土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細(xì)節(jié)與優(yōu)化方案闡釋

李國娟

山東省環(huán)能設(shè)計院股份有限公司 山東濟南 250000

土木工程行業(yè)作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力，不僅能夠滿足民用建筑的相關(guān)要求，而且在很大程度上促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展。然而，在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，質(zhì)量的提高一直是研究人員難以克服的難題，無法滿足人們的進步要求。此外，土木工程行業(yè)的快速發(fā)展暴露出許多問題，這就要求專業(yè)人員繼續(xù)深入研究。促進土木工程行業(yè)的快速發(fā)展。

1 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

土木結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要從審美效果和實際情況出發(fā)，綜合考慮各種因素，確保環(huán)境保護的要求和外觀的前提下確保實用性和質(zhì)量，全面掌握土木工程數(shù)據(jù)和改進設(shè)計方案的可行性。一般來說，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計分為整體土建結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工資料計算編制、方案施工、覆蓋采暖通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等；不同土建結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)主要是土建工程的差異。劃分依據(jù)包括：1種不同的民用建筑材料：主體結(jié)構(gòu)：混凝土原材料、木材、混合材料、鋼筋、砌體等；2層及高度差：超高層、多層、高層、單層；3種不同的結(jié)構(gòu)形式：框架；氣缸、道路、桁架、剪力墻；四種不同用途：工業(yè)土木工程、民用土木工程。

2 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細(xì)節(jié)及優(yōu)化方案

2.1 工程實例

某工程項目，辦公樓，層數(shù)為6層，建筑面積為10000m2。結(jié)構(gòu)形式采用的是全現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)防烈度為7度，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計基本地震加速度為0．1g，框架抗震等級為三級。基礎(chǔ)持力層為強風(fēng)化巖石，修正后的地基承載力特征值為500kPa。基礎(chǔ)形式為柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高度為0．6m。對于本工程而言，制約工程質(zhì)量的主要因素為框架設(shè)計與獨立基礎(chǔ)兩方面，本文就這兩方面進行分析，盡量在降低工程造價的同時保證工程的安全性。

2.2 框架柱的優(yōu)化設(shè)計

在本次設(shè)計中，辦公樓采用框架結(jié)構(gòu)形式，首先，設(shè)計人員應(yīng)加強對框架柱的設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)對框架柱進行合理選擇，確保框架柱能夠滿足規(guī)范要求。在框架柱選擇中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程的實際情況對軸壓比等進行計算，得出合理的數(shù)值選出適合工程的框架柱。對于框架柱的設(shè)計而言，作為控制截面尺寸的關(guān)鍵因素之一，軸壓比尤其重要，考慮柱截面，不僅要避免截面過小，增加鋼筋的使用量，因此，通常保證軸壓比與其限值的比值接近0．8。通過對大量的土建工程建設(shè)進行分析，可知在框架柱進行計算時按雙偏壓進行計算比按單偏壓計算得出的數(shù)值略大，故在優(yōu)化框架柱的設(shè)計時，設(shè)計人員可先行利用單偏壓進行框架柱的計算，再利用雙偏壓進行檢驗，保證框架柱的選擇能降低工程成本，且滿足安全要求。在框架柱設(shè)計中還需注意：（1）框架柱縱筋可以采用大直徑鋼筋+小直徑鋼筋的配筋形式，以使實際配筋與計算或構(gòu)造要求配筋更接近，且大直徑鋼筋放置在角部。（2）計算框架柱的體積配箍率計算時，Acor應(yīng)為框架柱箍筋范圍內(nèi)的混凝土核心面積，而不是框架柱的截面面積。（3）抗震等級為三級時，截面400x400mm的框架柱箍筋最小直徑可為6（與基礎(chǔ)相連端為8）。（4）應(yīng)注明柱縱筋（直徑大于等于12mm）時，采用電渣壓力焊接。

2.3 框架梁的優(yōu)化設(shè)計

工作人員還應(yīng)對框架梁設(shè)計進行合理的優(yōu)化。這是由于當(dāng)前我國相關(guān)部門對建筑的抗震設(shè)計要求進行了明確規(guī)定，要求建筑的框架梁截面寬度應(yīng)大于或等于200mm，而高度與寬度的比例則應(yīng)小于或等于4，凈跨與框架梁截面的高度比也應(yīng)大于或等于4。因此，工作人員在對框架梁的截面尺寸進行設(shè)計時，必須對梁、柱在框架結(jié)構(gòu)中的關(guān)系進行綜合考慮后，再對截面尺寸進行確定。在對框架梁進行設(shè)計時，應(yīng)對其配筋率進行合理控制，將配筋率控制在1-1．8%之間，確保土建工程的經(jīng)濟效益。

2.4 獨立基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計

在土建工程的方案設(shè)計中，地基工程作為工程的核心基礎(chǔ)，成本造價投入也相對較高，多在工程整體造價的1/5左右，對此，建設(shè)工程為提高地基承載力，降低工程造價投入，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計非常重要。在對工程建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，按地基承載力特征值確定底面積時，傳至基礎(chǔ)底面上的作用效應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合值，而不是采用承載能力極限狀態(tài)下的基本組合值，合理的將基礎(chǔ)底面積控制在相應(yīng)范圍，減少鋼筋用量。除此外，優(yōu)化獨立基礎(chǔ)設(shè)計時，可對地基承載力合理修正。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011第5．2．4條規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)的寬度應(yīng)大于3m或者埋置深度大于0．5m時，從載荷試驗或者其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值應(yīng)進行修正。使用修正后的承載力特征值，能夠有效減少工程的基礎(chǔ)的面積。在工程建設(shè)中，建設(shè)方為加快工程進度，設(shè)計人員無奈之下采用保守的經(jīng)驗值作為地基承載力特征值，造成基礎(chǔ)面積的增大，在施工中需要更多的鋼筋，增加了造價成本。

2.5 優(yōu)化框架梁的設(shè)計

在我國建筑設(shè)計中，國家現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計規(guī)范對框架梁的截面尺寸規(guī)定如下：在土建工程設(shè)計中，截面寬度應(yīng)不小于200mm，截面的高度于寬度相比應(yīng)不大于4:1，凈跨與截面高度應(yīng)不小于4:1。設(shè)計人員進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在框架梁的截面尺寸的選擇上，應(yīng)對框架梁、柱等在框架間的關(guān)系進行綜合考慮，框架梁的高度與跨度比應(yīng)保持在1/10-1/12之間。在一般工程項目中，梁配筋率控制在1．0%-1．8%間即可保證工程質(zhì)量，提高土建工程的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，為使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，應(yīng)當(dāng)針對結(jié)構(gòu)中的一些細(xì)節(jié)進行優(yōu)化。本文以某房屋建筑工程為例，從框架柱、框架梁和基礎(chǔ)三個方面，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，該工程的鋼筋用量大幅度減少，工程造價顯著降低，經(jīng)濟效益明顯。