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1引言

在7度抗震地區（0.1g），結構高度不超過100m的情況下，剪力墻結構的用鋼量一般在45~90kg/m2。墻柱用鋼量所占比例為50%~70%，梁的用鋼量占8%~20%，板的用鋼量一般占15%~20%。因此，減少墻柱材料的用量是優化設計時的重點。而墻柱對結構的貢獻表現在剛度、軸壓比和穩定。優質而高效的設計應該是這幾個方面恰到好處的結合點。在結構布置上優化梁板的設置，配筋上滿足計算要求且盡量取下限，構造鋼筋滿足規范要求且盡量取下限。對項目的優化應抓住主要矛盾，同時不能忽視因構造問題而造成的工程建筑材料的浪費或因煩瑣的施工方式造成的人工費用的增加，在安全的前提下，節約材料，節省人工，創造更多的經濟效益。

2結合工程實例分析住宅優化設計的要點

2.1樁基的優化。本文所述工程為云南普洱的某11F住宅樓。對于基礎底板厚度及樁基礎布置按如下原則：優先墻下布樁，底板配筋可通過樁位協調。優化前，設計單位對樁基布置按樁筏基礎的設計思路進行布樁，第一次優化采用墻下布樁，按滿足樁距要求布樁133根。第二次優化，按結構總重除以單樁承載力特征值，并考慮一定的安全系數，布樁90根。2.2基礎底板做法。在抗浮滿足的前提下，基礎底板外挑應取消，底板外挑取消后相應的基礎開挖量、肥槽回填量、底板材料用量減少。2.3樓座剛度問題。結構剛度滿足規范要求即可，剛度大地震力也隨之增大，配筋量也相應增大。根據GB50011—2010《建筑抗震設計規范》（2016版）[1]第6.2.13的條文說明，計算地震內力時，抗震墻連梁剛度可折減；計算位移時，連梁剛度可不折減。此條成為剪力墻布置，剛度把控的關鍵點。因此，計算時勾選“增加計算連梁剛度不折減模型下的地震位移”，主體結構規定水平力方向下的位移角按連梁剛度不折減時滿足剪力墻結構的1/1000限值即可。2.4層高控制。6度抗震地區，抗震等級三級，標準層層高每增加100mm造價增加約為29元/m2；7度抗震地區，抗震等級二級，標準層層高每增加100mm造價增加約為41元/m2。結構在設計初期可以和建筑專業協商將標準層層高控制在2.8~3m，兼顧考慮住宅舒適度和地方標準。地下層高不僅影響地下室底板及側壁的材料用量，同時影響到基坑支護，基坑降水、土方、抗拔樁抗拔錨桿的費用，地下室層高應結合建筑設備專業綜合設置，按下限確定層高。2.5剪力墻布置。一般剪力墻是指墻肢的截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，因此，剪力墻的長度宜取8倍或8倍以上厚度。當采用200mm厚的剪力墻，剪力墻長度應大于等于1600mm。GB50011—2010《建筑抗震設計規范》（2016年版）6.4.6規定，剪力墻墻肢長度不大于墻厚的3倍時，應按柱的有關要求進行設計。按照JGJ3—2010《高層建筑混凝土結構技術規程》[2]7.2.2條，短肢剪力墻的全部豎向鋼筋的配筋率比普通剪力墻高。短肢墻墻體材料大大增多，應盡量避免。2.6樓座荷載加載問題。樓層板處荷載的加載：設計初期，有的后砌墻下未設次梁，從而造成整塊板的活荷載由于隔墻原因增大1kN/m2或更多。設計后期在有條件的情況下設置次梁或者板上加線荷載直接傳力，荷載按實際情況輸入，避免整個板塊荷載放大，從而使配筋量合理減少。2.7樓座混凝土強度等級問題。剪力墻作為豎向承重構件，混凝土強度等級不宜過低，下部樓層可用到C40~C50，這樣有利于減小剪力墻的截面，減少混凝土用量，減輕墻體自重。樓板、梁不宜采用高強度等級混凝土，防止過早出現收縮裂縫。2.8梁板布置。樓板按撓度、裂縫滿足規范最低要求，不必過厚，經濟跨度一般可取3~5m，不宜采用大板。采用經濟跨度后，板配筋量和板混凝土大大減少，自重減輕，柱配筋量減少。梁高設置不宜過高，當梁腹板厚度大于450mm時，需配置構造鋼筋，構造鋼筋量增多，同時應使梁的配筋率在經濟配筋率范圍。2.9樓座構件構造問題。剪力墻結構不應在樓層處設置暗梁。地下室外墻墻頂或墻底無須設置暗梁。次梁縱筋宜采用架立筋和支座單獨設置的方式，不應全跨放大。次梁箍筋無加密區，不應無端放大。按照GB50010—2010《混凝土結構設計規范》（2015年版）9.1.7，單向板或樓梯構件的構造筋只需滿足構造配筋率即可，無須刻意放大。

3結合工程實例分析地庫優化設計的要點

3.1地下車庫的層高控制。地下室層高應結合管線綜合，建筑車位設置（如是否設置機械車位）綜合確定。結構梁高直接影響建筑凈高，應盡量降低結構梁高，或者2個方向采用不同的梁高滿足管線排布的需要。普通開挖土方及土釘噴錨基坑支護條件下，地下室層高每增加100mm，造價增加約為32元/m2；普通開挖土方及支護樁基坑支護條件下，地下室層高每增加100mm，造價增加約為36元/m2；巖石開挖（動爆）及支護樁基坑支護條件下，地下室層高每增加100mm，造價增加約為40元/m2；巖石開挖（靜爆）及支護樁基坑支護條件下，地下室層高每增加100mm，造價增加約為64元/m2。地下室層高控制為約3.8m，混凝土量及含鋼量能控制在較優范圍。3.2地下車庫的經濟柱網。地下室柱網布置結合車位排布設置，最大不宜超過8.2m×8.2m。地下室柱網設置應配合建筑設備專業獲得最大的車位數量，滿足最大的經濟價值。3.3覆土厚度。滿足建筑、景觀的要求下盡量采用覆土厚度的下限，有利于頂板厚度和配筋量的控制。工程實例：無錫萬達32#~38#住宅樓及地下車庫。基礎底板采用平板筏形基礎（下柱墩），單層地下室，框架結構，頂板覆土厚度抗壓采用2.0m，抗浮采用1.6m。方案分析：（1）主梁+厚板布置方案（假設造價=1）；（2）單向平行等間距兩道次梁布置方案（約0.93倍）；（3）帶柱帽的無梁樓板布置方案（約0.93倍）；（4）十字型次梁布置方案（約0.97倍）；（5）井字型次梁布置方案（約1.06倍）。本車庫頂板采用雙次梁。僅在計算頂板時考慮消防車通道處消防車荷載，計算基礎時不考慮消防車荷載[3]。

4結語

建筑結構設計將直接影響建筑物的安全、適用、經濟和合理性,更是決定建筑工程質量優劣的關鍵，建筑設計者必須從當今經濟現狀和發展趨勢出發，建立一個宏觀的、合理的結構設計理念，保證建筑的安全性、適用性以及舒適性。

【參考文獻】

【1】GB50011—2010建筑抗震設計規范(2016年版)[S].

【2】JGJ3—2010高層建筑結構技術規程[S].

【3】徐傳亮,光軍.建筑結構優化設計及實例[M].北京:中國建筑工業出版社,2012.

作者:王紅艷 單位:中咨海外咨詢有限公司