高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)性探討

文/雷湘閩 湖南省建筑設(shè)計院有限公司 湖南長沙 410000

1、引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和提高，以及土地價格的增長，高層住宅越來越多。高層住宅工程的造價成本中，結(jié)構(gòu)造價所占的比例約為20～30%。因此要確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理性，為建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益提供保障。

2、常見住宅工程經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

長沙地區(qū)幾個剪力墻結(jié)構(gòu)住宅工程，其部分經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)統(tǒng)計見表1及表2：

表1 幾個住宅工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

注：[ ]中的數(shù)值為設(shè)計合同約定的限額指標(biāo)。

表2 某工程1#住宅樓各構(gòu)件部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

從表中統(tǒng)計結(jié)果并結(jié)合以往工程數(shù)據(jù)，可以得出：

1樓板用鋼量一般在6～12kg/㎡，大戶型、板面拉通筋較多或采用一級鋼的為高值，采用高強(qiáng)鋼、小直徑鋼筋的為低值，也有采用大板的項目達(dá)到15kg/m2。

2梁用鋼量一般在8～21kg/㎡，墻不對齊、次梁搭主梁較多時為高值，墻布置較多或采用大板時為低值。

3墻柱用鋼量：高度60～100m時一般在18～26kg/㎡；占總用鋼量的40～55%。與層高關(guān)系敏感，同樣是100米，2.9米可做到34層，但3.1米只有32層。層高增加0.1米，含鋼量約增加1kg/㎡。

4節(jié)點用鋼量在0.5～3.5kg/㎡不等，經(jīng)濟(jì)性要求較高時，應(yīng)要求建筑盡量簡化節(jié)點，采用簡潔的立面等。

5轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)層比一般標(biāo)準(zhǔn)層約多2kg/㎡，高位轉(zhuǎn)換增加更多。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑造價成本的影響因素

3.1 結(jié)構(gòu)選型

表1 幾個住宅工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

表2 某工程1#住宅樓各構(gòu)件部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

在建筑方案確定的前提下，結(jié)構(gòu)形式對建筑造價成本產(chǎn)生的影響是根本性的。

對于住宅工程結(jié)構(gòu)選型，多層住宅宜采用異形柱框架結(jié)構(gòu)，高層、超高層住宅宜采用剪力墻結(jié)構(gòu)，小高層住宅的建議采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

異形柱框架結(jié)構(gòu)的高度限值是24米，超過24米要采用異形柱框剪結(jié)構(gòu)，6度區(qū)框剪結(jié)構(gòu)的框架抗震等級四級，剪力墻抗震等級為三級，底部兩層要做約束邊緣構(gòu)件；且異型柱易形成短柱，箍筋要全高加密（ρv≧1.2%）,鋼筋用量增加較多。如采用剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級是四級，也不需做約束邊緣構(gòu)件，暗柱配筋也遠(yuǎn)小于框架柱配筋，框架梁跨度減小后配筋也有減少。故采用異形柱框剪結(jié)構(gòu)往往還不如剪力墻結(jié)構(gòu)節(jié)省。

3.2 平面布置

住宅工程要達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)性，建筑平面盡量規(guī)則對稱，剪力墻沿主軸方向或其他方向雙向布置并盡量對齊，盡量規(guī)則、均勻、對稱，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使建筑物具有合理的雙向剛度，并盡可能使剛度中心與質(zhì)量中心重合，以減少扭轉(zhuǎn)。

長寬比過大，或者兩個主軸方向的結(jié)構(gòu)動力特性相差較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更明顯，從而使得構(gòu)件配筋增大。平面超長導(dǎo)致采用大量拉通鋼筋或者抵抗溫度應(yīng)力而加設(shè)的抗裂鋼筋增加用鋼量明顯，結(jié)構(gòu)不對稱、有拐角窗、有立面通窗和凸窗都會導(dǎo)致用鋼量增加。

合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置，減少傳力途徑，可以減少用鋼量。盡量避免采用短肢剪力墻，層高較高加長墻肢有困難時，可采用≥320厚的剪力墻。陽臺懸挑長度不宜過大，且宜采用梁式懸挑，并采用合理的梁高。板跨不宜太小，3米及以下小跨度板隔墻下盡量不設(shè)梁，直接砌在板上，設(shè)加強(qiáng)筋。大板板厚不宜超過130mm，板跨太大，含鋼量會有大幅度的增加。

3.3 豎向布置

剪力墻結(jié)構(gòu)的高寬比不宜超過6，建筑高度盡量接近上限（如剪力墻結(jié)構(gòu)接近80m或100m），高度剛剛超過抗震等級分界線是不經(jīng)濟(jì)的，層高宜取2.9～3.0m。豎向連續(xù)，盡量不設(shè)轉(zhuǎn)換層；無法避免時可采用局部轉(zhuǎn)換。

《高規(guī)》第3.4.3條要求剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比不宜超過6，高寬比某種程度上是結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的一種量度。高寬比大的建筑其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不如高寬比小的建筑，為了控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，并保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，需要設(shè)置更多更剛的抗側(cè)力構(gòu)件來提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。同樣由于高寬比過大的原因可能導(dǎo)致底部剪力墻端部出現(xiàn)拉應(yīng)力，需要配置較多受力鋼筋，拉應(yīng)力較大處甚至需要配置型鋼，將會大大增加了鋼筋用量。

住宅工程中，底部經(jīng)常有底商或者架空等，商業(yè)價值較大的樓盤往往需要轉(zhuǎn)換或者局部轉(zhuǎn)換。因此帶來包括內(nèi)力調(diào)整、抗震等級提高、轉(zhuǎn)換構(gòu)件相應(yīng)范圍樓板等構(gòu)造加強(qiáng)將導(dǎo)致鋼筋用量增加。

結(jié)語：

在高層住宅工程設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)樹立成本控制意識,重視概念設(shè)計，提前介入，從工程宏觀上控制建筑結(jié)構(gòu)成本。當(dāng)建筑方案經(jīng)確定后，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)與建筑師緊密合作，在滿足建筑功能和美觀的前提下，通過合理的結(jié)構(gòu)選型、優(yōu)化結(jié)構(gòu)豎向和平面布置往往能取得良好的效果，從而節(jié)約結(jié)構(gòu)造價。