住宅優化設計概述及實例分析

楊永輝 （皖新美麗鄉村發展有限責任公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

現今結構優化設計越來越受到結構設計人員和房地產管理的重視，因此，結構設計的任務越來越重，既要保證安全，又要做到經濟。目前，高層剪力墻住宅是結構優化設計的主要組成部分，結合筆者的結構設計經驗及房地產公司經歷，本文將以高層剪力墻住宅結構設計優化為研究對象，希望能總結出對住宅結構優化設計有幫助的一些方法或思路。

1 住宅優化設計總結

1.1 地下車庫柱網布置比選

地下車庫柱網布置是地下室方案設計的重要內容，其影響到車輛停放效率、地下室凈高、鋼筋混凝土用量，按照常出現的3種布置方案進行比較分析。

地下室柱網布置方案比較 表1

從表1可以看出，綜合停車舒適性和積極性兩者，選擇中柱網方案最為合適。另外，當地庫埋深處于抗浮的臨界值時，小柱網的層高低優勢就可以作為優化抗浮成本的很好思路。

1.2 地庫采用四級鋼比三級鋼節約

從表2可以看出，設計強度比：435/360=1.208，價格比：2570/2360=1.089，增加8.9%的價格卻增加了20.8%的設計強度。有分析認為地庫用四級鋼比三級鋼節約93元/m2。其實，地庫一般跨度大荷載大，采用強度更高的鋼筋更能發揮其強度作用，可以看出，這是一個最簡單易行的優化方法，輕松節約93元/m2的鋼筋含量。

鋼筋參數比較 表2

1.3 消防車荷載優化要點

以地庫頂板長7800mm、寬2400mm、覆土1.2m為例進行分析，該板屬單向板，根據規范[1]表5.1.1第8項：單向板樓蓋消防車活荷載標準值為35kN/m2。根據附錄B考慮覆土厚度對消防車荷載的折減：覆土厚度為1.2m，轉換為折算覆土厚度（1.7m）查表B.0.1得折減系數為0.76;據規范[1]5.1.2第3條：對單向板樓蓋主梁取折減系數0.6，對單向板樓蓋次梁取折減系數0.8；故：

①單向板樓蓋現澆板計算時，消防車活荷載取值為 35×0.76=26kN/m2；

②單向板樓蓋主梁計算時，消防車活荷載取值為35×0.76×0.6=16kN/m2，單向板樓蓋次梁計算時，消防車活荷載取值為35×0.76×0.8=22KN/m2。

綜上可見，地下室頂板優化核心在于兩個系數：①覆土厚度折減系數；②板、主梁、次梁各自折減系數，注意要分別計算。

1.4 布墻率經濟性評價

剪力墻的混凝土含量在地上結構中占比達51%[2]，是剪力墻結構優化設計的重中之重，剪力墻的布墻率是一個可以幫助我們評價剪力墻混凝土布置是否合理的參數。下面通過布墻率的物理含義進一步分析如何評價已設計的剪力墻布置是否經濟。根據軸壓比推導布墻率公式：

按照剪力墻結構單層重量1.5t/m2，軸壓比限值0.6計算，布墻率：

綜上，公式（2）可以作為對布墻率較簡便易行的經濟效益的評估方法。

2 優化實例分析

2.1 項目簡介

本項目位于安徽地區，層高2.9m，共34層，總高99.15m，剪力墻結構，抗震等級三級，是工程設計中常遇到的項目類型。通過細致的分析，對施工圖提出如下優化意見。

The findings and analysis in the above part could be concluded in two parts.The first one is the differences of male and female language in vocabulary.The second part is in language styles.

2.2 優化意見

①標準層廚房衛生間均為小房間，板跨均小于2m，原設計板厚取120mm，依據跨度的1/30計算的板厚只需要不到80mm，再考慮到埋管影響及防水要求將板設計略厚，可將板厚優化至100mm以節約鋼筋混凝土用量。

②主臥室板跨3500mm，原設計板配筋C8@200雙層雙向。對于板底筋，按照規范[3]8.5.1條計算配筋率，可得 ρmin=min{0.2；45×1.27/360=0.159},按 0.159%配C6@130可以滿足計算要求；對于板面筋，因為板受彎矩都在支座，可優化為分離配筋。

圖1 建筑立面圖

③剪力墻厚200mm，原設計底部加強區豎向配筋C12@200，底部加強區以上配筋C10@200?？蓪⒌撞考吧喜控Q向鋼筋均優化為C8@200，雖然規范[3]11.7.15條有規定：“豎向分部鋼筋直徑不宜小于10mm”，但實際工程中由于采用高強度鋼筋，當層高不大時仍可采用C8鋼筋[4]。

④某剪力墻邊緣構件原設計配筋如圖2，C10@150體積配箍率為1.26%，規范要求為1.28%，根據規范規定可以考慮計入30%的水平分布鋼筋的體積配箍率，但要注意箍筋搭接方式如圖3，故可優化至C8@120，節約了20%鋼筋。

圖2 邊緣構件配筋圖

圖3 邊緣構件水平分布筋搭接圖

⑤部分小跨度隔墻為120mm厚，原設計次梁為200寬，可優化為120寬，既可以節約混凝土用量又有利于建筑美觀。

⑥原設計梁板混凝土通高采用C30混凝土，由于上部剪力墻混凝土標號逐步降低，上部梁板的混凝土標號可以相應降低，優化后27層以上采用C25混凝土。

3 結論

結構優化設計是一項復雜的工作，首先我們要抓住主要內容，那就是地下室和剪力墻布置，其次就是要依據規范合理優化，既要抓住大頭，也不能忽略細節，總結意見如下：

①地下室建議采用7.8×（4.8+6.1）柱網；

②地庫建議采用四級鋼；

③正確采用兩個折減系數對地庫頂板荷載進行優化；

④依據布墻率公式對剪力墻平面布置進行合理性把控；

⑤按照規范最小配筋率優化構造配筋；

⑥依據規范相關條文優化配筋，如利用墻身水平鋼筋體積配箍率。