淺談混凝土主體結(jié)構(gòu)及地下室的優(yōu)化設(shè)計(jì)

黃忠

[摘要]本文分析了混凝土主體結(jié)構(gòu)及地下室的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探討主體結(jié)構(gòu)中梁，板，柱墻的合理布置及配筋優(yōu)化，地下室外墻的合理計(jì)算方法以及地下室頂板的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)形式。

[關(guān)鍵詞]主體結(jié)構(gòu);地下室;優(yōu)化設(shè)計(jì)? 文章編號(hào)：2095-4085（2019）05-0068-02

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，針對(duì)特定的項(xiàng)目會(huì)制定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)專業(yè)統(tǒng)一技術(shù)措施，對(duì)總的設(shè)計(jì)原則，荷載取值，材料選用，模型計(jì)算參數(shù)，結(jié)構(gòu)指標(biāo)，配筋要求等方面進(jìn)行把控，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，采取合理的計(jì)算方法，嚴(yán)格控制配筋要求對(duì)降低整個(gè)項(xiàng)目工程造價(jià)起到非常重要的作用。

本文結(jié)合以往實(shí)際工程，從主體結(jié)構(gòu)及地下室兩方面淺談混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些優(yōu)化方法。

1? 主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

（1）結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)中盡量充分利用墻柱承載能力，大柱網(wǎng)平面布置方式盡量采用單向次梁布置的方式。箍筋直徑與加密區(qū)箍筋間距可按規(guī)范最小規(guī)定設(shè)置。梁底筋多排時(shí)，50%底筋可不伸入支座。框架梁通長鋼筋根據(jù)抗震等級(jí)的最小等級(jí)直徑選用，次梁采用架立鋼筋，鋼筋使用原則在不影響排布的基礎(chǔ)上細(xì)而密，梁側(cè)構(gòu)造腰筋最小可用到10。梁施工圖繪制時(shí)應(yīng)多分化標(biāo)準(zhǔn)樓層，不能從底到天一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層包絡(luò)配筋。樓板鋼筋采用高強(qiáng)度的鋼筋，樓板的最小配筋率取0.15%和45f_t/f_y;的大值。樓板鋼筋底筋最小直徑可采用6mm，面筋最小采用8mm，如面筋有布置通長鋼筋，附加支座筋直徑可采用6mm，這里面也有與跨度匹配的問題，比如4.2m跨度的底筋用6就不合理。簡支端的負(fù)鋼筋長度可以是Lo/5，小省是省，積少成多。主體結(jié)構(gòu)梁板混凝土等級(jí)控制在C35以下，混凝土價(jià)格相對(duì)便宜，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)以減少鋼筋用量，但混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高越容易開裂，所以也不能太高。

（2）剪力墻除帶邊框的相關(guān)部位設(shè)置暗梁外，其余盡可能不設(shè)。住宅類建筑中應(yīng)避免使用短肢剪力墻，應(yīng)用跨高比小于2.5且梁高大于400的較強(qiáng)連梁與之相連約束后成為聯(lián)肢墻可不作為短肢墻，或者此時(shí)加大墻厚大于300使之具有較好的抗震性能也可不劃定為短肢墻，同時(shí)限制一字墻的使用，盡量在另一方向設(shè)置翼緣，盡量控制剪力墻小墻垛的數(shù)量和長度，盡量減少剪力墻暗柱的面積，剪力墻的形狀盡量布置成規(guī)整的L型，少用T字Z字型墻。構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱筋除轉(zhuǎn)折區(qū)外間距可按300控制，箍筋除規(guī)范注明的特殊剪力墻結(jié)構(gòu)有必為0.1外，均可按規(guī)范表中最小要求配置，也可以用墻身鋼筋替代，具體做法見16G101-1第77頁。

（3）電算時(shí)，荷載導(dǎo)入一定要準(zhǔn)確，不擅自放大，填充墻上門窗開洞面積較大時(shí)可扣除洞口的重量。計(jì)算地震作用下的層間位移時(shí)不考慮偶然偏心的影響。計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比時(shí)，采用剛性樓板假定，并考慮偶然偏心的影響。

2? 地下室的優(yōu)化

（1）地下室外墻計(jì)算的土壓力系數(shù)，無支護(hù)時(shí)取靜止土壓力0.5，有支護(hù)時(shí)應(yīng)乘0.66的系數(shù)折減取0.33，地下部分墻體鋼筋保護(hù)層按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》第4.1.7條規(guī)定：迎水面保護(hù)層不應(yīng)小于50mm，且在保護(hù)層內(nèi)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.3條規(guī)定增設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片。在這種情況下，很多設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行外墻裂縫驗(yàn)算時(shí)有效截面高度仍按保護(hù)層50mm計(jì)算，是不妥當(dāng)?shù)摹．?dāng)采取了雙向鋼筋網(wǎng)片后，計(jì)算保護(hù)層厚度至少可按30mm來取值，這對(duì)節(jié)省墻體配筋相當(dāng)明顯，而且結(jié)合眾多實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，地下室外墻幾乎沒有出現(xiàn)過水平裂縫。

（2）地下室頂板可采用加腋梁板及密肋樓蓋。傳統(tǒng)的主次梁樓蓋布置，使得荷載通過樓板傳遞給次梁，再由次梁以集中力傳遞給框架梁，從而使得框架梁跨中節(jié)點(diǎn)受力。其次由于次梁將板跨劃分的相對(duì)較小，使得頂板截面即使按構(gòu)造配筋所能提供的承載力都沒有得到充分發(fā)揮，鋼筋強(qiáng)度得不到有效利用。相比之下，框架梁以均布線荷載的形式受力會(huì)更經(jīng)濟(jì)合理。但是主梁+厚板的形式重量大，樓板翼緣貢獻(xiàn)不好界定從而使計(jì)算配筋也較大，而加腋大板框架梁體系的布置則是直接通過樓板以均布線荷載的形式傳遞給框架梁，而且加腋大板框架梁體系的布置不僅使材料的承載力充分發(fā)揮，同時(shí)通過端部加腋可有效控制截面配筋在經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)。密肋樓蓋則是利用厚板中的空腔扣除了部分混凝土重量及配筋，將鋼筋集中在空腔的肋部形成密肋梁，在跨度較大的地下室樓板區(qū)域或其他大跨度，板塊規(guī)則，荷載較大的情況，也能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3? 結(jié)論

主體結(jié)構(gòu)及地下室設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在當(dāng)前競爭日益激烈的建筑設(shè)計(jì)市場，擁有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)水平必然成為各設(shè)計(jì)院競標(biāo)成功的不二法寶，盡管如此，結(jié)構(gòu)安全的保證永遠(yuǎn)要放在第一位，不容疏忽。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].