摘要：EPC工程总承包一般采用设计—采购—施工总承包模式，是以设计为先导和核心的工程建造模式。在工程建设项目中，承担工程总承包的工程设计单位，通过工程设计的创作、创新、创优和优化设计、深度设计以及设计指导下的施工，可以最大限度地满足建设方优化资源、控制成本、提高效率、节省工期的需求，实现项目价值的最大化；随着装配式建筑的推广，只有工程设计的全程参与和深度参与，才能通过施工实现设计意图和工程建设效益最大化。
关键词：EPC工程总承包，装配式建筑，专业协调优化设计
引言：
随着社会生产力的提高，在工程总承包实践中，设计、施工两大专业的协调和配合是一个不可回避的问题，而施工图设计文件则是两大专业协调、配合的结合点。只有协调、配合好了，以施工图设计文件所诠释的建设方的建设意图才能通过施工方的施工作业得到完美的实现；随着工业化建筑的进步，设计、构件生产及施工的一体化，相互间的沟通能够做到及时快捷，结构设计师须考虑整个工程建设过程来进行设计优化，以实现以最小的施工成本去完成工程建设任务。
一、装配式建筑设计中的结构优化
传统结构设计优化是针对现浇结构的成本控制，主要是节约材料成本减少工程造价。工程总承包模式下，设计施工一体化，随着装配式建筑的应用，设计成果不但需考虑项目完成的质量，还要考虑整个装配式建筑施工过程的安全、进度，从而需要在设计阶段对整个建造过程中考虑工程造价。
与建筑各专业设计协同，合理布置现浇结构和预制构件，可实现预制构件的高度标准化、少规格、多组合的特点，降低预制构件成本，满足工业化设计和生产要求。某学校装配式建筑构件图如图一、图二所示：
本工程教学楼为6层混凝土柱-钢梁混合结构，教室标准跨度为9mX9m，走廊宽度为3m；框架柱采用预制混凝土柱，混凝土强度均为C60，为统一预制柱构件的工厂生产，截面尺寸统一为600X600，纵向钢筋均为1222，箍筋统一为10@100，主梁尺寸统一为HN700X300X13X24，柱头统一安装节点详图三所示，实现了预制柱的标准化，节约了PC厂生产构件的模具成本，也简洁了施工安装，避免了由于构件不同引起的编号混乱带来的位置及方向吊装错误造成的返工现象；楼板采用了预应力倒双T叠合楼板，该楼板采用长线台批量生产，单向板长度可根据需要进行裁剪，所以统一了典型楼板宽度为1.2m，局部不规则的楼板采用普通钢筋桁架叠合板，预制楼板标准化程度达到90%；外墙板采用了预制PC外挂板，由于特殊原因施工现场主体结构施工速度比预制构件生产速度快，根据地震烈度、房屋高度、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能由原敲定的线支承式外挂墙板改为点支承式外挂墙板（线支承式外挂墙板需与主体结构同时装配施工，点支承式外挂墙板可在主体施工完成后施工），外挂板的构造详图四所示，这样可以为本工程实现了流畅的施工安装的进度要求，由于点支承式外挂墙板需要预制构件及主体结构的预埋构件精度高，这为施工队伍提出了采取更严格的施工措施，促进了建筑工程采取更加先进的技术、更高质量的管理水平；根据建筑采用自由多变的立面，与建筑协商后，确定在9m跨度内采用一大窗、两小窗的布置形式，大窗与小窗可以在不同的立面柱跨内自由组合布置，不但实现了外挂板类型的标准化，还实现了建筑立面的多样化布置。现场采用塔吊型号为TC7030，服务范围内最远端起重为5t，所以该塔楼范围内所有预制构件的自重控制在5t以内，预制构件的设计、生产满足了现场安装要求，避免了大型吊重设备的投入造成的成本增加。
二、支护与建筑场地的协调设计
基坑支护设计与建筑设计一般为两家不同的单位，作为EPC总承包的设计单位及施工单位参与了基坑支护的设计过程，将不同施工阶段的分项工程结合了一个施工过程，降低了建造成本，提高了效率。
