土木在线论坛 \ 建筑结构 \ 混凝土结构 \ XX院太有才了，一个小变电站优化后竟可节约20%

XX院太有才了，一个小变电站优化后竟可节约20%

发布于：2015-05-25 09:14:25 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

阅读提示：一个小地库，用心设计与不用心设计，造价可以相差20%，说明精心设计多么重要！不认真的设计不仅不安全而且很浪费，这从另一方面提醒我们：不要盲目相信设计院，不要迷信“权威”，设计院拿来的图纸一定要认真审查，说不定就会发现不少错误。

A地块由XX院设计。其中5#楼变电站位于5#楼与C区地库之间，变电站面积247平米，埋深7m左右，上部覆土约1.5m。变电站为独立结构，周边与主楼和地库脱开（通过连通口与地库相连），可自由沉降。

其建筑平面图如下：

变电站的典型剖面图：

XX院某“权威”工程师发给我的结构施工图如下：

（说他“权威”是因为他不容别人怀疑他的设计）

地下室外墙配筋图

大家看看这版图纸有什么问题？

首先，变电站与C区地库边缘太近，只有650mm，地下室防水施工时操作空间不够，必须加大。

其次，地下室外墙没有采用分段配筋，厚度和配筋不一定满足防水和抗裂要求。

再次，基础底板厚达1m，太厚了，我们公司还没有哪个项目做到这么厚的呢！设计院解释说是为了抗浮。

此外，柱网太密，平均3m一道，我问过设备，梁柱越少越好，没必要这么密。

还有，桩全部采用梁下布置？剪力墙下没有布置一根桩，受力不合理，也不经济。

与设计院联系后要来了pkpm计算模型（刚开始还不肯给），模型打开一看又发现不少问题：

计算模型中混凝土强度等级为C25，而图纸上为C35，这样计算的结果显然不准，造成梁、板配筋浪费。
荷载输入不正确，地下结构竟然也考虑风荷载。变电站深埋地下，不可能有风荷载的。
satwe中梁刚度放大系数、钢筋级别、混凝土保护层厚度等参数也不对
计算抗拔桩时没有考虑混凝土外墙的自重，只考虑了顶板和底板的自重，导致底板过厚

针对XX院的图纸，我采取了以下 优化措施：

将模型中混凝土等级、风荷载、保护层厚度等参数改正过来
仔细验算地下室外墙厚度和配筋是否满足防水抗裂要求

根据计算，发现原设计墙厚不满足防水要求，配筋不满足抗裂要求，故将地下室外墙厚度和配筋修改如下：

DQ-2加厚为450，外皮竖向配筋--底部1/3为 D16@75，上部2/3区域为 D16@150；其余配筋不变。

DQ-1加厚为400，外皮竖向配筋不变，内皮竖向配筋改为 D12@100；水平配筋加大为 D14@150。

修改后配筋如下图：

DQ-2的计算过程如下：

3.将柱网改为约5m一档，梁板尺寸不变。按1.5m覆土，500kg/m2活载，梁板钢筋II级，混凝土强度等级C35等条件求得梁板配筋如下：

可以看出梁数量减少2道，板配筋与原来相比有较大减少。

4.地下室底板厚度改薄，设地梁承担桩基反力

原设计地下室底板为平板，厚度为1m。现将板厚修改为450，按柱网布置设地梁。

因为地下室刚度很大，可以按倒楼盖法计算。

底板自重 25*0.45=11.25 kPa ↓

最大水浮力 10*（5.55+0.45-1.4）=46 kPa ↑

作用在底板上的净反力为 46-11.25= 34.75 kPa ↑

PKPM计算时板面恒载输入为 35kPa，活载为0，混凝土容重修改为0。求得的板配筋图如下：

5.根据修改后的地下室尺寸和梁柱布置图，求出地下室总重量和抗拔桩数量

地下室桩基可以如图布置，具体布桩位置需设计计算确定，这里仅定性讨论

DL 配筋计算

基础梁承受两种工况， 纯抗浮控制时，某跨度较大梁承受

上浮力g=-35*5=-175 kN/m ↑

桩抗拔力Pg=280/1.2=233 kN ↓

取地梁尺寸800*1100（取800是考虑400桩两侧各留200宽度），以地下室外墙为支座，偏于安全按简支梁计算（实际上外墙和柱对DL有约束作用，可以减少跨中弯矩）

