建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化定義及眾多工程師探索討論案例

    在一個(gè)結(jié)構(gòu)論壇群里，大家對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化討論的非常熱烈，各抒己見(jiàn),尤其是在設(shè)計(jì)院工作和在房地產(chǎn)工作的結(jié)構(gòu)工程師們爭(zhēng)論得非常激烈, 似乎身份不同,技術(shù)觀點(diǎn)也就不同了（俗話說(shuō)：腦袋跟著屁股轉(zhuǎn)，看起來(lái)以建筑安全為己任的結(jié)構(gòu)師也不能例外）。我也說(shuō)下自己對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的看法（我的屁股目前還坐在設(shè)計(jì)院的椅子上），歡迎拍磚。

    我覺(jué)的首先應(yīng)該給“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”下個(gè)定義：只有尋求更加安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)形式才算是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，而不是只要把鋼筋摳下來(lái)都算是優(yōu)化。 當(dāng)然什么是“尋求好的結(jié)構(gòu)形式”，沒(méi)有一個(gè)明確的像數(shù)學(xué)公式一樣的標(biāo)準(zhǔn)，但至少一多半的問(wèn)題大家還是可以明確什么是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，什么是摳鋼筋的，除非站在一個(gè)非公正的立場(chǎng)上。 如果大家認(rèn)可這個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的定義， 那其實(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)該是設(shè)計(jì)院在不同的設(shè)計(jì)階段尤其在方案和初設(shè)階段來(lái)解決的。當(dāng)然在這個(gè)階段有些有技術(shù)實(shí)力的開發(fā)商也可以參與進(jìn)來(lái)共同確定，但并不能改變結(jié)構(gòu)優(yōu)化的性質(zhì)和設(shè)計(jì)階段的必要性。甲方拿到最終的施工圖，再找所謂的優(yōu)化公司去做，那會(huì)給各方帶來(lái)很大的麻煩。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程對(duì)于有些大項(xiàng)目可能只憑設(shè)計(jì)院或甲方的技術(shù)自身解決不了，那就應(yīng)該請(qǐng)專家或?qū)�業(yè)公司一塊去研究，比如上海中心、鳥巢那樣的項(xiàng)目。那為什么會(huì)產(chǎn)生“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”這個(gè)問(wèn)題和進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的群體呢？我覺(jué)的這背后是利益、設(shè)計(jì)院在市場(chǎng)混亂的無(wú)奈、甲方管理水平、 甚至政府管理、 誠(chéng)信等等整個(gè)系統(tǒng)（不僅僅建筑系統(tǒng)，大而化之是整個(gè)社會(huì)系統(tǒng)）的問(wèn)題而產(chǎn)生的表像。還有就是對(duì)這個(gè)“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”的“認(rèn)知”不夠問(wèn)題。試想，結(jié)構(gòu)工程師的論壇里對(duì)“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”的理解都不統(tǒng)一（不是說(shuō)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的某個(gè)技術(shù)觀點(diǎn)不統(tǒng)一），如何去要求以經(jīng)濟(jì)利益為第一要?jiǎng)?wù)又有話語(yǔ)權(quán)的開發(fā)商去正確的執(zhí)行呢？所以論壇里有人指出行業(yè)里流行的“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”是個(gè)偽命題，我同意這個(gè)說(shuō)法。 但人們發(fā)現(xiàn)這個(gè)偽命題本身就非常困難， 解決它更不是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師能單獨(dú)完成的。所以大家能透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，做個(gè)良心從業(yè)者 、出污泥而不染， 就很不容易了。

    有幾個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化或摳鋼筋的例子和大家分享一下，請(qǐng)?jiān)�諒隱去事情的一些信息。

    幾年前一個(gè)工業(yè)地產(chǎn)的甲方朋友說(shuō)有一個(gè)挺大的項(xiàng)目要我?guī)兔�進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。項(xiàng)目是多層標(biāo)準(zhǔn)電子廠房，混凝土框架結(jié)構(gòu)。是北京一家不小的XX設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，我一聽(tīng)，感覺(jué)優(yōu)化的空間不是很大。甲方朋友說(shuō)公司有政策，優(yōu)化下來(lái)鋼筋按比例給甲方組織者和優(yōu)化人。我一聽(tīng)好呀，有錢干嘛不賺呢。等圖紙發(fā)給我一看，是個(gè)普通的多層框架結(jié)構(gòu)，頂層大空間，屋面輕型鋼屋面。跨度也合理，大板樓板，梁斷面高度較小偏胖。   

    我給朋友說(shuō)我搞不了，就拒絕了。 我朋友也是搞結(jié)構(gòu)的，說(shuō)摳點(diǎn)鋼筋還不容易，也好掙錢。實(shí)話說(shuō)摳點(diǎn)鋼筋真的并不難，比如：

