方案优化无穷时

2017-11-01叶昌元

城乡建设 2017年20期

关键词：柱子大厦院士

■ 本刊记者叶昌元

方案优化无穷时

■ 本刊记者叶昌元

当设计师把繁重的计算、绘图、建模工作交给了计算机的时候，就该把更多的精力投入到方案的优化、创新中了。

把设计做得好些再好些

“优化就是把设计做得好些再好些。”中国工程院院士、勘察设计大师江欢成如是说。他也是这样做的，自从毕业后进了华东建筑设计院，一直就搞小改小革。他当了总工程师后，就对仙霞型高层住宅剪力墙作了改进。以其名字命名的上海江欢成建筑设计有限公司在建筑设计方案的优化上也闯出一条新路。

重庆滨江海客瀛洲工程包括三座200米高的塔楼，其中45层住宅、5层商业裙房、3层地下室。裙房以上架空6米，在第9层设转换层，2.5米厚，其上剪力墙很多。转换层上下刚度之比达到2.6∶1。这极不利于抗震。在进行初步设计审查时，江院士表示，可以在原方案的基础上节省1万立方米混凝土。业主很高兴，委托他进行优化。

重庆海客瀛洲效果图

江院士首先把2.5米厚板转换层改为3米高、2米宽的梁来完成转换，再把上部剪力墙减薄、减少、减短，又将核心筒墙由分别为300mm、250mm、200mm厚全部改为200mm厚，最后将下部混凝土柱子改为钢管混凝土柱。

最终，经优化的方案节省了2.2万立方米混凝土，合资金2000万元。不要以为江院士仅仅是做了减法，节省了材料，他还让结构更为合理。优化后，转换层上下的刚度比降为1.1∶1，没有了明显突变，非常利于抗震。用江院士的话说：“我从不牺牲安全性来为业主省钱。”

对建筑平面的优化，往往使得更利于平面布置、满足使用要求。江院士对上海湖北大厦、郑州文化产业大厦的优化就清楚说明这一点。

上海湖北大厦原方案。核心筒偏南

江院士改进后的方案。核心筒居中、截面压扁

上海湖北大厦的原设计中，核心筒明显偏南，弊端有二：一是偏心不利于抗震；二是使得南面的房间进深很小，不便使用。江院士的改进措施，一是使核心筒居中；二是将核心筒的截面压扁，让其南侧的房间进深加大。

郑州文化产业大厦的原设计方案中有两层柱网。里面一层有10根柱子，明显影响平面的布置。江院士的优化方案中，取消了这10根柱子，将核心筒的厚度适当加大，担负起这些柱子所应起的作用。这样一来，每一层的办公空间更加开敞、通透，还增加了办公面积、节省了制柱的材料。

郑州文化产业大厦原方案。有内外两层柱网

郑州文化产业大厦优化后的方案，只在四周布置柱子

优化的机制尚未健全

深圳会展中心由外国设计师主设计。业主委托江欢成公司负责审查和优化设计。江欢成公司从多个角度作了优化，在不影响设计师原创意图和主要形式的前提下，可节约一半用钢量，差不多可省下2亿元，使用空间也增大了，获得相关领导的表扬。至于他们优化的费用呢？则需要参与设计的某设计院的签字认可。但是，如果该院签字了，自己的设计费则会被相应扣除。于是，江欢成公司成了“帮忙”的。

某市博览中心工程中，总承包人努力追求绿色建筑，也请江欢成公司优化设计，约定按节约的费用分成。江欢成公司的同仁们着实努力了。但后来没有下文了。原来，业主的政策变了，按工程决算付款。如果节约了，总承包人拿到的就少了。

影响优化设计还有一种情况。江欢成认为：有些规范规定得过多、过死，限制了设计者的创新。江院士举例：超高层建筑是竖直的悬臂结构，主要是抗压、抗弯、抗倾。但按现行规范，建筑设计时往往受制于剪力的大小。为满足此要求，不得不加大柱子截面。这是不合理的。有些浪费，就是过于拘泥于规范造成的。规范不过是前人经验的积累，而设计师的设计是一种创作，不能老是重复前人的东西。随着新的建筑材料、新的结构形式的涌现，制定规范时应考虑给设计师们留有一定的发挥余地。

许多业主都有方案优化的意识，在方案出来后，四处寻求大师帮助优化。北京石景山一地下室无梁楼盖就是经过一位施工专家优化过的，楼盖的厚度从1米“优化”到70厘米。楼盖在施工期间坍塌，幸无人员伤亡。

那么问题出来了，“优化大师”在这起事故中应负什么样的责任呢？据说，“大师”没有签字。可见优化领域的混乱。

北京石景山一地下室无梁楼盖坍塌现场。坍塌跟“优化”不无关系。广联达公司提供图片

优化设计如何实现？江欢成作了比较深入的思考。他就业主、原设计单位、方案优化者三方意见一致或不一致时提出不同的解决办法。他认为，优化设计费也是不能回避的问题，应综合考虑优化者的影响、投入、贡献和所负责任等因素，按市场化原则签订合同，合同内容包括市场主体责任、进度要求、优化费计算和付款方式等。

优化是多维度的事情

有些设计师或设计单位在设计过程中，可能会主动对梁、柱等构件进行优化。江欢成认为，各个局部的优化累加起来，并不等于总体优化。恰恰相反：每个个工种都想本专业最优，最后的结果肯定是不优。这就好比一个团队，成员个个都很厉害，整个团队并不厉害。

有些设计师从书本上获得一些概念，认为结构的刚度越大越好、梁的跨度越小越经济，因而出现墙偏多、偏长、偏厚，柱子偏大、数量偏多、楼板偏厚等状况。江欢成认为，殊不知，这些给抗震带来不利影响。

随着建筑业的发展，许多高新技术，诸如高性能混凝土、劲性混凝土、钢管混凝土柱、叠合柱、伸臂结构、巨型框架结构、桁架筒结构、预应力结构、阻尼装置等层出不穷。但有些设计师往往固守自己熟悉的材料和结构形式，而不求其优。当然，这也是方案优化的空间所在。

说到方案优化，人们更多地想到的是结构优化。但江欢成认为，建筑方案也应优化。有些建筑师在不必加桁架的地方加桁架，在不需要拉索的地方画上拉索。画蛇添足并不会增加美感。从建筑美学上说，最合理的就是最美的。这就像长跑运动员身材修长就是美、举重运动员身材敦实也是美一样。结构工程师要用自己的结构知识支影响建筑师，建议他们采用更适合该建筑物的某种结构体系。

非止于此。方案优化者还要承担更多的社会责任。比如，他们应该考虑使用什么样的材料和结构形式更具绿色，更省电、省钱、节水、节地。他们甚至还要考虑项目与周围环境、邻里的关系，比如：你的邻居就在楼下南侧，就应该尽量不使用玻璃幕墙，以免将阳光反射到人家。这些往往是业主想实现但不知如何实现的、或者想不到的，优化者应该利用自己的聪明才智去实现。

随着科技发展、人民生活质量的上升、对环境保护的要求提高，对设计方案的要求也会越来越高，方案优化空间巨大，永无止境。