【摘要】隨著現代建筑結構設計技術的發(fā)展,以及業(yè)主對于建筑結構設計對整個建筑成本關注度的不斷提高,要求結構設計在保證建筑安全適用、技術先進、方便施工的基礎上,減少成本以實現最大價值。本文通過在以前工作中對建筑結構的精細化設計的幾點體會的探討,希望對各位同仁以后的工作中有所幫助。
【關鍵詞】建筑結構;荷載;精細化;設計
隨著房地產行業(yè)從黃金時代向白銀時代的過渡,建筑設計企業(yè)近年來業(yè)務量也出現了不同程度的萎縮,這其中有不少設計院業(yè)務量下滑非常明顯,除了市場環(huán)境的影響外,設計質量的優(yōu)劣也是關鍵因素,那些能夠在建筑設計中了解業(yè)主關切,精細化設計的單位依然業(yè)務量飽滿,在為業(yè)主創(chuàng)造價值的同時,也實現了自身的價值。
建筑結構設計主要原則是安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工①。而其中業(yè)主十分關切的是建筑結構成本,精細化設計可以物盡其用,本人現結合實際工作經驗的幾點體會和大家做以探討。
1、基礎設計中的幾點細節(jié)
(1)基礎設計的源頭是建筑主體的荷載,這樣主體結構的荷載取值是一個關鍵。如何實現荷載的精細化輸入,對基礎的影響可謂至關重要,結構設計荷載的取值,一般就是按照《建筑結構荷載規(guī)范》取值,在以往的設計中,好多設計人員認為基礎重要性高,所以不考慮基礎設計中活荷載按樓層多少的折減,其實基礎的安全度一般來說是較大的,地基基礎是一門實踐科學,從很多的應力檢測表明,使用階段基礎內部應力遠小于設計值,完全可以按規(guī)范進行活荷載的折減。
(2)隨著城市地下空間的合理利用,越來越多的大型地下車庫在建造,地庫頂板一般設置1.2~3.0米的覆土,其上部很多位置為消防車道,消防車荷載一般很大,達20~35KN/m2,由于樓蓋結構計算是需要考慮消防車荷載的,計算基礎時還是用同一結構模型,這就造成同樣的條件基礎面積差別較大,通常情況下沒有消防車時基礎沉降不一致等不利影響,同時也造成了浪費,其實設計基礎時可不考慮消防車荷載②。
(3)多、高層建筑的地基基礎不同方案選擇,與工程造價關系極大,宜優(yōu)先選用天然地基,天然地基不能滿足要求時,首先考慮采用CFG樁等復合地基;當復合地基不能滿足變形和承載力要求時,應采用樁基③。在考慮基礎方案時應考慮護坡、土方、工期等綜合情況,不應僅考慮結構專業(yè)混凝土和鋼筋的用量。我在工作早期有地下室結構一般采用梁板式筏型基礎,這樣地基梁根據計算要求一般截面較大,這樣基底標高較低,土方開外及梁格回填土方量較大,如果地下水位較高時,降水等相關費用也增加,現在一般采用平板筏型基礎,雖然底板厚度增加,但是可以減少開挖量,同時方便施工,取得了良好的綜合效益,得到廣大業(yè)主的認可。
(4)筏型基礎被廣泛使用,筏板通長鋼筋的選用至關重要,最小配筋率取0.15%即可,在支座附加短筋,可以降低鋼筋使用量;基礎計算時考慮上部結構的剛度也是符合實際結構受力情況的,這樣一般基礎底板配筋量也會降低;當主體結構為剪力墻結構時,上部主體整體剛度較大,計算基礎時選用上部結構為剛性時,可大幅減少基礎底板的配筋量。
2、主體結構設計中的幾點細節(jié)
2.1地下車庫樓蓋選型