    一、把所謂的不確定的隔墻荷載減掉。反正建筑是個(gè)大空間，甲方?jīng)]要求，這個(gè)荷載可以不加，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也沒(méi)錯(cuò)，但這樣做其實(shí)降低了使用者未來(lái)的可能性。

    二、做梁板結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)該能下來(lái)一點(diǎn)，但這個(gè)也談不上優(yōu)化。因?yàn)榫C合考慮未必就一定好于大板。因?yàn)樵O(shè)計(jì)師的信息缺乏，沒(méi)有建造的經(jīng)驗(yàn)（比如模板、人工造價(jià)占比等）和市場(chǎng)的訊息萬(wàn)變的掌握（現(xiàn)代的行業(yè)內(nèi)部分工，這些也不可能掌握），這點(diǎn)其實(shí)很難判斷，但改成梁板鋼筋肯定應(yīng)該降下來(lái)。

    三、還有把梁柱的斷面調(diào)整一下,卡下規(guī)范的下限。但稍微胖點(diǎn)也不是沒(méi)道理，也許結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和建筑師已經(jīng)進(jìn)行過(guò)很多權(quán)衡呢。

    四、鋼筋的選擇，即使軟件同樣的計(jì)算鋼筋面積，在選擇的時(shí)候歸并的程度也可大可小，比如多選鋼筋型號(hào)自然就少了。   

    等等，還有很多....。

    我覺(jué)的這幾點(diǎn)都不能是算做優(yōu)化，只能算是摳鋼筋。我給甲方朋友開玩笑說(shuō)，我可以做這事，但必須和你們老板說(shuō)明白，這是摳鋼筋不是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，摳完了鋼筋帶來(lái)的不利影響和可能的問(wèn)題也得說(shuō)清楚。而且協(xié)議要寫上：是為了在符合規(guī)范的前提下盡量減少鋼筋，這樣我才可以干這事，后來(lái)朋友就哈哈了。我心里想的是不能打著優(yōu)化高大上的旗幟去干摳鋼筋這種惡心的事。

    也許朋友找別人去“優(yōu)化”了。

    還有一個(gè)案例是一個(gè)學(xué)校的風(fēng)雨操場(chǎng)，我是結(jié)構(gòu)審核簽章人，當(dāng)然得對(duì)結(jié)構(gòu)安全負(fù)責(zé)，造價(jià)就是良心事了。項(xiàng)目是外地教育局投資的，建筑兩層進(jìn)深21米。首層多跨框架，二層大空間，建筑和結(jié)構(gòu)方案是二層屋面也是混凝土梁，巨大。我不同意，認(rèn)為應(yīng)該輕鋼結(jié)構(gòu)屋面。但項(xiàng)目經(jīng)理說(shuō)那個(gè)城市其它的學(xué)校都是這種混凝土屋面，鋼結(jié)構(gòu)屋面還得油漆檢修，當(dāng)?shù)亟逃�局就認(rèn)這種結(jié)構(gòu)啦balabalabala...的，還拿出一個(gè)已建成的風(fēng)雨操場(chǎng)，的確是混凝土屋面梁，用的勁性梁柱，巨浪費(fèi)。我也只好同意了，但要求必須加密柱子，也要采用勁性結(jié)構(gòu)。我開玩笑說(shuō)，建一個(gè)等于建了三個(gè)，反正教育局也有錢。

    我覺(jué)的這就屬于結(jié)構(gòu)不合理應(yīng)該優(yōu)化的，但誰(shuí)知道設(shè)計(jì)院的無(wú)奈呢。 后來(lái)戲劇化的是，甲方可能覺(jué)的這種設(shè)計(jì)太花錢了，又把屋面梁改成輕鋼的了，讓我們發(fā)變更，不過(guò)勁性柱子已經(jīng)施工了，現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)看柱子像兩排沒(méi)有完工的巨型欄桿，巨密。只能改屋面了，算亡羊補(bǔ)牢吧。

    我想起來(lái)了袁紹的謀士田豐的故事，所以趕緊安排人改了，就當(dāng)以前什么也沒(méi)發(fā)生過(guò)。

    還有一個(gè)也算是結(jié)構(gòu)優(yōu)化吧。某大都市的一個(gè)郊區(qū)舊辦公樓，框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)樽饨o了需要疏解的事業(yè)單位，政府撥款進(jìn)行改造，功能沒(méi)變，但要用抗震新規(guī)范設(shè)計(jì)加固。設(shè)計(jì)院采用了加部分剪力墻方案，但計(jì)算下來(lái)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震不夠，就包鋼。因?yàn)楣て谔�緊，結(jié)構(gòu)加固難度太大，所以甲方和施工單位就沒(méi)做加固，只做其它專業(yè)的改造直接交活了，但沒(méi)做加固不好交差呀。總包和甲方讓設(shè)計(jì)院出優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)院的方案就是在包鋼、加墻上來(lái)回糾結(jié)。后來(lái)設(shè)計(jì)院實(shí)在沒(méi)轍了，干脆說(shuō)你們找別人吧，我們做不了。甲方和總包愁死了，找到我看咋弄呀？我出了主意采用粘滯性阻尼器，后來(lái)經(jīng)計(jì)算效果還不錯(cuò)，能滿足要求，也好施工，基本不影響辦公使用，大家很滿意。