跨中最大弯矩 M=1107kN*m，支座最大剪力 V=557kN，

满足抗裂要求的配筋为 12D25，箍筋D10@150（4）

纯承压控制时，按覆土1.5m计算，上部总重量为
恒载 12513+25*0.5*247=14350 kN ↓
活载 247*（5+4）=2223 kN ↓
水浮力 10*（5.55+0.45-2）*247=40*247=9880 kN ↑
仍取地梁尺寸 800*1100（取800是考虑400桩两侧各留200宽度），以地下室外墙为支座，偏于安全按简支梁计算
（实际上外墙和柱对DL有约束作用，可以减少跨中弯矩，另外DL实际为T型梁，考虑翼缘作用后配筋可以进一步减小，偏于安全，本次采用保守算法）。

上部荷载设计值：1.2*G1+1.4*Q-1.2*V1=8478kN，单桩受压承载力 570kN，因为19*570=10830>8478，所以桩基可以承担全部压力，不需考虑基底土作用
底板自重标准值g = -25*0.5*5= -62.5kN/m ↓
桩的反力标准值Pg=570/1.2=475kN↑
计算结果如下：

跨中最大弯矩 M=1654kN*m ，截面最大剪力 V=656kN ，满足抗裂要求的配筋为 14D25 ，箍筋 D10@150 （ 4 ），得最终地梁配筋图

优化前后结构造价比较

计算时假定：混凝土400元/方，钢筋5000元/吨，PHC400管桩130元/m，暂不考虑模板、降水费用，不考虑柱子材料节约。

内容	优化前	优化后	变化	节约造价（元）	备注
混凝土数量	顶板和梁	200厚板+6道450850梁，混凝土量0.2247+60.45（0.85-0.2）*9.3=65.722方	200厚板+4道450850梁，混凝土量0.2247+40.45（0.85-0.2）*9.3=60.281方	节约2道450*850量，65.722-60.281=5.441	5.441*400=2176
底板和梁	1000厚底板，混凝土量1*247=247方	450厚底板+4道8001100梁，混凝土量 0.45247+40.89.3*（1.1-0.45）=130.5方	节约混凝土量247-130.5=116.5方	116.5*400=46600
外墙	DQ-2 400厚 DQ-1 350厚混凝土量148方	DQ-2 450厚 DQ-1 400厚混凝土量166.5方	增加混凝土 166.5-148=18.5方	-18.5*400=7400	原设计不安全
钢筋	顶板	X向14@150 Y向12@150 上下层相同，钢筋总重量8515kg	X上16@200 X下14@140 Y上14@200 Y下10@150 钢筋总重量7600kg	节约钢筋 8515-7600=915 kg	915*5=4575
顶板梁	6道梁钢筋总重量 6*1054=6324 kg	4道梁钢筋总重量 4*951=3804 kg	节约钢筋 6324-3804=2520	2520*5=12600
底板	X向22@150 Y向22@100 上下层相同，钢筋总重量19612 kg	X16@150 Y上14@150 钢筋总重量11113kg	节约钢筋 19612-11113=8499kg	8499*5=42495
底板梁	无	4道地梁钢筋总总重量 4*965=3860	增加3860kg	-3860*5=-19300
外墙	DQ-2 水平14@150 竖向外皮18@100，竖向内皮14@150 钢筋总重量15655kg	DQ-2 水平12@150 竖向外皮16@150，竖向内皮14@150 钢筋总重量12270	节约钢筋 15655-12270=3385kg	3385*5=16925	原设计不安全
桩	16套，计16*17=272m	19套，计19*17=323m	增加3套，计3*17=51m	增加费用-51*130=6630
合计	总造价47.02万	总造价37.81万	节约9.21万，节约率9.88/43.86=19.6%

一个小小地库，用心设计与不用心设计，造价可以相差20%，说明精心设计多么重要！选择认真负责的设计院多么重要！

不认真的设计不仅不安全而且很浪费，这从另一方面提醒我们：不要盲目相信设计院，不要迷信“权威”，设计院拿来的图纸一定要认真审查，说不定就会发现不少错误。

变电站

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全部回复（30 ）

只看楼主我来说两句

土建学子1991 沙发

楼主很有心，但是也有部分失误，比如开题说的地下室防水施工时操作空间不够，楼主没有做出优化的调整反而因为控制裂缝增大外墙厚度（第一张图可以看出变电所位置为C区地库间居中放置，楼主可能定位换到别的地方了），外墙水平筋也不满足最小配筋率。我也是新手，个人觉得板的配筋虽然经济，但是有点繁琐。

2015-07-07 15:43:07
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劣雪伤痕板凳

就一个低板吧

2015-07-06 17:42:06
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