设计优化在建筑工程设计中的作用

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  [摘 要]建设工程设计中合理运用设计优化手段,旨在强化管理的科学性,在不降低建筑安全性能的前提下,可以降低成本,缩短工期,提高建筑项目品质。本文通过实际建设工程中以方案设计和结构设计优化两种优化手段,达到上述目的,保障建筑施工项目的顺利进行。希望本文有助于普及优化设计的优势性,使优化设计在各大建筑工程设计中起到一定积极作用。
  [关键词]建筑、结构设计;优化;建筑工程;设计作用
  中图分类号:TU712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)34-0107-02
  前言:
  随着我国现代化建筑工程的建设和发展,建筑工程涉及的管理范围和复杂度不断增大,多数甲方不具备齐全的专业技术人员,把控项目设计质量有一定难度,将设计优化等非核心业务交给专业的人员去做,是提高企业效率、节约管理成本、提高企业核心竞争力的形势需要。设计优化通过专业的比较、分析找到适合建筑工程项目优化的方法及策略,为工程的建设提供科学依据。本文将设计优化应用于工建筑程中,对设计优化方案及设计优化中的控制要点进行了详细的对比,能全方位改善设计中的某些弊端,这对于建筑行业的发展而言是具有显著性研究意义的。
  一、建筑项目设计优化的价值
  (1)提升建筑设计安全
  通过建筑、结构设计优化方案的实施,将建筑设计中的不安全、不合理的影响因素及时排除,使建筑功能更为合理或得到提升,减少和避免设计差错。同时还能推广和利用新技术使结构安全度和抗震性能提高。由此可见,借助优化设计不仅可以保障建筑结构设计的抗震性、安全性,同时降低成本投入,将建设的成本控制在合理范围内。
  (2)对建筑工程设计中的外在因性因素控制
  设计优化是对设计进行深入调整、改善与提高,对成本进行审核和监控,是对设计再加工的过程。通过多种方式构建建筑模型,运用不同软件的技术的支撑对结果比选,分析计算数据,优化设计,将建筑规划中设计不合理、不安全因素及时排除,优选最优化经济、合理方案,在满足同样功能的前提下,良好的设计优化可从源头上降低工程造价,以1%的设计节约至少10%以上的建筑成本。
  二、建筑工程项目优化设计方法
  在现代化房屋建筑的设计过程中,采用优化设计能够提升建筑自身的设计功能科学合理,保障建筑的安全可靠度。建筑优化控制前期主要在方案阶段,针对建筑合理的功能布置,空间布局,降低工程造价、使得房屋结构合理、安全、可靠;总图设计在满足规划要求前提下布局合理、交通组织流畅、方案合理并节约投资,特别山地、坡地建筑总图,对项目土石方、结构方案、项目建设成本有直接关系。设计方案对地形分析充分,竖向设计分析、日照分析满足国家相关规范,使项目科学合理,后续有可实施性。
  为保障其最终的设计效果能够满足建筑的自身设计需求,通常将建筑结构优化设计中常用的设计方法总结为以下几点:一是数据输入准确、精细化;二是输入参数控制合理化;三是结构模型、计算结果比选。每一种方法在实际应用中,具有的效果各不相同,但是总体的优化效果却是相同的。按照每种建筑结构设计中的方法应用,将其在建筑工程结构优化设计中的流程应用总结为下图1所示:
  三、设计优化在建筑工程施工项目中的实例分析
  针对建筑工程项目建设中的设计优化作用研究,特别选用昆明润城项目作为专门的案例分析。主要分为以下几方面:
  (1)合理选择结构体系:
