房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探析

楊 崗

(甘肅省工業(yè)與民用建筑設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

在房屋建筑工程項目建設(shè)中，切實做好結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計極為必要，如果房屋建筑結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)偏差問題，則必然會嚴重影響到后續(xù)房屋建筑的整體構(gòu)建以及應(yīng)用效果。伴隨著當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的不斷提升，相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計難度同樣也正在不斷加大，極容易在多個方面出現(xiàn)偏差問題，而任何細微偏差問題都很可能帶來不利危害和影響。基于此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中加強重視程度至關(guān)重要，要求從多個角度入手予以嚴格把關(guān)控制。定西綠洲小鎮(zhèn)項目在各個單體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面取得了不錯成效，優(yōu)化設(shè)計效果較為突出，有效保障了相應(yīng)房屋建筑結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性和可靠性，現(xiàn)報告如下。

1 項目概況

定西綠洲小鎮(zhèn)項目位于定臨公路過境路段以東、濱河西路以西、南側(cè)為定西市安定區(qū)南川9年制學(xué)校、鳳翔幼兒園，背靠南山公園，地理位置優(yōu)越。項目總用地為139 728.20m2，約合209.59畝，地上計容建筑面積34.57萬m2，其中一期已經(jīng)建設(shè)8.73萬m2，二期建設(shè)25.84萬m2。小區(qū)主要由住宅，商業(yè)配套、幼兒園等組成，本項目總體規(guī)劃規(guī)模是3 325戶(其中已建855戶)，居住人口10 640人。

在定西綠洲小鎮(zhèn)項目建設(shè)中，地上構(gòu)筑物是比較關(guān)鍵的構(gòu)成部分，也是直接決定后續(xù)項目應(yīng)用價值的關(guān)鍵所在，在前期規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)同樣也引起了高度重視，其中主要涉及到的構(gòu)筑物24個，由18棟高層住宅和沿街商業(yè)網(wǎng)點、主入口商業(yè)、公共配套、幼兒園以及地下停車庫組成。建筑布置均衡有序，高層建筑整體分布均衡，且保證每棟建筑都有較好的視野和采光條件。建筑群圍合成不同的中心庭院、組團綠化等，共同組成精致靜謐的居住氛圍， 形成具有活力的城市居住功能空間。在這些具體構(gòu)筑物的建設(shè)中，高度關(guān)注相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作成為重中之重，要確保結(jié)構(gòu)體系設(shè)計較為合理可行，既能夠滿足后續(xù)項目施工建設(shè)訴求，同樣也可以較好實現(xiàn)項目應(yīng)用價值的體現(xiàn)，達到最優(yōu)建筑物建設(shè)效果。

具體到定西綠洲小鎮(zhèn)項目中高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員嚴格按照房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準和要求，考慮到該項目自身實際狀況，最終確定了最為適宜合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，最終取得了較為理想的設(shè)計成效，按照該設(shè)計方案構(gòu)建的住宅項目取得了較好的效果，具備較高的應(yīng)用價值。其中主要涉及到了18個高層住宅單體建筑，具體情況如下表1所示。

表1 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計基本狀況

續(xù)表

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要點

2.1 明確設(shè)計依據(jù)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的落實應(yīng)該首先從依據(jù)著手，確保該設(shè)計依據(jù)符合相關(guān)要求，注意對相關(guān)設(shè)計人員提供可靠指導(dǎo)，進而避免在后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)偏差問題?；谠O(shè)計依據(jù)方面的明確和選定而言，設(shè)計人員應(yīng)該重點考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)面臨的所有影響因素，尤其是對于可能干擾房屋建筑結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的各個因素，更是需要重點分析明確，由此指導(dǎo)后續(xù)房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作。為了保障相應(yīng)設(shè)計的依據(jù)較為準確全面，除了要全面掌握所有有待考慮的參數(shù)信息外，往往還需要重點從項目所在地的相關(guān)資料入手，進行全方位調(diào)查分析，由此更好形成準確指導(dǎo)效果。比如在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該充分考慮到基本風(fēng)壓、基本雪壓、抗震設(shè)防烈度、標(biāo)準凍深等基本信息，由此更好實現(xiàn)房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，避免在這些不利影響因素下出現(xiàn)受損問題。此外，對于房屋建筑的分類等級也需要予以明確，只有所有分類等級得到確定，才能夠更好確保后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作較為科學(xué)合理，避免了可能出現(xiàn)的設(shè)計不到位現(xiàn)象。比如，針對房屋建筑結(jié)構(gòu)安全等級、地基基礎(chǔ)設(shè)計等級、抗震設(shè)防類別以及抗震等級等，都需要予以明確，以此形成較為理想的優(yōu)化指導(dǎo)效果。

