土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)與優(yōu)化方案分析

史春輝

山東省環(huán)能設(shè)計(jì)院股份有限公司 山東濟(jì)南 250000

1 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是對建筑物的結(jié)構(gòu)、樓梯、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)和建筑物內(nèi)部進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。具體來說，建筑工程師使用建筑特有的符號(hào)語言來描述建筑以及建筑內(nèi)部所包含的墻體、支撐柱、梁等，通過有效的設(shè)計(jì)來達(dá)到建筑的功能要求，為建筑施工提供必要的參考?？梢?，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要滿足建筑的功能要求，又要滿足其實(shí)用性和觀賞性的需要，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和功能效益的有效平衡。

當(dāng)然，隨著建筑功能的不斷增加和建筑高度的不斷提高，土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)水平、專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)等相關(guān)素質(zhì)提出了更加嚴(yán)格的要求.對建筑側(cè)向荷載的重視程度較高，而對建筑豎向荷載的重視程度相對較小?，F(xiàn)代建筑體長數(shù)百米，缺乏相應(yīng)的豎向荷載設(shè)計(jì)顯然是不可取的。因此，在滿足建筑工程功能要求的同時(shí)，應(yīng)更加注重建筑質(zhì)量、建筑抗風(fēng)、抗震、防洪等方面的要求，為建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定做出積極貢獻(xiàn)。

2 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及優(yōu)化方案

2.1 工程案例

某工程項(xiàng)目，辦公樓，層數(shù)為6層，建筑面積為10000m2。結(jié)構(gòu)形式采用的是全現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，框架抗震等級為三級。基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖石，修正后的地基承載力特征值為500kPa?；A(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高度為0.6m。對于本工程而言，制約工程質(zhì)量的主要因素為框架設(shè)計(jì)與獨(dú)立基礎(chǔ)兩方面，本文就這兩方面進(jìn)行分析，盡量在降低工程造價(jià)的同時(shí)保證工程的安全性。

2.2 優(yōu)化獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須引起員工的足夠重視。通常，基礎(chǔ)建設(shè)的成本是土木工程總成本的20%或更多。因此，有必要對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)要注意的是，在設(shè)計(jì)建筑的基本結(jié)構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的值來計(jì)算獨(dú)立基礎(chǔ)的面積，不能簡單地計(jì)算出設(shè)計(jì)值。這是因?yàn)?，在?jì)算獨(dú)立的基礎(chǔ)面積時(shí)，基于設(shè)計(jì)值的計(jì)算會(huì)使結(jié)果更大，對加固的需求也會(huì)相應(yīng)增加。當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)面積按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算時(shí)，地基面積可以降低到合理程度，對加固的需求也相應(yīng)減少。同時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也可以實(shí)現(xiàn)地基承載力的合理修改。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011第5.2.4條規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)的寬度應(yīng)大于3m或者埋置深度大于0.5m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或者其他原位測試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值應(yīng)進(jìn)行修正。這是因?yàn)榫哂休^大寬度或深埋深度的地基，在合理校正承載力相關(guān)特征值后，可以有效地減少地基基礎(chǔ)面積。這也是在實(shí)際工作過程中，工人是最容易被忽視的環(huán)節(jié)。員工的一部分，以減少工作時(shí)間，經(jīng)常復(fù)制基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中，特征值直接作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它是這種方法的結(jié)果是可能增加基礎(chǔ)底面積，增加實(shí)際施工過程中，對鋼材的需求，相應(yīng)地增加的成本項(xiàng)目。在基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，將明顯降低其承載能力特征值。

2.3 優(yōu)化框架梁的設(shè)計(jì)

在我國建筑設(shè)計(jì)中，國家現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對框架梁的截面尺寸規(guī)定如下：在土建工程設(shè)計(jì)中，截面寬度應(yīng)不小于200mm，截面的高度于寬度相比應(yīng)不大于4：1，凈跨與截面高度應(yīng)不小于4：1。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在框架梁的截面尺寸的選擇上，應(yīng)對框架梁、柱等在框架間的關(guān)系進(jìn)行綜合考慮，框架梁的高度與跨度比應(yīng)保持在1/10-1/12之間。在一般工程項(xiàng)目中，梁配筋率控制在1.0%-1.8%間即可保證工程質(zhì)量，提高土建工程的經(jīng)濟(jì)效益[2]。另外在框架梁設(shè)計(jì)中還需注意：①框梁支座與跨中配筋由計(jì)算確定，支座配筋配夠即可；跨中配筋不宜超過計(jì)算面積的1.05倍，跨中配筋不應(yīng)超過計(jì)算面積1.1倍；當(dāng)框梁配筋由地震力作用組合控制時(shí)，底部鋼筋配夠即可。②框梁全長頂面和底面應(yīng)最少各配兩根縱向鋼筋，三、四級直徑不小于12。③主梁面筋貫通筋盡量選用小直徑鋼筋，支座附加，連續(xù)梁各跨底筋盡量采用相同直徑和不同根數(shù)配置，但要滿足拉通鋼筋的截面面積等構(gòu)造要求和支座錨固寬度限制。④當(dāng)框梁跨度大于4米時(shí)，梁跨中可采用通長鋼筋12或14搭接。⑤框架梁梁寬大于等于350mm時(shí)，當(dāng)采用四肢箍時(shí)，跨中采用兩根主筋＋架立鋼筋（212）的配筋形式。

2.4 優(yōu)化框架柱的設(shè)計(jì)

柱子的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)。設(shè)計(jì)者必須合理地選擇幀柱以確保滿足幀柱的基準(zhǔn)。在對幀柱的選擇中，設(shè)計(jì)者根據(jù)工程的實(shí)際情況來計(jì)算軸壓比，獲得合理的值，以便選擇適合于工程的柱。在幀柱的設(shè)計(jì)中，軸壓作為控制橫截面尺寸的要點(diǎn)之一而重要?？紤]到柱子的橫截面，減少了橫截面，避免了增加鋼材使用量，避免了大的橫截面尺寸。軸變小的話，增加鋼和混凝土的量，增加成本。因此，與界限值的比較值相比，軸壓通常接近0.8。通過分析大量土木工程的建筑，在幀柱體的計(jì)算中，兩個(gè)偏振電壓的計(jì)算大于單偏振電壓的計(jì)算。因此，在優(yōu)化幀柱時(shí)，可以采用該設(shè)計(jì)。在單側(cè)將幀柱偏向，向一側(cè)檢查幀柱，確保幀柱的選擇降低工程成本，并滿足安全要求。

3 結(jié)語

在這個(gè)基礎(chǔ)上，隨著土木工程的快速發(fā)展，人們對土木工程行業(yè)的質(zhì)量要求也漸漸的提高，這就是企業(yè)要求土木工程質(zhì)量保證的要求。市場競爭日益激烈，企業(yè)要求提高綜合競爭力。合理優(yōu)化土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證土建工程質(zhì)量的同時(shí)可以降低施工成本，讓企業(yè)得到更多的經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)的綜合競爭力。因此，企業(yè)及相關(guān)人士重視土建結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對土建結(jié)構(gòu)的詳細(xì)合理的優(yōu)化，根據(jù)土建工程成本的有效控制，促進(jìn)了企業(yè)的健康發(fā)展，促進(jìn)土建行業(yè)的進(jìn)步必須。