡）57596875

混凝土含量（m3/㎡）0.410.430.450.495西安（長安區(qū)）鋼筋含量(kg/㎡）576572/

混凝土含量（m3/㎡）0.410.440.46/Why—超限高層優(yōu)化Why—超限高層優(yōu)化設計院部分超高層優(yōu)化案例（自優(yōu)）序列項目名稱高度（m)分析軟件優(yōu)化重點優(yōu)化成果1上海中心632Etabs、MIDAS/ABAQUS精細化分析、構造節(jié)點、長周期等規(guī)范理解約節(jié)省鋼材12000噸2上海浦東海關大樓210Etabs/Ansys構造、截面尺寸優(yōu)化節(jié)省鋼材1520噸，約節(jié)省1500萬3天津地鐵大廈163SATWE/Etabs方案選型：型鋼混凝土柱和鋼管混凝土柱比較采用鋼管混凝土柱節(jié)省鋼材20%；節(jié)約混凝土30%；增加建筑使用面積4中融碧玉藍天大廈228SATWE/Etabs方案選型：混合結構與全鋼結構比較混合結構材料節(jié)省4108萬；考慮進度因素，綜合節(jié)省1200萬5天津津塔336.9ABAQUS/Etabs/MIDAS核心鋼板剪力墻體系(SPSW)施工順序剪力墻增加費用約為600萬元，但是施工周期縮短近六個月，利息一項可節(jié)約上千萬元6大連豐盈大廈183.25SATWE/ETABS/

