发布于：2010-06-12 11:07:12
来自：建筑设计/建筑资料库
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专家观点：优化设计，带来的是多赢
中科院院士、校长程耿东：十届全国人大三次会议提出要节约能源，降低资源消耗，保护环境，建设节约型社会。在建筑领域应用优化设计，不仅可行且十分符合节约能源，保护环境的可持续发展观，而这也正与十届全国人大三次会议提出的的精神相吻合。结构优化设计作为一种基于计算机的快速自动设计过程，可以在满足规范等约束条件下得到优化的设计方案。他认为，降低结构造价，提高结构性能，增大使用空间，缩短施工工期，是建筑设计者追求的终极目标。而将结构优化设计理论应用到建筑领域后，就会使这一目的体现得更加完整和充分。经过几十年的发展，结构优化技术已成功应用于航空航天等许多领域。多年来，我校力学系在结构优化理论研究、软件开发和工程应用等方面取得了很多成果。与香港科技大学等国内外多所院校保持着密切合作。因此，在建筑领域应用和推广结构优化设计更有着不同寻常的意义。对设计单位、开发商、百姓都是利好消息，它是惠及百姓的一种环保设计理念，具有前瞻性，会带来多赢。
一、优化设计对建设投资的影响
1.设计方案直接影响投资
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而在项目作出投资决策后，其关键就在于设计。据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上，单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资又有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用 柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖，相比可节约投资20多万元；某两幢功能、结构、面积、基础形式均相近的综合楼，其中一幢因考虑立面效果设置了多处装饰柱及装饰线条，致使该部分费用相差10多万元，真可谓是笔下一条线，投资花万千扰。
2.设计质量间接影响投资
据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任多数占40.1%，居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计，而出现功能设置不合理，影响正常使用；有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工的现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资的极大消费。震惊全国的宁波大桥事故就是这方面的典型例证。
3.设计方案影响经常性费用
优化设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常性费用，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。
4.注意优化设计工作的综合性
通过优化设计来控制投资是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，从而真正达到优化设计效果。
做好了建筑造价，就是控制了房地产的命脉
目前，房地产市场已经过了“狂热期”，利润也慢慢走向平缓，“价格战”已经解决不了设计习惯实际问题，惟有从根本上控制建筑本身的造价，才能在复杂多变的市场环境中立于不败之地。我们根据多年的实际工作，通过对市场进行深入研究，结合实际的工程案例，深切的体会到成本控制对房地产市场的重要性。特别是当你尝试了结构优化，你就会体会到原来施工图背后还有很大的利润空间！
设计阶段的造价控制是建设成本控制非常关键的因素之一。一栋单体建筑，单位面积用钢量和混凝土用量已经成为建设方最为关注的第一指标，它直接影响到房地产开发项目的经济效益。例如一些大型地产集团如万科、金地等，它们在成本控制方面也在进行积极的探索.
在这方面我们接触的较早，而且通过实际工程的反复比较和试验，以及大量数据的分析论证，提出了全新的经济设计理念。
对于如何减少用钢量，或者说如何使单位面积用钢量处于一个合理而经济的水准上，不仅是设计者的职责，而且是衡量设计单位技术水平和市场竞争力高低的重要标志。
在高层建筑结构设计中，采用不同的结构选型和布置进行方案分析比较，会获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用这种方法所得的方案是较合理，较经济的。但是在合理的结构方案和布置确定后，如何进一步进行方案比较，如何对所选截面进行优化，目前尚未得到有关设计人员的足够重视！
这种情况一方面和设计人员传统的思想观念有关，设计人员较普遍的认为结构设计只要结构方案和布置合理，上部结构又有比较成熟的计算机软件进行分析计算，结构截面只要通过计算结果满足规范即可，就认为上部结构相对于下部基础部分，特别是软土基础的意义不大，因此对上部结构截面的优化所能达到的经济效果未予充分的重视。另外一个重要的原因就是，设计人员过分依赖计算机。由于目前没有实用的高层建筑优化分析软件，而应用现有的各种计算机分析软件进行截面优化并不是试一两次即能达到效果的，因此如何准确高效的完成高层建筑优化分析，这充分取决于设计人员的设计水平。
总之，结构优化和成本控制是至关重要的环节。现在国内的房地产开发已经逐渐趋向成熟，基本上向国际发达国家靠拢。开发一个楼盘，从精心的前期策划到后期的市场营销，这里面集聚了开发商全部的期望。但是目前随着国家的调控，一个一个的政策相应出台。而且最近科学院和工程院院士又联名上书国家总理温家宝，内容大致如下：目前国内市场开发商为了追求一时的视觉冲击感不惜浪费巨额成本。房地产开发商所承担的投资风险在不断加大！
基于对于国内市场上上述形势的考虑，我和另外一个同事兼校友因为志向的相投走到了一起，成立了结构优化与成本控制工作室（顾问公司）。公司成立的目的，一是为了报效祖国，二是自己有了自己的事业。成立这个公司，我们每个人都感觉比较充实，因为我们在为自己挣钱的同时，也在为国家节省能源。
说实在话，如今世面上好大一部分人包括同行和房产开发商工程技术人员对优化人员投了反对票，认为我们所从事的工作是专挑毛病和卡着规范边缘走等等，结构优化设计人员成为设计院的同行们的眼中刺。其实不然，如果是卡着规范边缘走，专拣钢筋，那么该优化人员是不合格的。如果为专拣钢筋做优化，那是最低级任何结构设计人员都能办到的。我们所从事的结构优化设计，技术含量相对于设计院来说要高的多的。如果我们没有真正的技术本事和概念的清晰掌握怎么能从事这行。就因为这个技术含量太高，目前市面上很少有几家从事这个工作。
下面举个万科上海工程的实例吧
在上海，抗震烈度７度，４类场地，地震加速度0．10g。某一住宅楼17＋１层，由上海某甲级设计院设计。该设计院开始定的方案，基础采用桩筏基础，上部结构采用剪力墙结构。桩他们考虑沉桩采用直径为５００的预制管桩，筏板他们按经验公式５０毫米一层估的，混凝土强度等级沿用上海一贯的做法均采用Ｃ３０，钢筋强度等级，板大于等于１０的钢筋采用二级钢筋，小于１０的为一级钢筋，梁墙里的钢筋均为二级钢。这个做法相信很多结构设计人员都赞同。因为原设计院在钢筋含量方面接近大众化并不保守，结果万科找了我们俩做结构优化设计，我们在没有减钢筋的情况下优化，结果节省成本达40多万。
全部回复（4 ）
只看楼主 我来说两句-
qzw22
沙发
支持一下楼主!
2010-06-23 22:26:23
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qzw22
板凳
支持一下楼主
2010-06-23 22:24:23
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