現在地下車庫2~3層已經較為普遍,地庫樓蓋的型式對地庫層高影響巨大,采用梁板結構一般層高在3.7m~3.9m,柱網間距一般為8.1m左右,梁高0.7m左右,機電專業(yè)橋架、暖通專業(yè)風管、自動噴淋等管道占據0.6m左右,建筑面層50mm的自流平地面,這樣建筑有效高度僅為2.4~2.5m,而采用無梁樓蓋,層高可降為3.3~3.4m,層高的降低則意味著土方開挖量的減少,以及其他相關費用的減少,同時施工速度加快,建筑內部空間感官良好,綜合效益明顯,現在很多開發(fā)商指定地庫必須做無梁樓蓋,可見其具有明顯的優(yōu)越性。
2.2考慮建筑空間改造的可能
一般來講,建筑物上的剪力墻能直接影響到建筑的整體指標,而且對層間位移角和位移比以及扭轉周期都有很大的作用。而對一些小面積的餐廳及陽臺間的轉角墻來說,他確實不必要的設置,以便后期的餐廳和陽臺的連通使用(如圖1所示)。充分體現建筑功能的重塑性,優(yōu)化結構布置。
2.3餐廳廚房的結構布置
大中型公共建筑一般設置職工餐廳,這樣中式廚房的設置就需要結構做降板200mm左右,為設置排水溝預留條件,采用普通梁板結構時,由于次梁的降低使主梁梁高增加200的高度才能搭上次梁,致使本層層高增加,某工程在廚房使用大板結構不設次梁,僅降板即可,建筑層高不受影響,取得了良好的效果。
2.4注重設計的人文關懷
在設計衛(wèi)生間、廚房、儲藏室時,經常會設置半磚墻,如此一來,在布置次梁的時候,次梁就會比隔墻寬,這時只能將次梁寬出來的那部分偏向次要房間內部,才能確保主要空間的良好效果,一般大型房企都有類似的要求。
一般餐廳和客廳布置在相鄰的位置,客廳面寬較大而餐廳較小,整體空間形狀為異形樓板,若中間設置一根梁則可劃分為兩塊規(guī)則樓板,從結構受力分析是最優(yōu)方案,但是,業(yè)主裝修時發(fā)現這個梁對客廳裝修效果影響很大,如果我是業(yè)主的話,也是希望做成板底一平,本來住宅層高就低,重要空間盡量不做梁,直接做大板,異形板通過構造措施完全可以保證安全,以期提高使用空間。
2.5鋼筋配置
1)高層住宅樓都是設置的多個同樣的標準層,如果都按照最大的樓層來配制鋼筋就會造成很大的浪費,因此,應根據不同的層數和各層的具體變化來配置。具體的操作時,分別對框架梁和連梁進行編號,再列出相應的表格,每根梁根據各自的變化規(guī)律,按樓層配筋。
2)剪力墻結構中,連梁的跨高比若大于5,按照框架梁設計配筋①,以便減少箍筋的量;地下室的外墻配筋要注重抗裂控制,這個位置的配筋量需求大,對此,可以通過在外側底部1/3高度左右的設置附加鋼筋,并不需要全高配置底部所有的配筋量。
3)現在普遍使用三級鋼,在樓板較厚時,板最小配筋率取0.18%可減小樓板配筋量,樓板配筋計算采用塑性算法,在常規(guī)樓板計算時,支座附加降低很多,樓板的撓度裂縫也沒有問題。
結語:
總而言之,結構專業(yè)的精細化設計,就是在建設項目的設計過程中,對結構專業(yè)以及相關專業(yè)的要求進行全面而又細致的分析,做到有理有據,從最基礎的荷載選用,建筑模型的簡化,結構型式的確定,到節(jié)點構造的處理,在對現行規(guī)范規(guī)程透徹的理解下,為國家和社會提供安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工的建筑設計作品。
參考文獻:
[1]高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ3-2010.中國建筑工業(yè)出版社.
[2]建筑結構荷載設計規(guī)范GB50009-2012.中國建筑工業(yè)出版社.
[3]李國勝.多高層建筑基礎及地下室結構設計—附實例.中國建筑工業(yè)出版社.2011.