ANSYS

方案選型：混凝土筒中筒結構與混合結構體系

混合結構方案較混凝土結構造價多1844萬元，但可節(jié)省929平米適用面積。7華潤大沖商務中心

175.1

SATWE/MIDAS

上部框架核心筒結構外框方案選型，樁基選型

方案節(jié)省造價約800萬元8寧夏亙元萬豪大廈

216SATWE/Etabs基礎方案：普通灌注樁與后注漿鉆孔灌注漿比較

基礎方案節(jié)省造價約30%why—超限高層優(yōu)化方案獨特超限高層通常具有方案獨特性，類比經驗少（受限于功能、靈活性、商業(yè)價值）。超限理解復雜、超限結構對設計的邊界條件理解和應用原則有差異，較難準確把控，存在優(yōu)化空間。措施加強針對不規(guī)則特性、復雜特性，需要有專門措施來加強，增加了設計難度和設計成本。業(yè)績斐然專家判斷及多方案論證業(yè)績斐然，方案優(yōu)化已成為設計院設計本身中的必選流程。成本需求成本及經濟性甲方較為關注，超限咨詢需求已得甲方及同行認同。意義：控制構造本錢，并不會導致構造的平安貯藏的降低，而是要取消掉其中的無效本錢。建安本錢無效本錢設計優(yōu)化最小投入產出比專業(yè)化規(guī)范化精細化跨越化What—本錢優(yōu)化How—超限高層優(yōu)化符合中國現(xiàn)行設計、施工規(guī)范（規(guī)程）、材料和型鋼規(guī)格標準及滿足審圖要求。滿足超限評審專家審查要求，不降低超限文本中的性能目標。需要進行結構在罕遇地震下的彈塑性分析，驗算結構的彈塑性變形滿足規(guī)范規(guī)定。滿足委托方要求的設計進度及時間節(jié)點。優(yōu)化控制原那么和要求：影響因素結構體系建筑方案荷載性能設計舒適度外框剪力比施工方法…剪重比軸壓比周期本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化How—超限高層優(yōu)化本錢的影響要素建筑方案宏觀：另需有合理的抗震〔經過減震、輕質、高強資料〕；建筑抗風體型〔可結合風洞實驗選擇〕。細部：高寬比：合理7~9；最好不要超越10；中心筒高寬比：合理14~17；不要20。方案設計階段，影響本錢的能夠性為95-75%，在初步設計階段，影響本錢的能夠性為75-35%，在施工圖設計階段，影響本錢的能夠性為35-5%。周期本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化層間位移角、基底剪重比、外框承當?shù)卣鸪潭攘υO計目的過嚴會呵斥周期不合理。1〕方案階段，可以經過比較構造根本周期及構造周期上限的大小快速判別構造能否滿足整體穩(wěn)定的要求；2〕可根據(jù)預估的基于整體穩(wěn)定的周期上限并結合建筑的體形、高度和高寬比可以有效對結構的剛度進展評價，從而為構造方案選型、構造體系布置存在設計根據(jù)。施工工期本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化天津津塔為了防止SPSW在豎向荷載作用下發(fā)生屈曲，對部分鋼板剪力墻鋼板厚度進展了加厚并采用豎向加勁肋進展加強。鋼板剪力墻及加勁肋方案僅比原設計方案添加用鋼量500噸，添加費用約為600萬元，卻使得工程施工周期縮短近六個月，光利息一項就可以節(jié)約上千萬元(MARKSARKISIAN&DASUIWANG,2021)，降低了工程的總投資費用，很好的滿足業(yè)主工期要求。