1引言
在7度抗震地區(qū)（0.1g），結(jié)構(gòu)高度不超過100m的情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)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(yōu)化設(shè)計(jì)時的重點(diǎn)。而墻柱對結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)表現(xiàn)在剛度、軸壓比和穩(wěn)定。優(yōu)質(zhì)而高效的設(shè)計(jì)應(yīng)該是這幾個方面恰到好處的結(jié)合點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)布置上優(yōu)化梁板的設(shè)置，配筋上滿足計(jì)算要求且盡量取下限，構(gòu)造鋼筋滿足規(guī)范要求且盡量取下限。對項(xiàng)目的優(yōu)化應(yīng)抓住主要矛盾，同時不能忽視因構(gòu)造問題而造成的工程建筑材料的浪費(fèi)或因煩瑣的施工方式造成的人工費(fèi)用的增加，在安全的前提下，節(jié)約材料，節(jié)省人工，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
2結(jié)合工程實(shí)例分析住宅優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
2.1樁基的優(yōu)化。本文所述工程為云南普洱的某11F住宅樓。對于基礎(chǔ)底板厚度及樁基礎(chǔ)布置按如下原則：優(yōu)先墻下布樁，底板配筋可通過樁位協(xié)調(diào)。優(yōu)化前，設(shè)計(jì)單位對樁基布置按樁筏基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行布樁，第一次優(yōu)化采用墻下布樁，按滿足樁距要求布樁133根。第二次優(yōu)化，按結(jié)構(gòu)總重除以單樁承載力特征值，并考慮一定的安全系數(shù)，布樁90根。2.2基礎(chǔ)底板做法。在抗浮滿足的前提下，基礎(chǔ)底板外挑應(yīng)取消，底板外挑取消后相應(yīng)的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求即可，剛度大地震力也隨之增大，配筋量也相應(yīng)增大。根據(jù)GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016版）[1]第6.2.13的條文說明，計(jì)算地震內(nèi)力時，抗震墻連梁剛度可折減；計(jì)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(guān)鍵點(diǎn)。因此，計(jì)算時勾選“增加計(jì)算連梁剛度不折減模型下的地震位移”，主體結(jié)構(gòu)規(guī)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(jié)構(gòu)的1/1000限值即可。
2.4層高控制。6度抗震地區(qū)，抗震等級三級，標(biāo)準(zhǔn)層層高每增加100mm造價增加約為29元/m2；7度抗震地區(qū)，抗震等級二級，標(biāo)準(zhǔn)層層高每增加100mm造價增加約為41元/m2。結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)初期可以和建筑專業(yè)協(xié)商將標(biāo)準(zhǔn)層層高控制在2.8~3m，兼顧考慮住宅舒適度和地方標(biāo)準(zhǔn)。地下層高不僅影響地下室底板及側(cè)壁的材料用量，同時影響到基坑支護(hù)，基坑降水、土方、抗拔樁抗拔錨桿的費(fèi)用，地下室層高應(yīng)結(jié)合建筑設(shè)備專業(yè)綜合設(shè)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(dāng)采用200mm厚的剪力墻，剪力墻長度應(yīng)大于等于1600mm。GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016年版）6.4.6規(guī)定，剪力墻墻肢長度不大于墻厚的3倍時，應(yīng)按柱的有關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照J(rèn)GJ3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)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(yīng)盡量避免。
2.6樓座荷載加載問題。樓層板處荷載的加載：設(shè)計(jì)初期，有的后砌墻下未設(shè)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(shè)計(jì)后期在有條件的情況下設(shè)置次梁或者板上加線荷載直接傳力，荷載按實(shí)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(qiáng)度等級問題。剪力墻作為豎向承重構(gòu)件，混凝土強(qiáng)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(qiáng)度等級混凝土，防止過早出現(xiàn)收縮裂縫。
2.8梁板布置。樓板按撓度、裂縫滿足規(guī)范最低要求，不必過厚，經(jīng)濟(jì)跨度一般可取3~5m，不宜采用大板。采用經(jīng)濟(jì)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(shè)置不宜過高，當(dāng)梁腹板厚度大于450mm時，需配置構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋量增多，同時應(yīng)使梁的配筋率在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍。
2.9樓座構(gòu)件構(gòu)造問題。剪力墻結(jié)構(gòu)不應(yīng)在樓層處設(shè)置暗梁。地下室外墻墻頂或墻底無須設(shè)置暗梁。次梁縱筋宜采用架立筋和支座單獨(dú)設(shè)置的方式，不應(yīng)全跨放大。次梁箍筋無加密區(qū)，不應(yīng)無端放大。按照GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015年版）9.1.7，單向板或樓梯構(gòu)件的構(gòu)造筋只需滿足構(gòu)造配筋率即可，無須刻意放大。
3結(jié)合工程實(shí)例分析地庫優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
3.1地下車庫的層高控制。地下室層高應(yīng)結(jié)合管線綜合，建筑車位設(shè)置（如是否設(shè)置機(jī)械車位）綜合確定。結(jié)構(gòu)梁高直接影響建筑凈高，應(yīng)盡量降低結(jié)構(gòu)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(hù)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(hù)樁基坑支護(hù)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(hù)樁基坑支護(hù)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(hù)樁基坑支護(hù)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(yōu)范圍。
3.2地下車庫的經(jīng)濟(jì)柱網(wǎng)。地下室柱網(wǎng)布置結(jié)合車位排布設(shè)置，最大不宜超過8.2m×8.2m。地下室柱網(wǎng)設(shè)置應(yīng)配合建筑設(shè)備專業(yè)獲得最大的車位數(shù)量，滿足最大的經(jīng)濟(jì)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(shí)例：無錫萬達(dá)32#~38#住宅樓及地下車庫。基礎(chǔ)底板采用平板筏形基礎(chǔ)（下柱墩），單層地下室，框架結(jié)構(gòu)，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(shè)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(jì)算頂板時考慮消防車通道處消防車荷載，計(jì)算基礎(chǔ)時不考慮消防車荷載[3]。
4結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接影響建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性,更是決定建筑工程質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵，建筑設(shè)計(jì)者必須從當(dāng)今經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢出發(fā)，建立一個宏觀的、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，保證建筑的安全性、適用性以及舒適性。
【參考文獻(xiàn)】
【1】GB50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)[S].
【2】JGJ3—2010高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].
【3】徐傳亮,光軍.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)例[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.
