花3分钟,学会万科、中海的结构设计成本控制绝招

1、花3分钟，学会万科、中海的结构设计成本控制绝招本文针对省钱的结构设计，整合了标杆企业的研究成果、专家老师的经验总结，期望以外行看得懂的方式，全面、直观、形象地表达出“省钱的结构设计是什么样子”，使成本同行们在结构设计上达到“不懂专业、可以沟通、也会判断”的境界，进而“一眼识别”。1地基与基础地下部分的特点是：看不见、算不清、浪费多。我们的管理思路是：从大面着眼，从勘察入手。1、承压板试验：最大限度地发挥地基土的承载力主要是勘察单位对地基承载力的取值与实际承载力的符合度。承载力是地基与基础设计的重要方面，承载力往往有较大潜力挖。而地基变形验算可能对高层更重要，但地基变形验算的经验值很大，验算又不

2、是很靠谱，好多时候算不清。用承压板试验进行原位试验，从而得到天然地基土的承载力，比勘察报告值更接近于实际情况，能最大限度地发挥地基效率。有案例表明，某个项目较地勘值提高40%的承载力，即理论上可节约40%的基础成本；甚至有案例进行承压板试验后直接取消桩基、改为天然地基，节省成本、缩短工期。另外，关注承载力的取值。承载力取值往往是参照不同的规范有不同的结果，关键在于选择有经验的勘察单位！“承压板试验”是用来检测天然地基基础的承载力、利用承压板进行岩体变形参数原位测试方法的一种，常用于复合地基承载力试验。（具体参见：建筑地基基础设计规范(GB500072011)）如下图：一起来看一下龙湖的做法。首

3、先，将地基承载力取值与实际的符合度，作为考核勘察单位的指标之一。地下室的地质以及水位情况是根据勘察单位提供的地质报告确定的，勘察单位的综合实力是决定地质报告的准确与否的关键。勘察单位提供持力层地基承载力特征值后，应与相近类似地块的数据进行比较，在保证安全的前提下，与设计院一道同勘察单位沟通，保证提供的地基承载力特征值数据不偏于保守（尽量高）。如果地基承载力取值与实际偏离度太大，说明勘察单位的技术力量较弱，应淘汰。其次，超高层建筑基础建议做深层平板荷载试验。试验结果数据最符合实际情况，试验所得的地基承载力往往比地勘报告提高50%以上，可大大节省基础成本。2、试桩可能降低30%的桩基成本在工程桩设

4、计之前先“试桩”、并静载试验，确定桩基的实际承载力，消除地勘报告值偏于保守而造成的浪费，可减少桩基成本。有标杆公司统计数据表明，试桩比不试桩可能降低30%的桩基成本。桩基静载试验是用来确定桩基础承载力的现场试验，简称“试桩”。试桩分三种，设计试桩、施工前试桩、施工结束后试桩，这里特指设计试桩，根据单桩竖向静荷载试验确定单桩竖向承载力特征值。试桩应要求试压到极限承载力（土体极限破环而不是桩身破坏），并据此调整布桩图。金地规定，地基土对桩的支承能力尽量接近桩身结构强度。中海要求，单桩承载力的确定应以试桩为主，计算为辅。试桩应结合工程桩进行，并结合工程场地特点和上部结构形式，选取具有普遍代表性的工程

5、桩进行试桩，并会同甲方、施工单位及质检站共同确定。3、基础利用率：防止桩的数量过多，减少浪费、加快进度如何判断桩（基础）的总量是否合理？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（最好在设计合同中事先要求）。金地基础利用率要求 80%90%（基础利用率建筑总荷载/基础总承载力），试桩结果较理想时宜取低值。根据实际工程的统计结果，下列数值可作为估算地基基础、结构构件截面、结构底部总剪力的参考依据，当建筑物高度较高（大于20层）可取上限，较低时可取下限。（摘自李国胜2004年多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例P11）4、基础形式：货比三家，才知道值不值在温老师