圖文摘自汪大綏等著<超高層建筑構造經濟性分析>建筑構造的施工工期，對建筑的整體效益產生較大的影響。施工工期受施工環(huán)境、地質條件、工程規(guī)模。構造體系、施工方法等多個方面的影響。顧名思義，施工工期對如今整體經濟效益的影響主要表達在時間的把握上，建筑構造的施工工期所得，可以是建筑提早投入運用提早產生經濟價值，所以如今建筑構造工期對于建筑整體經濟構造的影響主要表達在利息的縮短和租金的收益上。單位面積材料總用量型鋼混凝土框架-核心筒-環(huán)帶桁架（樓面體系為鋼梁+壓型鋼板組合樓板）型鋼混凝土框架-核心筒（樓面體系為鋼筋混凝土梁板）混凝土用量（m3/m2）鋼材用量(kg/m2)鋼筋用量（kg/m2）混凝土用量（m3/m2）鋼材用量(kg/m2)鋼筋用量（kg/m2）0.3310060.50.614895.2How—超限高層優(yōu)化本錢的影響要素構造體系福建某高層，塔樓構造高度193m；辦公、酒店；超B級高度。

注：本用鋼量統(tǒng)計：〔1〕暫未統(tǒng)計中心筒內鋼骨的用鋼量；〔2〕本文用鋼量以及混凝土用量的數(shù)據(jù)僅為實際計算值。在方案比較過程中，另綜合思索有：構造延性、自重及根底經濟性、面積運用率、樓層凈高、施工周期、抗震性能、可繼續(xù)開展綠色建筑等方面。結論：資料經濟性，方案二較有優(yōu)勢，其他分項方案一較有優(yōu)勢。需詳細工程綜合分析。本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化國內部分超高層建筑結構體系（含建設中）工程案例建筑高度結構體系蘇州中南中心729巨型框架-核心筒深圳平安金融中心648巨型支撐框架-核心筒上海中心632巨型框架-核心筒天津117597巨型支撐框架-核心筒臺北101508巨型框架-核心筒上海環(huán)球金融中心492巨型支撐框架-核心筒長沙國金中心452框架-核心筒南寧華潤中心442鋼管混凝土框架-核心筒廣州西塔432支撐筒-核心筒?？谒?28.3巨型框架-核心筒北京Z6405巨型柱-斜撐-核心筒南通中南中心400框架+核心筒+伸臂桁架深業(yè)上城388巨型柱-核心筒蘇州綠地中心358框架+核心筒+伸臂桁架天津津塔336.9框架+核心筒+伸臂（腰）桁架佛山蘇寧中心318巨型框架-核心筒構造體系1〕需注重提高抗側體系效率的比較；〔構造布置支撐化、周變化、巨型化、伸臂桁架化〕2〕帶加強層的構造體系可加強構造抗側剛度，但會帶來樓層承載力突變，施工難度加大，應慎重選擇。尤其伸臂桁架其經濟性差：其與環(huán)帶桁架的加強層僅型鋼用量可到達構造規(guī)范層的8倍以上。腰桁架的用鋼量比伸臂桁架的用鋼量小也相差可達一倍。本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化樓板構造體系樓承板選型咨詢意見：開口型壓型鋼板綜合造價比閉口型壓型鋼板和鋼筋桁架低8%左右；分量相比其他兩種輕3%左右。從本錢控制、樓板自重、施工便利和工程運用廣泛性等方面綜合思索，建議辦公樓層、酒店樓層優(yōu)選開口型壓型鋼板。此外，由于設備層樓板性能要求較高、構造受力復雜、思索到鋼筋桁架整體性較好，可雙向受力，因此設備層可思索選用鋼筋桁架樓板。

