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

李國娟

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

土木工程行業(yè)作為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，不僅能夠滿足民用建筑的相關(guān)要求，而且在很大程度上促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，質(zhì)量的提高一直是研究人員難以克服的難題，無法滿足人們的進(jìn)步要求。此外，土木工程行業(yè)的快速發(fā)展暴露出許多問題，這就要求專業(yè)人員繼續(xù)深入研究。促進(jìn)土木工程行業(yè)的快速發(fā)展。

1 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

土木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要從審美效果和實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮各種因素，確保環(huán)境保護(hù)的要求和外觀的前提下確保實(shí)用性和質(zhì)量，全面掌握土木工程數(shù)據(jù)和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的可行性。一般來說，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為整體土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工資料計(jì)算編制、方案施工、覆蓋采暖通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等；不同土建結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)主要是土建工程的差異。劃分依據(jù)包括：1種不同的民用建筑材料：主體結(jié)構(gòu)：混凝土原材料、木材、混合材料、鋼筋、砌體等；2層及高度差：超高層、多層、高層、單層；3種不同的結(jié)構(gòu)形式：框架；氣缸、道路、桁架、剪力墻；四種不同用途：工業(yè)土木工程、民用土木工程。

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 工程實(shí)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(jí)為三級(jí)?；A(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(duì)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 框架柱的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在本次設(shè)計(jì)中，辦公樓采用框架結(jié)構(gòu)形式，首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)框架柱的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)框架柱進(jìn)行合理選擇，確?？蚣苤軌驖M足規(guī)范要求。在框架柱選擇中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況對(duì)軸壓比等進(jìn)行計(jì)算，得出合理的數(shù)值選出適合工程的框架柱。對(duì)于框架柱的設(shè)計(jì)而言，作為控制截面尺寸的關(guān)鍵因素之一，軸壓比尤其重要，考慮柱截面，不僅要避免截面過小，增加鋼筋的使用量，因此，通常保證軸壓比與其限值的比值接近0．8。通過對(duì)大量的土建工程建設(shè)進(jìn)行分析，可知在框架柱進(jìn)行計(jì)算時(shí)按雙偏壓進(jìn)行計(jì)算比按單偏壓計(jì)算得出的數(shù)值略大，故在優(yōu)化框架柱的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可先行利用單偏壓進(jìn)行框架柱的計(jì)算，再利用雙偏壓進(jìn)行檢驗(yàn)，保證框架柱的選擇能降低工程成本，且滿足安全要求。在框架柱設(shè)計(jì)中還需注意：（1）框架柱縱筋可以采用大直徑鋼筋+小直徑鋼筋的配筋形式，以使實(shí)際配筋與計(jì)算或構(gòu)造要求配筋更接近，且大直徑鋼筋放置在角部。（2）計(jì)算框架柱的體積配箍率計(jì)算時(shí)，Acor應(yīng)為框架柱箍筋范圍內(nèi)的混凝土核心面積，而不是框架柱的截面面積。（3）抗震等級(jí)為三級(jí)時(shí)，截面400x400mm的框架柱箍筋最小直徑可為6（與基礎(chǔ)相連端為8）。（4）應(yīng)注明柱縱筋（直徑大于等于12mm）時(shí)，采用電渣壓力焊接。

2.3 框架梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)

工作人員還應(yīng)對(duì)框架梁設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化。這是由于當(dāng)前我國相關(guān)部門對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了明確規(guī)定，要求建筑的框架梁截面寬度應(yīng)大于或等于200mm，而高度與寬度的比例則應(yīng)小于或等于4，凈跨與框架梁截面的高度比也應(yīng)大于或等于4。因此，工作人員在對(duì)框架梁的截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)梁、柱在框架結(jié)構(gòu)中的關(guān)系進(jìn)行綜合考慮后，再對(duì)截面尺寸進(jìn)行確定。在對(duì)框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)其配筋率進(jìn)行合理控制，將配筋率控制在1-1．8%之間，確保土建工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 獨(dú)立基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在土建工程的方案設(shè)計(jì)中，地基工程作為工程的核心基礎(chǔ)，成本造價(jià)投入也相對(duì)較高，多在工程整體造價(jià)的1/5左右，對(duì)此，建設(shè)工程為提高地基承載力，降低工程造價(jià)投入，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)非常重要。在對(duì)工程建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按地基承載力特征值確定底面積時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的作用效應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合值，而不是采用承載能力極限狀態(tài)下的基本組合值，合理的將基礎(chǔ)底面積控制在相應(yīng)范圍，減少鋼筋用量。除此外，優(yōu)化獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，可對(duì)地基承載力合理修正。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。使用修正后的承載力特征值，能夠有效減少工程的基礎(chǔ)的面積。在工程建設(shè)中，建設(shè)方為加快工程進(jìn)度，設(shè)計(jì)人員無奈之下采用保守的經(jīng)驗(yàn)值作為地基承載力特征值，造成基礎(chǔ)面積的增大，在施工中需要更多的鋼筋，增加了造價(jià)成本。

2.5 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(duì)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(duì)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。

3 結(jié)語

土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，為使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，應(yīng)當(dāng)針對(duì)結(jié)構(gòu)中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。本文以某房屋建筑工程為例，從框架柱、框架梁和基礎(chǔ)三個(gè)方面，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，該工程的鋼筋用量大幅度減少，工程造價(jià)顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。