【案例】结构专业轻松优化几百万？不是事！！

时间：2021-05-11 12:39:58 来源：结构板砖

目前各地产公司基本都实行设计限额管控，在地产开发项目中，塔楼的主体结构方案基本可控；

相对而言在建筑桩基选型、地基处理方案、基坑支护等部分，成为土建成本浪费重灾区，地下部分结构设计在设计灵活性、经验性、概念分析等方面，对设计人员要求较高，由于设计人员经验能力不足，或保守意识过强，导致在方案布置上一味做加法，造成土建成本畸高。

笔者在日常方案审核优化中秉持一个原则：结构优化目的不是牺牲结构安全度换取成本的降低，而是降低方案中的无效成本。

结构方案就好比一个圆凳，三条腿就可以很好的保证使用性和安全性，但是许多方案的问题在于圆凳下布置了四条甚至更多，

结构优化的目的就是找出多余的那几条腿，而不是把三条腿精简为两条腿，以降低安全度为代价的优化，是要不得的。

案例一：

关键词：抹零头

本项目主体为三个单元并排布置的33层高层住宅，天然地基承载力不足，地基采用CFG桩地基处理方案，原方案为直径400mm,桩长18m,间距1.3m梅花形布置，平面图如下所示：

CFG桩基平面布置图

本方案选择方向没问题，常规下，地基选型满足承载力要求的前提下，地基处理比桩基经济性要好。

问题所在：在审核地基承载力计算书时，发现结构实际需求承载力为580kPa,而实际承载力达到了634 kPa，富余较多。

产生原因：是结构设计师的习惯导致，从事结构设计的都知道，设计师往往习惯性的摸零头，本案例634 kPa抹零头为600 kPa，然后复核承载力时600 kPa满足580kPa的需求，从而认为设计已经合理了；翻规范可知道，桩基类以及复合地基类地基的安全系数已相当保守，故而在设计时不必留过多余量。

优化措施：让设计院放大CFG桩间距，使复合地基承载力与需求匹配，经试算间距放大为1.5m满足需求。复核沉降计算满足也规范要求。

原CFG桩间距1.3m

优化后CFG桩间距1.5m

优化结果：CFG桩根数由原来2000余根，减少为1400余根，按当地价格粗略测算，可降低造价约150余万元。造价节约1/4的同时，工期也可以节约1/4，效益显著。

本案例是最常规的优化思路，通过复核方案的计算书，使方案性能和实际需求匹配，达到性价比较优的结果。

案例二：

关键词：筏板墙下布桩

本项目塔楼为7栋30层高层住宅，基础为1.3m厚筏板，灌注桩基础。

经过上个案例，可能有人就会有疑问，为什么本案不采用CFG桩地基处理方案呢？因为本场地土层较差，筏板底标高处为饱和软黏土（120kpa），承载力与实际需求相差较大，不适合复合地基方案。那是不是可以使用管桩基础呢？是可以的，但由于前些年上海的“楼倒倒”事件，部分地区已经规定高层住宅不允许使用了，本项目所在地恰好有此规定。

所以本方案采用灌注桩方案是合理的，经过复核桩反力与桩承载力特征值也是匹配的，桩钢筋配置也在合理范围内。

那方案问题出在哪里呢？大家可以观察下附图，可以发现桩基基本全部布置在剪力墙下，非常合理，传力直接，受力明确。那就带来一个问题，既然剪力墙内力都可以直接传递到桩上了，那筏板用1.3m厚是否有必要呢？

桩基平面示意图（局部）

经核查筏板内力、配筋，均不大，让设计院大幅度减薄筏板复核计算，优化为0.65m厚时，配筋结果才在筏板通筋之外产生一些较大附加筋。

对于筏板厚度，许多设计院有个不成文规矩，取50*层数作为筏板厚，如本项目，可取50*30=1500mm，这样看设计院取1300m,还算手下留情了。其实不然，这个简略计算公式是上世纪手算时代的简便用法，且适用范围为6、7层以下建筑（因那个年代住宅楼层基本不超过此层数），在计算软件大为发达，楼层高度越来越高的今天，显然不再适用，设计师应采用计算软件合理计算，在满足规范前提下，根据计算结果合理选用筏板厚度。

可能又会有人问，那是否可采用承台梁+防水板方案呢？也可以，但是根据以往经验，承台梁+防水板方案以及承台+防水板方案，在钢筋+混凝土用量方面比合理厚度的筏板方案并无突出优势，而且带来的是钢筋加工下料、钢筋绑扎、基坑开槽、防水施工、垫层施工等一系列施工上的复杂繁琐。从施工便利及节约工期的角度，筏板方案也是占优的。

最终本方案筏板厚度选用800mm厚，尽管650mm也满足计算要求，但是考虑到终归是30层高层，也不宜过于冒进。

经粗略测算，筏板厚度减少0.5m，7栋塔楼仅钢筋、混凝土降低约造价约140余万，还不包括所带来的土方量减少，工期缩短等有利因素。

注意本案例的优化思路，只适用于桩基布置合理，墙下布桩的情况，如果是满堂桩方案，就不适用了。

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