一、概述
1.1、商业地产项目开发政策和经济背景
中长期视角下,中国城镇化进入下半场,随着中国经济增速放缓,中国未来无风险利率下行趋势已明朗,优质的商业地产凭借其独特的商业模式,与居民消费、物价等挂钩,具有稳定增长的特性,优质商业项目的租金持续增长,回报率呈现逐年提升态势。
1.2、商业地产项目开发流程和设计管理特征
随着国内消费模式的不断升级,近年来地产开发企业持续加大对商业项目的投资和开发力度。由于土地获取难度和成本不断提高,较多项目出现多家投资方联合拿地或者合作开发的情况。另外在开发流程管理上,商业项目开发也越来越重视前期的策划定位、招商和方案设计等工作,旨在对投资方向和成本实现精准把控。在整体开发流程上,拿地、投资、定位、策划、规划、设计、工程、合约招采、招商和运营,各个环节相互独立,同时涉及的各部门又需要密切配合和交圈。房地产行业已告别粗放式管理时代,进入精细化管理阶段,商业项目开发管理转型对于建筑设计带来了更多的挑战和机遇。
1.3、结构设计管理重要性
加强设计管理需要加强内部管理和聘请外部顾问双管齐下,商业项目开发企业的设计团队通常配备专业设计顾问,包括建筑、景观、室内、灯光、标识等创意艺术类顾问,以及结构、机电、幕墙、消防、交通、声学等工程技术类顾问,对方案、初步设计进行过程把控,对施工图设计进行质量把控。结构设计在方案阶段沟通介入的越多,对建筑品质和材料成本的控制越有效,方案阶段的结构选型对建筑品质实现具有关键性影响,对土建成本的影响高达50~60%。
商业项目结构设计管控成效
二、结构设计管理要点
2.1、方案设计阶段
各专业在方案阶段的设计是商业项目设计的重点之一,其中结构专业应重点关注以下内容:
(1)结构边界确定:结构设缝。
(2)结构抗侧系统确定:嵌固端、抗侧体系(框架、框架-钢支撑、框架-剪力墙、少墙框架)。
(3)结构布置系统及重点区域选型:基础选型、材料选择、柱网梳理、柱墙截面估算、楼盖型式分析、典型梁高分析、大跨度长悬挑计算、主力店大空间设计、亮点钢结构设计等。
(4)结构参数指标确定:设计参数、恒活荷载、结构限额指标及成本预判等。
结构双柱设缝
商业项目在初步设计阶段,需要对各方面进行指标评估和控制,其中结构专业应重点关注以下内容:
净高分析
2.3、施工图设计阶段
钢筋混凝土框架结构
三、系统选型要点
商业项目在方案阶段需要对结构系统进行详细比选分析,综合多方考虑得出最优方案。结构系统可以按照基础系统、地下室系统、上部结构系统进行分类,在比选时,结构设计师需要充分理解商业功能需求,并对各项指标进行经验性把握。
(1)商业项目根据不同档次定位,对建筑功能,效果,空间和成本等会有不同等级的要求,结构选型需考虑不同档次定位的需求,在建筑功能、结构成本、审查合规、运营维护、施工速度等多方面进行综合比选。
(2)对于建筑平面不规则、裙房超长或裙房塔楼相连接的商业项目,一般需要考虑是否设置结构抗震缝。对于是否设缝及如何设缝,可以从综合结构指标、建筑功能、防水构造等多方面进行多方案比选。
(3)抗震缝仅设置在地上部分,通常采用双柱设缝方式,也可采用双边悬挑、滑动支座等方式,减少对建筑内部使用功能的影响。若不设缝,对裙房塔楼相连的结构需采取相应的抗震加强措施,对超长结构需进行楼板温度应力分析。
(4)裙房楼盖选型按不同区域进行考虑。标准跨商业区域一般选择双次梁梁板式楼盖,典型梁高控制在800mm以内。
(5)中庭区域楼盖,走道位置一般为悬挑梁,悬挑距离控制在6m内,梁端部可适当加高做刀把梁,悬挑端做低便于通风管道穿越。
(6)中庭连廊和主入口门厅会存在大跨区域,对商业公区净高影响较大,一般梁高控制在1.2m以内,可根据跨度采用混凝土梁、型钢梁和钢梁。其中与型钢梁连接的框架柱需要设置构造钢骨;钢梁可做端部铰接,采用鱼腹梁形式,需额外考虑混凝土楼板厚度。大跨连廊薄弱区域需对楼板进行加厚,并进行楼板应力分析。
(7)自动扶梯一般搭设在中庭悬挑梁和大跨梁上,需额外考虑扶梯荷载。
(8)地上结构柱网布置需考虑各层建筑功能和动线变化进行梳理优化。柱位布置需在考虑建筑功能的同时,尽量减少大跨大悬挑的出现,并控制一定柱位转换率,转换率根据不同项目等级控制在3~5%以内。
(9)部分商业项目由于外立面效果需求,存在立面大悬挑位置。立面悬挑超过8m时一般采用悬挑桁架的形式,钢桁架需内伸一跨。桁架可以位于顶部做吊挂结构,或位于底部承担上部落柱。
(10)商业项目中庭区域屋盖位置一般采用钢结构形式作为屋顶采光天窗。其他区域需注意考虑屋顶覆土的荷载。