開口型壓型鋼板閉口型壓型鋼板鋼筋桁架廠家型號多維DW76-688多維YX65-170-510多維TD4-90型樓承板單價79元/m298元/m2110元/m2運費6元/m26元/m212元/m2附加鋼筋費用8kg/m2*4元/kg=32元/m28kg/m2*4元/kg=32元/m24kg/m2*4元/kg=16元/m2封口板、馬凳等約10元/m2無無小計127元/m2136元/m2138元/m2樓板溫馨度本錢的影響要素How—超限高層優(yōu)化人行荷載：行走基頻對結果影響大；行走方式種類多；人行荷載模型較多樓面阻尼：美國、英國、中國規(guī)范差別較大，0.15~0.3，分析結果對阻尼非常敏感。計算方法：我國手算公式參考美國規(guī)范，較為簡化，有時與結果偏向較大。評價規(guī)范：美國規(guī)范、規(guī)范、國際通用規(guī)范，不同單位有不同認可。某工程采用我國規(guī)范的阻尼比可取消該次梁，節(jié)省鋼材800t。How—超限高層優(yōu)化1對影響項目結構成本的各種影響因素分析（風洞實驗、地勘數(shù)據(jù)、層高、覆土、高寬比等）、論證。2詳細了解和熟悉抗震評審報告及專家要求，對擴初計算模型進行重新分析，工程判定及專家意見細化。3與設計進行的初步設計工作進行比較，對其初步設計文件進行審核，審核的內容包括計算書和圖面內容。4基礎選型及技術分析論證。5上部結構布置的技術及經濟合理性；彈塑性分析，驗算結構的彈塑性變形。6就有分歧的問題與專家、審圖公司溝通，并與設計院、專家、審圖公司達成一致意見。7審查設計單位提供的設計計算條件、計算模型及中間設計圖紙，并提出合理化建議并與設計院落實。8對施工圖前期階段的成果做過程匯報。施工圖前期咨詢流程及方案How—超限高層優(yōu)化1編寫《結構專業(yè)配筋原則》并落實。2審核設計單位提供的模型、標準層圖紙及基礎圖紙，并提出詳細咨詢意見，申請三方會議對提出的合理化建議與設計單位溝通落實。3對標準層過程測算算量，在過程中控制工程質量和工程造價。4與設計單位同步審核設計單位提供的結構圖紙，并提出詳細咨詢意見，申請三方會議對提出的合理化建議與設計單位溝通落實。5協(xié)助設計單位回復審圖意見，并與審圖公司溝通協(xié)調。6提交優(yōu)化咨詢報告及測算報告。施工圖過程咨詢流程及方案超限高層常用復核分析軟件How—超限高層優(yōu)化微觀有限元分析軟件ABAQUSADINAMARCANSYS宏觀有限元分析軟件PERFORM-3DOPENSEESMARCIDARC-2DEPDAETABSSAP2000sausage超限高層優(yōu)化控制關鍵環(huán)節(jié)：How—超限高層優(yōu)化結構體系的合理改進結構體系的合理選擇、合理結構構成（如加強層道數(shù)和伸臂數(shù)量）、合理截面尺度（梁、板、柱、墻、鋼板尺寸）等。輸入參數(shù)的合理控制風、地震（安評、連梁折減系數(shù)、周期折減）、荷載等?？刂浦笜说暮侠斫缦掭S壓比、周期、剪重比/內外筒剪力分擔比。性能目標的合理確定結合具體項目合理確定性能目標；對結構的抗震性能設計進行深入的分析，并通過專家的評估論證?；A方案的合理比選地下室的側向剛度、抗震、樁筏共同分析等軟件結果的合理解讀多個軟件結果分析對比；比如非線性分析、舒適度分析、構件性能判斷分析、溫度影響分析等。施工圖紙的精細把控構造抗震措施、梁板柱墻受力鋼筋的精細化復核。咨詢控制要點多方案比較，多層次溝通，確保方案最優(yōu)精細化分析設計〔輸入和輸出〕，在滿足平安和規(guī)范的條件下，確保效益最大化嚴控進度及優(yōu)化節(jié)點，嚴厲按設計咨詢流程，確保落地過程精細化的造價咨詢支持C途徑BADHow—超限高層優(yōu)化超限高層優(yōu)化需注重行業(yè)問題1〕有必要建立各地域典型超高層經濟分析資料庫或專家本錢數(shù)據(jù)系統(tǒng)：使設計初期的構造選型更具科學性；2〕減震和隔震〔如耗能阻尼器〕運用待加強：3〕新資料的研討及運用：需建立在高新資料的根底上從設計層面或技術層面去處理鋒利問題，如具有輕質、高強、防水、保溫、隔熱、隔音等優(yōu)良功能的新型復合墻體和門窗資料。How—超限高層優(yōu)化某設計院構造方案評價實例：實例—超限高層優(yōu)化深圳某超限高層項目（299.3米，采用鋼管混凝土柱-核心筒結構（屬于超B級高度結構，ETABS/PERFORM-3D分析）上部結構造價(萬元)施工周期（d）基礎造價（萬元）方案A30893.78414402方案B39076.91（含800萬防火防腐成本）278340經濟效益比較（與方案A比較）-8183.13+14400萬元（租金按200元/平米.月）+62總經濟效益（元）+6278.87萬元另：由于豎向構建截面減小所添加的運用面積約1111m2，方案B存在隱性價值收入5555萬元〔售價按5萬元/m2〕。方案A構造的抗側力體系為鋼管混凝土疊合柱-混凝土中心筒構造，樓屋蓋采用混凝土梁板構造。方案B構造的抗側力體系為鋼管混凝土柱-混凝土中心筒構造，樓屋蓋采用鋼梁+壓型鋼板混凝土組合樓板構造。構造本錢優(yōu)化實例：南京某超限高層項目（175米，純剪力墻結構）項目一期完成指標二期完成指標面積(萬平)優(yōu)化類型類別砼(m3/m2)鋼筋(kg/m2)砼(m3/m2)鋼筋(kg/m2)地上塔樓0.531100.48770.899.5過程優(yōu)化經優(yōu)化后，與甲方前期成本量差約為965萬元。實例—超限高層優(yōu)化構造本錢優(yōu)化實例：福州蘇寧廣場（153.6米，框架-核心筒結構）項目限額指標二期完成指標面積(萬平)優(yōu)化類型類別砼(m3/m2)鋼筋(kg/m2)砼(m3/m2)鋼筋(kg/m2)地上塔樓0.481000.43489.4520.6過程優(yōu)化經優(yōu)化后，與甲方限額指標量差約為1100萬元。實例—超限高層優(yōu)化構造本錢咨詢實例