该学校项目北边贴临民房，场地设计正负零标高比现有地面低2m，一层地下室，层高为5m，原支坑设计冠梁标高设置在现有地面，按场地设计，需要挖土2m，并需要在民房位置设置永久挡土墙，按原支坑图纸，需要完成主体后，凿除冠梁与支护桩后再做挡土墙，施工难度大，与支坑设计工程师协商后，确定把冠梁标高减低到场地设计正负零以下，先做挡土墙，且挡土墙与冠梁连成整体，做法及构造详图五、图六所示，挡土墙与基坑支护结构的结合不仅避免了破除大体积混凝土结构的工程量，还提高了挡土墙的安全度，节约了成本，缩短了工期。
图六 挡土墙构造示意图
三、大商业中心中庭钢结构吊装与主体结构协调设计
随着社会经济发展，城市中新建的大型商业中心商业流线在中庭位置都设置有大跨度的钢结构顶盖，钢结构屋盖的施工由于场地及施工进度的特殊情况，往往需要大型的吊装设备完成，施工难度大。苏州某大型商业中心由东区与西区组成，屋面结构平面图如图七、图八所示，典型屋架梁及桁架如图九、图十所示，最大构件重量为15T。根据建设方要求，先施工西区再施工东区。西区主体混凝土结构施工后，再进行屋面钢结构吊装，由于主体混凝土与钢屋面为不同施工专项工程，由不同的分包单位完成。钢结构施工单位进场后，提出了钢屋架施工部位在四层主体结构中心位置，距外边缘四十余米，高度30m，大型吊装设备主臂无法进行吊装施工，需采用220T汽车吊将两台25T汽吊吊至楼面，再进行吊装，如图十一、图十二所示。由于吊车及钢桁架重量大，施工单位委托设计院对屋面楼盖进行施工验算。按轮压荷载的布置对楼板进行了复核，原梁板配筋大部分不符合施工荷载的要求，需对吊车行走路线进行楼盖加固处理；由于屋面下一层已进行设备安装及装修，无法采用反顶支撑的方案，经施工单位和设计院协商确定，屋面用20mm钢板铺设，同时会尽量将吊车的受力支腿放置在屋面结构梁上，如出现吊车受力支腿无法放置在结构梁上，则直接放置在屋面上，受力支腿下部用8*8方钢管支撑（支撑间距2*2m）来加固吊车受力点以满足吊装要求，西区屋面加固平面图，如图十三所示。由于屋面钢架吊装方案的论证及加固造成了整个工程延期了两个月。鉴于西区的经验教训，东区在主体混凝土施工时对吊车行走路线范围的梁板进行了加强处理，楼板厚度由150mm改成180mm，同时加强了梁板钢筋，采用最简单有效的方法去避免了后期复杂的钢结构架空加固处理方式，方便了大跨钢梁的吊装，缩短了工期，节约了成本。
图十三 西区屋顶钢梁吊装加固方案结构平面布置图
结论：
在EPC模式下结构设计师面临了在新型的建造模式下全新的角色挑战，结构设计师需要增加建筑、设备、园林景观、装修等其它专业的设计知识，更需要懂得施工及建筑易建性[1]。不仅需要考虑节省建筑材料，同时需提高劳动生产率、建筑质量。优化过程须贯通整个设计、施工过程，才能真正实现节约资源、工业化生产、环保节能的建筑。
参考文献：
[1]李世钟，何东进，陈振基.深圳市住宅建筑易建性研究[J].深圳土木&建筑，2016（3）：33-38.
[2]秦永林；徐浩博；张莹.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].城市建设理论究，2018（11）
[3]张真珍.探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].工程建设与设计，2018（22）
论文作者:李国宝,李晓凤
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第6期
论文发表时间:2019/10/15
标签：结构论文; 屋面论文; 建筑论文; 挡土墙论文; 楼板论文; 预制构件论文; 所示论文; 《建筑细部》2019年第6期论文;