6、所著十论建筑中，对一般情况下的基础形式选择进行了综合性的归纳，以下摘要说明。也建议非设计专业的同仁们可以买来看看，定有收获。（1）烧钱的基础形式：是否真的碰上了？比较经济的基础形式是“桩+防水板”、或无桩的“筏板基础”。不经济的基础形式：桩+筏板，这种双保险、甚至三保险的形式（除非特殊地质地区）。“桩+筏板”比“桩+防水板”增加钢筋4080kg/地下面积，即160320元/地下面积，10000平米下面积要增加成本160万元320万元（钢筋按综合单价4元/kg）。（2）底板的设计在地下室结构中，底板的砼用量最大，占比50%以上。因而管住底板厚度至关重要。底板一般是防水底板或筏板。防水板：起防水作

7、用的建筑构件，满足耐久性和构造要求即可，不是结构构件时，不需要太厚，不需要配太多钢筋，一般C20砼250厚，配12150即可。对于筏板厚度，高层建筑箱形与筏形基础技术规范（JGJ62011）6.2.2条中规定，最小厚度不应小于500mm。对于筏板的厚度，有不同见解：十论建筑中给出的的经验数据，板厚可按地上楼层层数进行估算，能满足筏板的局部受弯要求，如不能满足受冲切要求时可按规范采取增设柱墩或其他方法处理。高层建筑结构概念设计中P249中给出的估算方法是筏板厚度地上层数×（5070mm）,对于桩筏还可以降低。该著作在“基础设计的潜力”这一节中讲到这样一个事情，值得关注：“在实际工程中测

8、得的筏板钢筋应力一般都在2030N/mm2之间，只有原钢筋强度设计值的10%，虽然我们目前还不能按实测数据进行结构设计，但我们在现行规范的基础上“从紧”掌握、精确计算还是可以做到的，而如果再无端保守地加大底板厚度、配筋量、桩数，会造成很大的浪费和有损自身专业信誉和职业道德。”中海的做法是：1、基础选型应综合考虑，选择经济合理的基础形式。优先考虑采用天然地基独立基础、筏板基础或十字交叉梁条形基础。当天然地基或人工地基的地基承载能力或变形不能满足设计要求，或经过经济比较采用浅基础反而不经济时，再采用桩基础。2、筏板配筋计算采用 PKPM 系列软件中JCCAD 中有限元软件进行计算,配筋为双层双向并

9、应按最小配筋率配置，不够时附加短钢筋。3、桩基础地下室，建议采用“桩承台 + 防水板”。纯地下室，建议采用“独立基础 +防水板”。基础底板，万达认为宜采用下翻柱帽（独立柱基础、筏板基础或桩承台）的无梁板形式，不宜采用梁板结构。计算及配筋按照无梁楼盖设计，柱间不必设置拉梁（或暗梁）。2地下室结构地下结构的材料用量相对比较高，主要是这三块：桩基础、底板、顶板，明源地产研究院已有多篇对于地下室的专题研究成果（地下车库这样规划，狂甩你们几条街），在此不再赘述，管理的核心还是“货比三家”，一定要综合比较、择其优者才用之。3地上部分地上设计的特点是大家都看得见、设计也相对成熟、设计浪费往往不如地下多，但在

10、成本上却科目繁多、不如地下部分容易聚焦，同时，地上设计的内容往往涉及效果、与产品品质息息相关，因而在设计效果与限额上往往会有分歧，标准不如地下那般容易把握，成本的权重就相对会低，因而容易超。在管理思路上，建议从投入产出比着眼，具体从平面布局、立面造型、构件效率三个方面进行管理。1、平面布局较经济的结构平面是这样的：简单、规则、对称、少偏心，质量、刚度、承载力分布均匀（高规3.4条）。我们可以这样讲，建筑体型的规则性就是设计的经济性。而体型规则性的评判指标就是“体型系数”。标杆公司的研究表明，当体型系数由0.35变为0.38即增加0.03（增加幅度8.6%）时，建安成本+100元/平，其中结构成

11、本增加约30元/平（如超限，增加成本更多）。而影响体型系数的主要因素，可以包括以下3个方面：建筑平面布置，宜保证在一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则、对称，并具有良好的整体性。并使结构抗侧力构件传力明确，刚度和承载力分布均匀。体型的规则性可有效保证结构成本的经济性。不应采用严重不规则的平面布置形式。（1）平面凹凸建筑平面应尽量规则。不是就成本论成本，从结构安全、建筑美学、施工安全等各方面看，建筑外轮廓应尽量规整，减少外轮廓线上出现的凹凸数量，凹或凸的长度不要太大、宽度不要过小，否则就可能超限（具体数值可以查阅JGJ 3高层建筑混凝土结构技术规程3.4条，以下简称“高规”），需要严格

