文章来源:京津冀技术部 绿地集团结构设计中心 ,为了保证文章可读性,略有删减
在住宅项目中,结构成本占到总建安成本的40%~60%,结构工程的施工进度亦直接关系到项目的预售节点。 所以如何强化住宅类项目的结构技术管控,避免无效成本浪费、助力工程进度、提升结构产品力,成为结构条线技术管控的一项重要课题。
该项目位于天津市北辰区龙岩道与辰永东路交口西南侧,地处北辰区北运河西侧,规划总用地面积约8.86公顷,其中住宅用地面积为62487㎡,地上建筑面积112476㎡,地下建筑面积为42939㎡,建筑形式为高层、多层等。抗震设防烈度8度,二组,III类场。
按照事业部结构设计管控流程要求,在方案、施工图阶段分别将《结构设计任务书》、《结构设计统一技术措施》、《结构设计总说明》、《二次结构技术标准》等京津冀事业部标准化技术措施提前输入,对结构方案比选、限额设计要求、模型参数取值、材料选择、制图原则等提出详尽、明确技术要求,提升项目标准化程度,确保设计合理性,保障图纸质量。
项目设计之初,技术部利用当地设计资源,对周边项目的地勘报告及地质情况进行了充分的调研和对比,通过对项目地勘报告的参数取值的研判与合理化建议,从设计源头杜绝项目成本的无效浪费。
本项目设计室外场地标高较高,且高差变化较大,原地勘单位按照其惯用做法以最高室外场地标高为基准定义抗浮水位,按此水位计算,普通地库需采用抗拔桩。
技术部充分调研周边项目抗浮水位设定情况,积极与地勘单位沟通,按照分区段设定抗浮水位(设计场地标高高处抗浮水位高,设计场地标高低处抗浮水位低),且抗浮水位不高于车库入口处道路标高的原则,修正抗浮水位。修正后项目最低处抗浮水位比初版抗浮水位降低700mm,全区普通地库自重即可满足当地抗浮要求,不但大大缩短了地下室施工周期,且直接节省抗浮成本约350万。
通过调研周边项目地勘报告及当地土层参数取值情况,我们发现初版地勘报告中后注浆测阻力增强系数均取国标经验值的最低值,而天津地标中关于此两项参数的建议值均较高,接近国标经验值上限。考虑到岩土性质的地域特性明显,当地地标参数应更具参考性,技术部沟通地勘单位按天津地标取值。仅此一项,可提高灌注桩单桩承载力约15%,节约桩基成本约150万元。
基坑与降水设计不但影响项目成本,更直接关系到首开区的抢工进度。技术部对设计方案可优化的每一处细节都仔细推敲,全力为首开区的抢工保驾护航。
项目首开区楼栋仅局部交通核下沉为地下室,与大地库联通。其余部分不做地下室,为浅基础形式。技术部在进行基坑方案内审时,充分利用了楼座基础高低错落的空间特点,将楼座附近的基坑支护形式由桩基支护改为二级放坡。大幅降低了基坑支护成本,缩短了施工工期,为首开区的抢工提供了有利条件。
项目东侧临近河道,依据地勘报告建议,需加强项目东侧止水措施。原设计方案为单排三轴水泥搅拌桩,技术部经过成本对比,将此处止水方案改为双排双轴水泥搅拌桩,经成本测算,较原方案可节约成本约35万元。
项目1#、2#楼为首开区楼座,且均为17层建筑,桩基方案采用预制管桩及灌注桩二者皆可。技术部联合工程合约部对两种桩基方案的经济性及施工速度进行了充分对比,最终选定灌注桩方案做为首选方案实施。
项目全面落地《绿地集团健康宅结构布置设计指导手册(试行版)技术要求,严格执行分层法设计,结构剪力墙外置,户内无墙或少墙,空间可变,提升户内使用效率,满足业主在不同阶段的空间改造需求,提升项目产品力。
典型户型优化前剪力墙布置
