抗震地區保障性用房結構限額設計

□文/饒 暉 常鳳崗 何率真 孫受益

□常鳳崗、何率真、孫受益/天津市城市規劃設計研究院。

抗震地區保障性用房結構限額設計

□文/饒 暉 常鳳崗 何率真 孫受益

設計階段對于建設項目投資的多少起著決定性的作用，因此在設計階段進行限額設計對于節約建設資金、控制投資有重要意義。高層住宅建筑工程設計過程中應進行多方案設計比較，選擇最佳方案優化設計，重視概念設計、合理選擇設計參數、對結構計算指標準確判斷其合理性，注重設計細節，以確保在保證安全適用、方便施工、經濟合理的前提下達到控制建筑成本的目標。

抗震；高層住宅；建筑成本；限額；設計

近年來，各地都在大規模地進行保障性用房的建設，政府基于保障低收入人群基本居住條件考慮，對此類建設項目提出了規劃條件、戶型、成本的限制，對建筑成本的經濟性控制提出了更高的要求，投資控制成為工程建設的重要內容。據國際上普遍分析認定，工程建設項目的設計費占總投資的1%，但對工程造價實際影響程度卻占75%以上，這說明設計階段是控制工程造價的關鍵。

1 限額設計

限額設計就是按照批準的可行性研究及投資估算控制初步設計，按照批準的初步設計總概算控制施工圖設計，同時各專業在保證達到使用功能的前提下，按照分配的投資限額控制設計，嚴格控制技術設計和施工圖設計的不合理變更，保證總投資限額不被突破。限額設計控制包含縱向控制和橫向控制體系。縱向控制體系中，設計人員在初步設計中要重視方案的選擇，在施工圖設計階段要嚴格按照批準的初步設計所確定的原則、范圍、內容、項目和投資額進行設計，與經濟管理人員密切配合，做到技術與經濟的統一。

2 限額設計要點

限額設計的控制指標分為經濟性技術指標和造價指標。經濟性技術指標即為保證建筑安全性的前提下設計成果的經濟性而制定的技術上不應突破的限制值，如建筑結構鋼筋含量、混凝土含量。造價指標即為滿足投資或造價的要求限定的成本限制值，如單方造價。

2.1 方案設計階段

1）結構體系的選型。高層住宅建筑是保障房必然選擇。住宅作為一種特殊產品，要求結構設計應根據房屋的建造地點、平立面體形、層數多少，在滿足安全性、適用性、舒適性要求的前提下采用經濟合理的結構體系。高層居住建筑一般要求在有效的占地范圍內爭取更多的建筑面積，剪力墻結構形式使房間內簡潔明快，承重墻與分隔墻結合，有效使用空間大，并具有整體性強、側向剛度大、抗側性能好、用鋼量少、造價低等優點，能夠很好的保證結構的抗震、抗風性能。

2）結構方案的制定。結構設計應注重概念設計，結合工程實際情況與各專業充分協商，力求結構體系受力明確、傳力簡捷、平面和豎向規則。

限額設計指標中的鋼筋、混凝土含量取決于建筑物體形系數、平面布置、外檐形式等。保障性用房、經濟適用房一般為小開間、小戶型房型，面積指標緊張，為了在有限的平面內合理布置滿足建筑各項功能的房間，常常造成建筑平面布置外墻墻體拐角多、外墻總長度過長、外墻轉角設置角窗、平面里出外進甚至有較深的凹凸，當樓、電梯與較深的凹凸平面連續布置，還會造成樓層平面出現大缺口。結構設計應在方案階段及時與建筑專業協調，在保證建筑使用功能及建筑立面要求的前提下盡可能保證結構形體的規則性。比如建筑平面出現較多外墻拐角時，宜結合建筑立面利用陽臺或空調板設置立面可見的連接梁，則較小凹角處可不布置混凝土墻體；樓層平面出現大缺口的復雜體形，造成各部分難以保證整體協同工作，如果伸出長度較大時問題更加突出，為了保證各部分整體變形協調，可配合建筑立面設置連接梁或連接板；如果建筑的高寬比遠遠大于規范建議的限值時，可結合建筑凸出的房間加大其面寬，使之不小于建筑總面寬的一半等。方案配合工作應在方案階段完成，這樣可避免后期設計的盲目性及反復性。

