案例分享 | 節約30%造價之LOFT夾層系統優化 - 泰大創新-鋼結構優化-loft夾層-鋼結構設計
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          • 案例分享 | 節約30%造價之LOFT夾層系統優化

            2021/07/26 | LOFT夾層, 案例展示, 結構優化

            不同的項目成本會有很大的差距,沒有辦法說出總成本一定是哪個水平,所以本文的目的也不是簡單的給出一個數字,只是根據實例普及一下房地產中"結構優化設計與總成本"的概念,希望大家能夠明白房地產開發成本在保證建筑物安全性的前提下,如何最大限度地節約成本,同時減少資源的損耗。

            在探討實際案例之前,首先我們需要先了解一下簡單的基礎概念,建筑結構的優化設計,總體上分為以下兩種類型:

            • 改變原先的結構形式。從根本上改變之前的結構設計,選擇更為合理、經濟的結構形式。
            • 原先的整體結構形式不變,合理修正設計參數,從而減小各類構件的尺寸或減少鋼筋等材料的用量。

            以下通過泰大創新公寓夾層系統的實際優化案例,以及優化前后的成本分析對比,來看看原夾層系統結構方案如何通過優化從預算造價3200萬降到2200萬,成本優化節約30%的。

            項目簡介

            該項目位于廣東,是高層公寓式住宅項目。公寓標準層層高為4.5m,根據不同的使用需求,設置了數個面積不等、空間各異的公寓戶型,每個戶型均對各自4.5米的豎向空間進行了分隔。這樣的豎向空間如何有效、經濟、美觀、便捷地分隔為兩層空間,是房產商、建筑師與結構師共同面臨的一個問題。下兩圖分別為標準層的建筑與結構平面布置圖。

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            主體結構之建筑平面布置圖
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            主體結構之結構平面布置圖

            夾層樓板評價系統

            公寓夾層樓板系統的設置,需要綜合考慮以下幾個方面的因素,經過權衡利弊、細致分析后得到最終的設計方案。

            • 從經濟性角度,需要綜合考量夾層樓板系統采用的材料、用量、施工方式與便捷度;
            • 從結構安全性角度,夾層樓板需滿足結構的強度、變形等設計規定;
            • 從施工角度,需要規劃夾層系統施工所需時間、施工順序與施工方式;
            • 從樓板自重角度,需要在主體結構設計時,考慮到附加的夾層系統的自重,而夾層系統的設計者也應盡可能減小夾層系統的自重,以減低對主體結構的影響;
            • 從使用維護角度,需選擇方便維護保養的夾層系統;
            • 從使用舒適度角度,夾層凈高是關系到使用者使用體驗的最重要因素。

            這其中夾層樓板的整體厚度將決定豎向空間的劃分設計成敗與否。值得注意的是,在裝修過程中,各種管線、燈具和電纜會一定程度的減低層高,因此樓板的完成厚度不僅僅是夾層樓板的結構厚度,還應該包含裝修與設備管道所帶來的“高度損失”。

            下面就以其中一個戶型單位為例,對優化前后的夾層樓板系統分別進行了成本分析,以做對比:

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            一典型戶型平面(夾層)

            這個戶型里布置兩戶獨立LOFT公寓,均設置夾層系統,并有不同面積的挑空空間。因為主體結構及分戶戶型的原因,需要兩戶一起來設計夾層結構的布置。該戶型施工面積58平米,層高4.8米,開間10米,共有兩副樓梯和兩個衛生間。

            夾層樓板系統優化前后成本對比

            • 優化前:——鋼梁+水泥纖維板方案

            該項目之前的夾層設計,采用的是傳統的梁板式夾層樓板。每隔約0.5~0.6米設置一道鋼梁,梁高100~150mm,夾層樓板采用水泥纖維板,板厚25mm。以下是夾層樓板系統的原始設計方案:使用傳統方案——鋼梁+水泥纖維板的夾層結構布置圖與結構剖面圖:

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            原設計夾層平面結構布置圖
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            原設計夾層樓板剖面
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            原設計夾層樓板剖面(衛生間)

            可以看出傳統做法布置了很多的主次梁,用來支托水泥壓力板,因為水泥壓力板是脆性材料(我國JGJ209-2010《輕型鋼結構住宅技術規程》中,對此類樓板、墻板已有明確禁用規定),25mm厚的水泥壓力板在合理的承載范圍下可跨越的距離很小。

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            計算得出該方案夾層結構的鋼梁的用鋼量高達1.65噸,衛生間鋼用量也有0.29噸,還不包括3mm厚的花紋鋼板底板。

            以下是此傳統方案的造價分析:

            僅直接費來看的話單方造價為688.81元。

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            原設計方案夾層樓板成本分析(一個戶型)
            • 優化后夾層樓板系統設計方案——TD-LOFT夾層系統

            在綜合考量了項目的整體情況、樓層高度、使用需求、樓板跨度、建筑布局等,我們對原夾層樓板系統進行了優化設計。優化后的樓板采用TD-LOFT夾層樓板系統。優化后該戶型的結構平面布置如下圖所示,同時附上TD-LOFT樓板的具體做法。

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            優化后夾層平面結構布置圖(TD-LOFT)
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            優化后——TD-LOFT夾層系統典型斷面
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            優化后夾層樓板與圈梁的連接
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            優化后后夾層樓板剖面(衛生間)

            在TD-LOFT結構板自身的優勢基礎上,我們相較于傳統方案減少了鋼梁的使用量。這樣的做法一舉兩得:減少總用鋼量且有效提高夾層凈空高度。計算得出本方案鋼梁的用量為0.85噸,基本上是傳統方案的一半。另衛生間做法我們也摒棄傳統的鋼筋混凝土部分,直接使用一體化成形鍍鋅底盤,在省去了反坎或止水鋼板等施工工序的同時也解決了防水問題。

            以下是TD-LOFT方案的造價分析:

            直接費的單方造價僅為470.36元,相較于原設計方案,造價節省了超過30%。

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            優化后方案(TD-LOFT)夾層樓板成本分析(一個戶型)

            兩個成本分析表格中,對一個戶型前后兩種方案的直接工程費中的每個項目進行了逐一對比。夾層樓板系統的直接工程費包含夾層結構工程、衛生間、樓梯工程和二次垂直運輸費、二次水平運輸費等幾個項目。優化后方案的每一項綜合成本均較原方案有大幅度的降低。這就是通過徹底改變原結構方案所做的優化設計,從樓板本身,到樓梯、衛生間、施工方式,各個方面均進行了徹底的變革,在降低造價、節約成本的同時,最大限度地減少了夾層系統的“高度損失”,是為成功的優化。

            其他技術性能比較

            • 樓板占用高度對比

            包括結構板與各類管線電纜等設備高度,優化后的TD-LOFT夾層樓板整個完成面厚度可以控制在125mm以內;優化前的梁板式夾層樓板,不包括各種管線和電纜占用的豎向高度,僅結構板的板厚就需要120~180mm,設備安裝完成后的上下兩層凈高總是低于預期,不盡人意。

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            設備布置優化——優化后的樓板系統
            • 施工對比
            • 優化后的TD-LOFT夾層樓板系統采用全裝配式施工,現場無焊接與濕作業、施工精度高、環保便捷,尤其適用于該類型的項目——夾層樓板的施工在主體結構完工之后進行;
            • TD板的單張板重僅50kg左右,垂直運輸便利;
            • 施工便捷、操作便利,工人學習快,工期比傳統的夾層樓板形式減少70%。
            • 使用期間維護對比:

            優化后的TD板表面采用275g鍍鋅處理,為70年免維護的設計與制作,其耐久性能比常規鋼結構更持久。

            • 夾層系統自重對比:

            優化后的TD-LOFT夾層樓板的自重相比原夾層做法可降低50~70%,從而減輕作用在主體結構上的荷載與作用,進一步降低主體結構整體造價。

            • 樓板延性性能對比:

            優化后樓板采用的主要材料為鋼材,其延性性能遠遠優于原設計采用的纖維水泥板。

            • 衛生間做法對比:
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            優化后衛生間剖面
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            衛生間一體化鍍鋅鋼底盤
            1. 優化后的衛生間做法如上圖所示,采用一體化預制鍍鋅底盤+防水砂漿+柔性防水層,工廠制作時預留管道套管;
            2. 優化后的做法對于防水有三道防線:底盤全封閉、設置柔性防水層、細石混凝土內摻防水材料;
            3. 優化后的衛生間板底標高不需降低,做好后的板頂標高比房間降低10mm。

            優化前的衛生間采用傳統做法,優化后的衛生間整體做法節省造價、加快工期。

            結語

            結構設計的優化,往往并不局限于結構設計本身,當結構設計能與建筑設計、設備安裝設計有機地結合,通??梢赃_到預期的成本控制目標,同時在結構設計中考慮到使用者的使用需求、兼顧到施工方式,這樣的優化結果往往是令人滿意的。

            “類住宅”LOFT戶型在大中小城市均有發展,其內部的戶型布置新鮮、多變、時尚、豐富,而總體的平面格局仍可使用傳統、規整的柱網布置。這其中,LOFT夾層系統如何布置以降低成本?本文給出了具體分析供設計師與地產商參考。

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