(户内剪力墙较多,抗侧力效率低且影响后期业主改造)
按照集团分层法设计原则,技术部在进行剪力墙布置优化时,将上图蓝色部分剪力墙取消,在电梯、外墙、分户墙等不涉及后期用户拆改处增补剪力墙以满足结构整体水平抗侧力要求,优化后的剪力墙分布如下图所示,其中虚框处为增补剪力墙位置。
分层法原则优化剪力墙布置
优化后,户内除局部卫生间等后期业主改造可能性较低的墙肢外,无多余剪力墙,极大的满足了住宅全生命周期内业主的空间改造需求。
优化前后的整体指标相近,且剪力墙外置后,结构抗扭刚度更大,周期比更小,整体结构抗震性能更好,对比如下图所示。
优化前后结构整体指标对比
此外,技术部对于优化前后的经济性亦做了较为详尽的对比,对比结果如下图所示。可见,采用集团分层法剪力墙布置原则,在满足空间可变、户内空间效率提升的同时,结构成本并没有增加。本项目剪力墙外置优化后,结构成本有所降低。
装配式住宅项目中,结合项目自身特点和当地政策要求,选用合理的装配式方案,对项目的施工、成本都至关重要。技术部根据以往天津项目经验,编制了京津冀事业部《天津地区装配式项目设计导则》,全面梳理天津当地现行装配式政策要求、评分细则及各项装配式技术特点、成本,形成天津项目菜单式装配式选配包,以快速、准确地判断项目的装配式方案。
京津冀事业部《天津地区装配式项目设计导则》
根据当地政策要求,王庄项目100%面积采用装配式建筑,按照天津地标计算细则,装配式建筑预制装配率需满足30%。技术部根据《导则》内容,快速的完成了各类装配式方案的比选工作,最终选定成本最低、施工速度最快的装配式技术方案(方案5)。
项目所在地北辰区为八度区,地震分组二组,场地类别III类,地震力较大,对于高层住宅而言,合理的采用消能减震技术有可能成为降低结构成本的有效途径。针对项目最高楼4#楼(25层,75m),技术部进行了消能减震技术方案的探索性对比。
考虑到住宅项目的特殊性,减震方案采用连梁式摩擦阻尼器,对室内影响小,后期运维便宜。阻尼器布置方案如下图所示。
减震方案(红框处设置阻尼器)
阻尼器设置前后,与原方案对比,主要改动如下:1、部分连梁改成连梁式摩擦阻尼器;2、地上4层及以上部分剪力墙开动。3、X和Y向大部分墙洞增大;4、地上6层及以上剪力墙厚从250mm改成200mm,200mm改成180mm和160mm,共增加使用面积约40m2,约占总建筑面积的0.38%。
设置阻尼器前后,钢筋混凝土用量对比如下:
4#楼考虑减震措施后,钢筋混凝土可节约成本约51万,阻尼器成本增加48万,共计可节约成本仅2万。考虑到天津市内采用阻尼器需进行专项专家审查,可能进一步对施工图进度及成本带来增量,因此本项目最终未采用此减震措施。但考虑到减震方案可减薄剪力墙厚度、提升户内空间使用效率,且抗震性能更优,因此结合具体项目,在高烈度区、高层住宅中此类消能减震措施仍具有一定的产品和经济价值。
结构设计管理涉及基坑、降水、桩基、主体结构、装配式等多方面内容,贯穿整个项目周期,是协同多条线多专业的全过程、全方位管理过程。相较于公建类项目,住宅项目的结构形式相对简单,可标准化程度高,精细化设计要求更高。京津冀事业部技术部在住宅项目的结构设计管理中,从标准化的落地应用到方案的甄选,将精细化设计和匠人意识融入到设计管理的各个环节,为京津冀事业部住宅项目的降本增效和产品力提升精进不休。
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