(11)裙房的抗侧体系一般选择框架结构体系。若裙房结构不设缝,抗侧计算时需考虑塔楼对裙房不同位置的影响,可分为无塔楼裙房模型,塔楼带1~2跨模型及大底盘多塔模型进行包络设计。
四、成本控制要点
4.1、基础结构成本控制要点
(1)桩基设计时,在后期正常使用阶段,可以考虑低水位对结构承压的有利作用,以减少承压桩数量。
(3)对于摩擦型桩,轴力自桩顶向下逐渐降低,可进行分段配筋。
(4)由于施工阶段属于临时设计工况,施工阶段桩基承载力计算,可将单桩承载力放大1.35~1.5倍。
(5)当进行前试桩时,建议进行破坏性试桩,检测出桩的极限承载力,以提高单桩承载力特征值。
(6)设计试桩建议兼工程桩,为防止前试桩时发生桩身破坏,可提高试桩的桩身承载力,保证试桩时桩身不坏,仅发生土层破坏。
(7)桩基设计前,建议审核地勘报告,低水位数据有无提供,计算参数与常规有无大的偏差。
(8)裙房抗浮设计时,考虑桩筏协同设计,抗拔桩尽量在标准跨中均匀布置,可降低筏板配筋。
(9)筏板厚度估算时,裙房底板厚度一般为350+150(n-1)mm,其中n为地下室层数。
(10)柱下筏板厚度主要由冲切荷载控制,一般区域底板厚度由水浮力控制;具体可根据软件中计算结果,优化筏板尺寸。
(11)筏板配筋主要由弯矩计算结果控制,筏板的拉通钢筋建议按照构造配筋率配置,局部配筋不足时补充附加钢筋,以节约钢筋用量。
(12)桩平面布置时,若上部结构有剪力墙,建议将桩尽量布置在墙下,以优化承台及筏板的厚度和配筋。
4.2、地下结构成本控制要点
(1)位于消防车区域的地下室顶板,消防车荷载可以按荷载规范根据板跨、楼板形式进行折减。
(2)在建筑方案阶段,严格控制地下室各层转换率,减少竖向构件转换,以降低工程造价。
(3)带多层地下室的主体结构嵌固端尽量选在地下室顶板,可以使地下室构件的抗震构造要求更低,更经济。
(4)地下室楼盖合理的选型,可节约材料成本,尽量采用多种楼盖方式进行比选以确定最优方案。
(5)采用有次梁梁板式楼盖时,次梁尽量沿着长跨方向布置,可较好控制地下室净高。
(6)地下室中间层楼板可选择无梁楼盖,综合考虑层高、土方开挖、基坑围护、管线排布等因素进行经济性分析。
(7)若基坑围护采用地连墙,应考虑“两墙合一”方式,在结构永久使用阶段作为主体地下室结构外墙,不再另设地下结构外墙,进行综合比选。
(8)地下室外墙配筋设计时,计算水土压力时可以考虑围护结构有利作用,对水土压力进行折减。
(9)当景观对土层厚度要求不高,且需回填到建筑标高时,顶板的填充可以采用轻质材料进行回填,以减轻顶板的荷载。
(10)地下室一般不涉及抗震性能化设计,在满足承载力情况下加强构件尺寸和配筋精细化控制。
4.3、地上结构成本控制要点
(1)商业项目可以考虑设置结构抗震缝,避免因结构不规则引起的成本增量。但同时抗震缝会对建筑功能、运营维护等方面产生不利影响,是否采用设缝方案需要综合多方面对比。
(2)商业项目由于建筑功能和效果要求较高,会造成较多结构成本增加。在方案阶段可尽量与建筑师配合梳理,在保证建筑和室内功能效果的条件下,为结构设计争取有利条件。如中庭开洞位置边柱尽量贴近店铺以减小悬挑距离。
(3)方案阶段配合交圈商业各层动线,控制结构转换柱、大跨、长悬挑位置,保证结构传力路径直接有效;通过优化梁系布置和柱网布置,控制大跨、长悬挑梁跨度和负担荷载,提高结构效率,尽量选择钢筋混凝土梁。
(4)结构计算整体抗震指标时,重力荷载可取规范中相应功能最低限值。进行构件配筋设计时,可根据商业运营要求,将活荷载适当放大进行计算。
(5)标准跨承重楼盖选型一般采用单向双次梁钢筋混凝土梁板式结构。
(6)大跨、长悬挑采用钢筋混凝土梁无法满足刚度、强度、裂缝等限值时,可考虑选择钢结构或型钢混凝土梁。钢梁结构楼盖高度需考虑楼板厚度,对节约净高优势不大,且需注意楼盖舒适度问题。若选择型钢混凝土梁,除梁内钢骨外,柱内也需要设置钢骨,节点复杂,施工难度大,结构成本也较高。
(7)对于大跨、长悬挑梁,应综合建筑位置功能、机电管线排布的需求,进行综合排布,对于局部不需要严格控制梁高的位置,可以适当加高梁高,以减少结构成本,提高结构安全冗余度。
(8)商业项目中,结构成本影响较大的位置一般在复杂钢构的位置。一般按照商业项目档次划分,较高档次的商业项目单方钢构用量控制在10~20kg/m2,一般档次的单方钢构用量控制在5kg~10kg/m2。
4.4、结构成本限额指标
参考文献
[1]《世茂商业结构设计管理手册》
特别鸣谢:感谢世茂股份原结构负责人刘永璨先生对本文内容的贡献
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