在定西綠洲小鎮(zhèn)項目中房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計人員在首先明確了使用年限為50年的這一目標(biāo)后，重點調(diào)查了解所有相關(guān)信息資料，比如基本風(fēng)壓0.30kN/m2(50年一遇)；建筑高度大于60m時承載力設(shè)計時風(fēng)荷載效應(yīng)增大系數(shù)取1.1；基本雪壓0.15kN/m2(50年一遇)；抗震設(shè)防烈度7°，0.15g,第三組場地類別為Ⅱ類，特征周期0.45s；1月平均最低氣溫0.6℃，7月平均最高氣溫24.9℃；標(biāo)準凍深0.98m，地表有季節(jié)性凍土，凍結(jié)最大深度1.35m。從該小區(qū)中所有高層住宅的分類等級上來看，其建筑結(jié)構(gòu)安全等級二級；高層及與高層相連的裙房商業(yè)及地庫地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級；抗震設(shè)防類別幼兒園為乙類；各高層住宅建筑高度大于80m時剪力墻抗震等級二級，不大于80m時剪力墻抗震等級三級；建筑耐火等級為一級。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員重點依托《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準GB 50068-2018》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010-2010(2015版)》、《高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ6-2011》等主要標(biāo)準，實現(xiàn)了對于后續(xù)具體房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)的優(yōu)化落實，避免了在任何方面出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理問題。

2.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計

在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，地基基礎(chǔ)設(shè)計同樣也是比較重要的任務(wù)， 如果地基基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)，則必然會嚴重影響到最終整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，成為當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點和重點。為了確保房屋建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計較為科學(xué)合理，設(shè)計人員往往需要首先加大對現(xiàn)場環(huán)境的勘察分析，以促使現(xiàn)場環(huán)境能夠和地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形成良好的適應(yīng)性，解決因地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)出現(xiàn)的嚴重偏差問題。因為房屋建筑所處區(qū)域內(nèi)的很多因素都會嚴重影響到地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進而也就需要進行全面詳細地把關(guān)控制。 比如場地地層狀況、水文地質(zhì)狀況、腐蝕性因素等，都會直接影響到地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)該在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中予以充分考慮。在綜合考慮影響因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員還要重點圍繞地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的選型以及具體布置狀況進行綜合分析，以便促使地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以在發(fā)揮應(yīng)有穩(wěn)定性保障作用的同時，降低后續(xù)施工處理的難度和壓力，成為優(yōu)化重點。

在定西綠洲小鎮(zhèn)項目房屋建筑結(jié)構(gòu)中地基基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計人員同樣也重點考慮到了現(xiàn)場各個相關(guān)因素帶來的影響，對于各個地層狀況以及水文地質(zhì)狀況進行了綜合分析評估，由此明確了地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計處理的基本要求。比如設(shè)計人員結(jié)合相關(guān)勘察資料發(fā)現(xiàn)，場地內(nèi)地層主要第四系沖洪積層及第三系基巖組成，現(xiàn)按巖性自上而下分述如下。①層填土(Q4ml)、②層黃土狀粉土(Q4al+pl)、②1層黃土狀粉土(Q4al+pl)、②2層中粗砂(Q4al+pl)、③層礫砂(Q4al+pl)、④層泥巖(N)。針對這些不同地層構(gòu)成部分進行的野外原位測試和室內(nèi)試驗結(jié)果進行分析，由此確定了相應(yīng)場地地基巖土承載力特征值以及變形(壓縮)模量，具體如下表2所示。在此基礎(chǔ)上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員還重點分析明確了相應(yīng)場地地下水以及土壤產(chǎn)生的腐蝕性狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性；場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性；對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，進而針對相應(yīng)材料進行了必要防護。綜合上述各方面因素，定西綠洲小鎮(zhèn)項目中的住宅基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要采取筏板基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)，由此確保了相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。

表2 場地地基巖土承載力特征值以及變形(壓縮)模量

2.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣也是比較關(guān)鍵的任務(wù)，不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，同時還關(guān)系到后續(xù)住宅項目的應(yīng)用狀況，要求設(shè)計人員能夠結(jié)合各方面情況進行綜合設(shè)計，力求提升住宅項目的居住價值。比如，在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了要考慮到整個建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震性能以及承載能力外，還應(yīng)該重點從戶型入手，確保戶型布置合理得當(dāng)，將房屋建筑內(nèi)部空間的作用價值發(fā)揮到最大。結(jié)合當(dāng)前房屋建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展，剪力墻結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)用比較常見，能夠較好實現(xiàn)對于上部結(jié)構(gòu)應(yīng)用價值的提升。對于上部結(jié)構(gòu)中的嵌固層也需要嚴格把關(guān)控制，確保設(shè)計處理科學(xué)合理，避免對整個房屋建筑結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生不利影響。

在定西綠洲小鎮(zhèn)項目房屋建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員除了高度關(guān)注相關(guān)穩(wěn)定性和安全性訴求外，還要重點考慮到用戶對戶型方面的要求，基于不同戶型設(shè)置了不同的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，由此實現(xiàn)了較強的住宅實用性(如表3)。本項目中的高層住宅均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，屬A級高度的高層建筑；樓蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式樓蓋；各高層住宅樓結(jié)構(gòu)嵌固部位取地下一層頂板，板厚180mm，雙層雙向配筋，無地下室的其余各樓嵌固部位取在基礎(chǔ)頂面。

表3 戶型樣式構(gòu)成

3 結(jié) 語

綜上所述，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因為當(dāng)前結(jié)構(gòu)體系更為復(fù)雜，為了達到較為理想的優(yōu)化設(shè)計效果，設(shè)計人員應(yīng)該重點明確相關(guān)設(shè)計標(biāo)準和依據(jù)，進而圍繞著房屋建筑的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，力求更好地增強房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實效性和可靠性，消除結(jié)構(gòu)方面的隱患。