    我覺(jué)的這才是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，大家覺(jué)的呢？  拋磚引玉......。

    如果對(duì)“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”再深入分析的話，那首先就是定義什么是“結(jié)構(gòu)”？應(yīng)該是一系列結(jié)構(gòu)構(gòu)件有機(jī)組合在一起滿足建筑安全、經(jīng)濟(jì)功能的"組合"。所以本文開頭的結(jié)構(gòu)優(yōu)化定義其實(shí)就是尋求盡量最優(yōu)"組合"的過(guò)程。但這僅僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)層次，還有低一級(jí)的層次就是結(jié)構(gòu)“構(gòu)件”的設(shè)計(jì)。

    在實(shí)際的工作中，對(duì)于一般工程中，在“構(gòu)件”這個(gè)設(shè)計(jì)層次上，問(wèn)題表現(xiàn)出來(lái)的似乎更多。這不是本文討論的內(nèi)容，僅舉一兩個(gè)例子說(shuō)明。比如地下室墻體底部設(shè)置巨大的所謂地基梁；與地下室外墻相連尤其外墻拐角處設(shè)置的“框架柱”（有的根本不需要設(shè)置）配筋構(gòu)造和普通框架柱完全相同；普通高層住宅樁筏基礎(chǔ)的樁均勻布置而不是考慮和上部墻柱對(duì)應(yīng)等等等等不勝枚舉，這些就屬于構(gòu)件設(shè)計(jì)概念的問(wèn)題。如果再劃分的話，還可以劃出一個(gè)更低的層次，就是“精心設(shè)計(jì)”，比如不分情況的雙層雙向的配筋，剛性基礎(chǔ)的混凝土配筋還加墊層（傻傻分不清是概念問(wèn)題還是精心設(shè)計(jì)問(wèn)題）等等。

    所以一個(gè)好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該分兩個(gè)層次（或曰三個(gè)層次），一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，也是最重要的，二是避免構(gòu)件設(shè)計(jì)的概念錯(cuò)誤和精心設(shè)計(jì)，因沒(méi)有合適的詞語(yǔ)表達(dá)這種情況，暫且叫做精細(xì)設(shè)計(jì)吧。當(dāng)然這兩個(gè)層次不是所有的時(shí)候都分的那樣的清楚，但有意識(shí)的劃分一下對(duì)分清問(wèn)題的性質(zhì)而有針對(duì)的解決還是有必要的。比如你是個(gè)甲方結(jié)構(gòu)工程師，在設(shè)計(jì)的方案階段就參與結(jié)構(gòu)形式。

    的確定，初設(shè)和施工圖階段讓設(shè)計(jì)院被形式所迫無(wú)奈趕鴨子上架的年輕設(shè)計(jì)師們盡量避免概念錯(cuò)誤和精心設(shè)計(jì)，而不是開工前臨時(shí)抱“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”的佛腳。當(dāng)然甲方的工程師也有難處，很多時(shí)候不是自己能左右的，理解萬(wàn)歲吧！

    至于“摳鋼筋”是不能和“結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)”和“精細(xì)設(shè)計(jì)”

    混在一塊說(shuō)的。為了經(jīng)濟(jì)的因素，任何時(shí)候都卡規(guī)范的要求的最低限，肯定不會(huì)成為一個(gè)好的項(xiàng)目。很多人不仔細(xì)分析“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”“精細(xì)設(shè)計(jì)”“扣鋼筋”概念的不同混在一塊說(shuō)，或根據(jù)自己屁股做的位置采用不同的詞語(yǔ)，比如設(shè)計(jì)院把所有甲方提出的圖紙意見(jiàn)都叫“摳鋼筋”，而甲方把明明就是“摳鋼筋”但美其名曰叫“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”，就像第一個(gè)例子我的朋友那樣，是技術(shù)問(wèn)題？理解問(wèn)題？還是“德”的問(wèn)題？值得深思！   文徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)整理   

    原標(biāo)題：從工程總結(jié)構(gòu)優(yōu)化那點(diǎn)事兒 

(本文來(lái)源：土木吧網(wǎng)    文徑網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心：尹維維 劉真 編輯    文徑 方俊 審核）

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