  针对地库负一层和负二层的优化设计。选定优化范围的地下室建筑高度为负一层3.3m,负二层3.8m。整个项目在规划过程中对于覆土深度处理为2.35m,对应的优化空间范围在0.3m和0.5m之间。在对整个建筑项目规划设计中的方案进行了专门的分析:原设计中间层楼板因空间高度不足,采用了空心楼盖,目的是降低地库负一层层高,减少土方开挖及基坑支护成本。当将原有的覆土层空间优化到负一层的中,即3.3m变为3.6m,原采用空心楼盖就没有起到相应的作用,因而该投入是没有产生效益的,可改为传统梁板式结构体系。
  (2)项目工程设计优化方案分析
  针对优化方案,针对各种建筑施工材料,施工措施及造价差进行全面的总结和经济分析,如表1所示。根据对地库中间层结构的,在不考虑土方开挖及基坑支护成本的情况下(此部分已投入),改为梁板式可节约50%以上的该层楼面建设成本,如按原空心楼盖芯模成本来计算,该数据可达60%以上。从优化方案设计实施效果来看,中间层楼面单方钢材及混凝土造价对比价差达28元,该项目空心楼盖约3万平米,仅此部分可节约造价约450万元,同时也避免了空心楼盖施工复杂、易产生质量问题的麻烦。合理比选优化方案实施取得了显著成效。
  (3)项目工程设计优化策略
  建筑设计优化中,需要优化处理的区域较多,针对不同区域的优化处理具有不同的优化方案组合。应该按照实际优化处理中的不同需求进行优化策略的实施,重点控制成本易超部分。作为项目开发,地上建筑功能、户型布局确定后成本一般易控,但地下室部分建设成本常超预算,合理的柱网尺寸布置(决定梁、柱断面,构件配筋,停车率),地下室层高、覆土厚度(决定开挖深度,土石方,支护等成本),结构选型等将是建筑设计成本的主要因素,合理优化可节约建安成本至少15%以上。
  针对地下停车库是整个项目成本控制关键点,优化管控主要在以下几个方面:
  1.柱网布置符合车位及车道模数,布置紧凑:沿车道柱网选择7.8m~7.90m,8.1m~8.20m,柱宽度尺寸控制在550mm以内,垂直车道方向柱距:(2a+2)/2,a为车位深,b为车道宽。柱距尽量不要突破8.20m,否则层高、含钢量等指标难控。
  2. 地下室轮廓布置尽量平直方正,无用面积剔除,这常常不知不觉就付出上百万成本。
  3. 避免车道靠外墙布置,及平行或斜向布置车位。调整边跨柱网尺寸,把靠地下室侧墙侧位停车调整成一排垂直停车;中间车位布置以垂直布置为主,地下室中部车位背靠背布置节约一个车道,减少通道面积,有效使用率大幅提高。
  4. 设备用房布置在主体建筑下,非机动车库不挤占车道两旁的车位,人防口布置不影响停车及车道出入的边角位置,上部建筑在关键位置影响较大,局部结构构件进行转换。
  润城项目车库修改车位排布后,两层地库增加100 个车位以上,价值约1500 万,同时优化减去2000M2的低效地下室面积,降低几百万造价。
  (四)综合管控
  项目管理中的各种管理因素要充分熟悉,注重对建筑项目优化中的各种要素之间的管理进行整合。项目建设对建筑施工中的混凝土合量管理、建筑施工钢材应用管理,以及对建筑施工项目管理中的成本耗材价格,资金成本管理,通过对这些因素综合的管理研究,统筹建设项目优化方案及全程控制管理,全面的提升建筑的管理效益。
  5. 结语:
  综上所述,在现代化建筑工程中的项目管理中,要想保障整体的建筑施工项目管理能力得到提升,就应该注重对项目管理中的设计优化方案分析,并针对优化设计的关键点在建筑项目过程中的作用进行分析:包括设计方案優化和设计优化控制。通过本文的分析和研究,优化设计方案能够及时的找到适合建筑项目管理的方法及策略,能够为我国建筑工程设计能力的提升奠定基础,保障建筑工程的优化管理效果,从源头降低成本,进而全面提升建筑的管理效益。
  参考文献
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