12、控制凹凸比例和进退尺寸。当然，大多数采用四蝶式平面布局的项目，可能是受地形等客观条件限制，没有选择性，就另当别论了。（2）单元拼接同类型建筑单元进行拼接组合时，夹角（图4）拼接相比平缝（图1），体型系数会上升约10%，对建安成本的影响在100元/平以上。除开别墅产品为了追求独栋的自我陶醉感，而采取图4的方法，对于普通住宅，是可以通过其他技术手段实现日照等规范要求。塔楼宜两个单元一组，非楼王单位避免单个单元组成一栋楼，由及以上两个单元组成的楼栋，单元连接处体量应相差不大，并应对齐，尽量避免夹角扭转。（3）轴线对齐在建筑平面布置时，如果在满足基本目标的基础上进行二次优化调整，在平面上尽量做到结构对

13、位、轴线统一、合并微差轴线，相同时间上的成本收益远大于我们在议标时和施工单位讨价还价。无休止地挤压乙方的利润空间，不是真本事，通过管理、借助优化实现降成本，才是出路。2、立面造型规范说较经济的结构立面是这样的：规则、均匀，避免过大的外挑和内收（高规3.5条）。（1）建筑高度不同的建筑高度，对应不同的设计标准。高度越高，标准越严格，花钱越多。注意建筑层数、层高的影响，一般高层住宅建筑中，层数宜设计为18 层（60m）、25 层（80m）、32 层（100m）的临界值。81米与80米可能对产品设计影响不大，但抗震等级每提高一级，内力放大系数、构造措施均提高一级，抗震构造钢筋越多，从而引起成本突变。

14、万科的分析显示，当建筑高度由60米以内变成60米以上时，钢筋增加3%；当高度由80米以内变成80米以上时，钢筋增加10%；至于超高层，成本指标就又是一个数量级了，建安成本的增加值在15%以上。住宅层高宜控制在3m 以内，避免设计成3m 以上，造成结构成本增加，万科研究数据表明，层高每+100mm，含钢量+1kg/平，总体建安成本+20元/平。而降低层高的技术手段至少有以下三种：结构优化、管线优化、地面做法优化。中海认为，建筑高度 24m、60m、80m 为阶段性高度临界点。为避免进行结构超限工程抗震设防专项审查，建筑高度不宜超过界限高度。如需要超限时，应该通过超限后的投入产出比来权衡和控制结构

15、超限。（2）高宽比钢筋砼高层建筑的高宽比不宜超过表3.3.2的规定数值。房屋的高宽比是指房屋的总高度与总宽度（最小宽度）的最大比值，是承载能力和经济合理的宏观控制指标。万科的分析显示，高层建筑的高宽比超限后，会乱钢筋增加10%15%，高宽比的影响与平面不规则超限相当，如果是超高层，则各种因素叠加、影响更大。中海的建筑结构要求合适高宽比、长宽比限值，一般情况下，高宽比宜控制在 6左右，可获得较为理想的结构刚度，节约建造成本。平面长宽比、凹凸不规则应满足规范相关要求，避免平面不规则，避免结构超限审查，从而增加建造成本。（3）单元组合各单元之间在拼接和组合时，各单元的高度应尽量相同，避免高低配。高低

16、配，应尽量避免，不是禁止。如果通过高低配，能对营造一个屋顶花园，产出销售溢价，投入产出比划算，自然是尽量高低配。由两个及以上单元组成的楼栋，单元高度宜相近，避免高低配。（4）外挑和内收除顶层外，上部楼层局部水平内收尺寸不得超过相邻下一层的25%，上部楼层水平外挑尺寸不宜大于该楼层水平尺寸的10%并不宜大于4m。超过了怎么办？两个字：加钱、加时间。中海要求，结构竖向构件应连续贯通布置，高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。3、主要构件的利用率合理的结构设计也有基本的比例关系，如强柱弱梁、金角银边，凡是违反铁律的结构设计肯定存在有的构件浪费、费材但不出力，不能对结构安全发挥作用、反而增加荷和负担，自然不经济。以多见的剪力墙结构为例。在高层建筑中，剪力墙结构是普遍采用的形式，而其中剪力墙构件的钢筋用量、砼用量都占