3）基礎方案的確定。地基基礎方案的合理與否對房屋造價影響較大，更需要多方案的經濟比較。天津地處抗震設防烈度七度區，富含深厚軟土層的軟土地基，地下水位高，建筑場地類別III類，天然地基很難滿足高層建筑變形要求，為有效控制建筑物的沉降，常選用樁基礎。樁基礎的投資較大，最大限度地減少樁基礎的投資最好辦法是控制墻量和墻長，這樣既可有效減輕結構墻體自重、降低建筑荷載控制樁數，又能把樁合理地直接布置在墻下，形成墻下承臺梁加抗水板形式的基礎，最大限度地發揮樁的作用，減少荷載通過基礎承臺梁間接傳力途徑，承臺梁及抗水板按照構造要求進行設計，較好地控制基礎的資金投入。

2.2 施工圖設計階段

1）影響結構設計經濟性參數的選用。

（1）單層平面結構墻率的控制。16～28層住宅底層剪力墻截面總面積與單層樓層面積之比大約為小開間（3～4m）的 6%～8%，大開間（7～8m）的 4%～6%。

（2）剪力墻長度的控制。墻肢不應為了控制墻率而過小、瑣碎，宜滿足一般剪力墻的長度要求，當采用φ600mm的樁時，除了需要加強的部位，墻長宜控制在2.1～2.5m。

（3）盡量控制建筑高寬比不要超過規范限值，當超過規范限值時不宜過多，超限值宜控制在30%以內。

（4）需考慮業主入住后的二次裝修荷載0.6～1.0kN/m2。

2）結構計算指標的判斷和調整。高層建筑抗震設計中要重視概念設計，在目前計算機和計算軟件廣泛應用的條件下，設計不能陷入只憑計算的誤區，對結構分析軟件計算結果設計人員應根據結構設計概念及工程經驗進行分析判斷。

運用工程經驗對計算機軟件的計算結果進行合理性判斷，包括控制建筑單位面積的重量、結構自振周期、結構樓層剪力、結構整體位移及位移比、振型形態和位移形態、超限指標是否在合理范圍內。高層建筑一般的重量在15～17kN/m2左右；結構自振周期大小與剛度的平方根成反比，與結構質量的平方根成正比，剪力墻結構的第一平動周期大致為T1=（0.04～0.08）N（N為樓層數）；結構底層剪重比不應小于規范最小限值要求；結構彈性層間位移角在樓板平面內剛度無限大的假定下宜為1/1100～1/1300范圍，因位移與結構的總體剛度有關，計算位移越小結構的總體剛度越大，則地震作用越大，如果計算位移偏小可適當取消部分剪力墻或較小墻、梁的截面尺寸，以達到較小結構整體剛度的目的。振型曲線及位移曲線宜連續光滑。注意軸壓比、剛重比、剪重比、周期比、位移比不應大于規范限值要求。當上述指標均控制在合理數值范圍內，則用于結構設計的計算結果適宜。當結構計算完畢后還應對構件配筋的合理性進行分析判斷，分析構件的配筋值是否符合構件的受力特性；對計算結果顯示的構件超限顯示信息加以分析，如構件抗剪截面不足、構件超筋、受壓區高度超限結果都會加以顯示，當構件抗剪截面不足情況控制在5%范圍內，可以認為滿足設計要求，當構件超筋、受壓區高度超限一定要進行調整。設計較為合理的結構，不應有太多的超限截面，基本上能滿足規范的各項要求。

3）注意細節設計。如為了省事，不論配筋相差多大、不論層數多少都對邊緣構件、梁構件等進行大量合并，以大值蓋小值，不僅造成了較大的浪費，也使得一些可預控的抗側力構件承載力發生轉移變成不可預控；再比如樓板構件一般均為雙向板，雙向板負筋的配筋長度為較小跨度（凈跨/4）的，而許多人都設計為（軸跨/4），這些都應該適當合理的歸并計算結果。設計中還應注意墻體分布筋配筋率取值，墻體設計的配筋率不宜高于計算配筋率取值過多，因墻體配筋量所占比重很大，所以盡量使設計結果與計算結果保持一致。施工圖的最終設計成果體現了設計人員的設計工作水平，有時對外的影響力甚至代表了一個單位的設計能力。

3 結語

限額設計并不是意謂著以犧牲結構安全儲備的方法來單純考慮節約投資，而是設計人員在設計的每個階段、每個環節做出多種方案的比較，遴選優良方案，優化設計的過程，它包含了尊重科學、尊重實際、實事求是、精心設計和保證設計科學性的實際內容，也是節約社會資源的低碳設計。

TU318

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1008-3197（2011）06-60-02

2011-10-11

饒 暉/女，1967年出生，高級工程師，工學學士，天津市城市規劃設計研究院，從事結構設計工作。

□常鳳崗、何率真、孫受益/天津市城市規劃設計研究院。