圈里人对结构优化设计的理解

关于结构优化我不太擅长做的也少,但是王昌兴总工很擅长这个,十多年前他的一个设计被两位大师分别给优化设计了一番,王总被削了两顿后,开始另眼看待结构优化这份事情,他本来就是个有能力的人,越发研究起来,现在院里有个“结构优化中心”部门,王总的一部分工作重点就在结构优化上面,如果有兴趣探讨的话,与他谈这个更切实些?
关于结构优化设计,我的理解是分为三个层次的,层次的高低不光体现结构专业的能力,也体现专业间的能力,更体现一个设计单位的综合能力?
1?第一个层次很容易理解,也是结构设计人员被要求进行优化设计时感到最痛苦的层次,那就是你的用钢量太高了,你去被削吧!所以结构优化设计经常被理解为省钢筋,一提到结构优化就会想到结构用钢量?结构用材量多,优化设计就是把每平米用钢量?每平米混凝土用方量减下来,然后每吨钢筋多少钱,每方混凝土多少钱,然后是省了多少钱?这样做的结果是大家都爽了,结构专业被爽了,究其原因是你的设计太多地方被直接优化掉了,这里有显性浪费也有隐形浪费,显性浪费我们大家都干过,比如梁配筋时,主筋计算是17平方厘米,你写在图纸上是4根25,没有什么吧?可算一下账,4根25的面积是19.62平方厘米,结果是你浪费了15%,光说这一点也没什么,怕的是推而广之,整个建筑的钢筋用量被增加15%的话,是什么概念?比如钢筋用量是60公斤/平米,15%的概念就是9公斤,如果钢材5000块一吨,一平米你就浪费了45块钱,一万平米就是45万,“TMD!”开发商说了,“你纯粹浪费我的钱!我卖一套房子才挣多少钱!”在那种情况下,你忽然觉得这样设计真的是浪费了,至于这样是否浪费我后面会再说的?
2?第二个层次也容易理解,一个好的设计需要各个专业配合完成的,那么何种配合才能实现一个好的设计?我的理解是各个专业的设计在建筑中合理分配资源,而不是第一个层次中仅仅由结构专业来节省土建造价,这就涉及到各专业对造价因素的认识,如果没有建筑效果和造价限制,每个专业设计时根本就不会考虑限制问题?大家都搞过设计,有时候说到用钢量多的时候,往往会提到说建筑方案限制了结构方案的经济性,就是这方面的体现,有时候这个对结构造价影响很大,比如扭转为主的结构肯定比平动为主的造价高,16米柱网比8米柱网的造价要高,否则建筑师早就以16米为标准柱网了?对于这类造价因素,有的甲方理解,有的不理解,不管理解不理解,他们还是一个要求,造价不能增加,这就难办了,我在几年前做过一个项目,建筑平面是椭圆形,四层单榀钢框架,柱距从6米到20米,甲方觉得结构造价高,折腾了一阵,不过我也没改设计,搞得大家都觉得我是个浪费的主,我是这样想的,既然建筑效果是这样的,结构优化一下有些油水,但这点油水够甲方的胃口吗?我跟建筑谈你把建筑改了,我就把用钢量减到大家觉得合理用钢量之下,事实是不可能这样搞得,等工程结束后一年,甲方跟我说:“后悔呀,当时应该再增加些面积,或者再搞一个楼也行!”我说“你当时不说我做的浪费吗?”甲方拍着我肩膀说“效果不一样,卖的钱可差远了,那点造价算什么!”
3?第三个层次是很难做到的一个地步,实际上是设计院与甲方之间协作关系,同时也是建立在解决上面两个问题后的协作,甲方应该明确造价与建筑效果的关系,而设计院也能向甲方提供不同的解决方案?现在大多数情况是,设计院大量做建筑方案,甲方眼花缭乱地选方案?
绝大多数甲方不了解建筑本质,不同的建筑方案可能导致不同的使用后果,土建造价只是先期投入,后期使用造价也需要甲方综合考虑的,这种消耗会隐藏在很多建筑细节里,比如建筑层高决定后期制冷?采暖的消耗量,甲方是否关心这个问题,如果关心的话,设计院是否能提出详尽的统计数据?在我看来很多数据都是估计的,就好比你问我层高增加0.1米,结构造价增加估计......
这个层次需要设计院与甲方站在什么样的合作关系,大多数的设计都是一次性的,因为各种原因吧,既有设计院缺少相关专项服务原因,也有甲方缺少细化控制意识原因,还有经济因素,但最重要的因素是时间原因,中国人整体上都患了时间焦虑症,俗话说慢工出细活,中国人在科学发展观的指引下,全都忘了,包括设计院在做设计时也是如此,我听过最反感的一种说法是:你上次做这样的设计用了两个月,这次做一个月还不够?我的回答是:你小时候吃一顿饭要花俩三小时,现在练的这么熟练,你还用专门花时间吃饭!
实际上仔细分析上述三个阶段,可以看出结构优化设计实际上不仅仅是结构一个专业的事情,但是出了结构优化的事情以后,往往由结构专业来承担,好像跟其他专业没有任何关系,而且很多搞优化设计的人在宣传中说道:我们的优化设计没有影响到其他专业的设计和布置,就节省了多少万!这样说可以突出结构优化设计的成果,恰恰掩盖了设计工作的内容性和专业交叉性?按我的理解,结构设计(包括其他专业)既要进行本专业设计,也要进行专业间协调设计,同时进行本专业的优化设计,并向协作专业进行合理建议?而优化设计往往是建立在已完成的设计基础上,差异是蛮大的!
接着再来说结构优化是否就说明结构设计浪费了?我觉得是个误区,难道一提到结构优化就是节省钢筋,太狭义的理解?结构优化应该是在很多结构解决方法中,选择最优的解决办法,这种最优的解决办法取决很多因素,比如做一个不高的地下室外墙,2米墙高,你觉得用什么方案?我给你几个选择:1?混凝土外墙;2?砖砌外墙;3?石砌外墙;4?土坯外墙?当然还有其他选择,如果纯粹为了节省结构造价,就选用土坯外墙,但是如果我跟你说这是监狱半地下室外墙,该用什么方案?看过《申肖克救赎》吧,从安全角度用钢板也不过分吧?连老百姓都知道买个10块钱的本子肯定比3块钱的的质量要高,那么我们的结构用钢量为什么就只能是最低值,这对于消费者来说太不公平了,2000年时候北京的住宅用钢量平均在100多公斤/平米,现在是50~60多公斤/平米,不能说以前的就合理,但两者的安全度还是有差异的?
回到前面的第一阶段,做 结构设计在仔细计算后,其实没有必要预留这些富裕量,过多的富裕量只能说明你对计算缺乏必要的控制能力,我经常对别人说,你确保计算准确的情况下,都不用看计算书或者建筑方案,就可以在图面上节省很多钢筋?这样说的出发点是从结构本身受力特点得到的,做到也很简单,把结构原理和设计规范读熟一些就可以节省钢筋?