房屋建筑結構優化設計探析

楊 崗

(甘肅省工業與民用建筑設計院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

在房屋建筑工程項目建設中，切實做好結構優化設計極為必要，如果房屋建筑結構方面出現偏差問題，則必然會嚴重影響到后續房屋建筑的整體構建以及應用效果。伴隨著當前房屋建筑結構復雜性的不斷提升，相應結構設計難度同樣也正在不斷加大，極容易在多個方面出現偏差問題，而任何細微偏差問題都很可能帶來不利危害和影響。基于此，在房屋建筑結構優化設計中加強重視程度至關重要，要求從多個角度入手予以嚴格把關控制。定西綠洲小鎮項目在各個單體建筑結構設計方面取得了不錯成效，優化設計效果較為突出，有效保障了相應房屋建筑結構體系的穩定性和可靠性，現報告如下。

1 項目概況

定西綠洲小鎮項目位于定臨公路過境路段以東、濱河西路以西、南側為定西市安定區南川9年制學校、鳳翔幼兒園，背靠南山公園，地理位置優越。項目總用地為139 728.20m2，約合209.59畝，地上計容建筑面積34.57萬m2，其中一期已經建設8.73萬m2，二期建設25.84萬m2。小區主要由住宅，商業配套、幼兒園等組成，本項目總體規劃規模是3 325戶(其中已建855戶)，居住人口10 640人。

在定西綠洲小鎮項目建設中，地上構筑物是比較關鍵的構成部分，也是直接決定后續項目應用價值的關鍵所在，在前期規劃設計環節同樣也引起了高度重視，其中主要涉及到的構筑物24個，由18棟高層住宅和沿街商業網點、主入口商業、公共配套、幼兒園以及地下停車庫組成。建筑布置均衡有序，高層建筑整體分布均衡，且保證每棟建筑都有較好的視野和采光條件。建筑群圍合成不同的中心庭院、組團綠化等，共同組成精致靜謐的居住氛圍， 形成具有活力的城市居住功能空間。在這些具體構筑物的建設中，高度關注相應結構設計工作成為重中之重，要確保結構體系設計較為合理可行，既能夠滿足后續項目施工建設訴求，同樣也可以較好實現項目應用價值的體現，達到最優建筑物建設效果。

具體到定西綠洲小鎮項目中高層住宅結構設計中，設計人員嚴格按照房屋建筑結構設計標準和要求，考慮到該項目自身實際狀況，最終確定了最為適宜合理的結構設計方案，最終取得了較為理想的設計成效，按照該設計方案構建的住宅項目取得了較好的效果，具備較高的應用價值。其中主要涉及到了18個高層住宅單體建筑，具體情況如下表1所示。

表1 高層住宅結構設計基本狀況

續表

2 房屋建筑結構優化設計要點

2.1 明確設計依據

房屋建筑結構設計工作的落實應該首先從依據著手，確保該設計依據符合相關要求，注意對相關設計人員提供可靠指導，進而避免在后續結構設計中出現偏差問題。基于設計依據方面的明確和選定而言，設計人員應該重點考慮到房屋建筑結構面臨的所有影響因素，尤其是對于可能干擾房屋建筑結構安全性和耐久性的各個因素，更是需要重點分析明確，由此指導后續房屋建筑結構優化設計工作。為了保障相應設計的依據較為準確全面，除了要全面掌握所有有待考慮的參數信息外，往往還需要重點從項目所在地的相關資料入手，進行全方位調查分析，由此更好形成準確指導效果。比如在房屋建筑結構設計中應該充分考慮到基本風壓、基本雪壓、抗震設防烈度、標準凍深等基本信息，由此更好實現房屋建筑基礎結構以及上部結構的優化設計，避免在這些不利影響因素下出現受損問題。此外，對于房屋建筑的分類等級也需要予以明確，只有所有分類等級得到確定，才能夠更好確保后續結構設計工作較為科學合理，避免了可能出現的設計不到位現象。比如，針對房屋建筑結構安全等級、地基基礎設計等級、抗震設防類別以及抗震等級等，都需要予以明確，以此形成較為理想的優化指導效果。

在定西綠洲小鎮項目中房屋建筑結構的優化設計中，設計人員在首先明確了使用年限為50年的這一目標后，重點調查了解所有相關信息資料，比如基本風壓0.30kN/m2(50年一遇)；建筑高度大于60m時承載力設計時風荷載效應增大系數取1.1；基本雪壓0.15kN/m2(50年一遇)；抗震設防烈度7°，0.15g,第三組場地類別為Ⅱ類，特征周期0.45s；1月平均最低氣溫0.6℃，7月平均最高氣溫24.9℃；標準凍深0.98m，地表有季節性凍土，凍結最大深度1.35m。從該小區中所有高層住宅的分類等級上來看，其建筑結構安全等級二級；高層及與高層相連的裙房商業及地庫地基基礎設計等級為乙級；抗震設防類別幼兒園為乙類；各高層住宅建筑高度大于80m時剪力墻抗震等級二級，不大于80m時剪力墻抗震等級三級；建筑耐火等級為一級。在此基礎上，設計人員重點依托《建筑結構可靠性設計統一標準GB 50068-2018》、《混凝土結構設計規范 GB50010-2010(2015版)》、《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范JGJ6-2011》等主要標準，實現了對于后續具體房屋建筑結構設計任務的優化落實，避免了在任何方面出現的結構設計不合理問題。

2.2 地基基礎設計

在房屋建筑結構優化設計中，地基基礎設計同樣也是比較重要的任務， 如果地基基礎設計不當，則必然會嚴重影響到最終整體結構的安全性和穩定性，成為當前房屋建筑結構設計的難點和重點。為了確保房屋建筑地基基礎結構設計較為科學合理，設計人員往往需要首先加大對現場環境的勘察分析，以促使現場環境能夠和地基基礎結構形成良好的適應性，解決因地基基礎結構設計不當出現的嚴重偏差問題。因為房屋建筑所處區域內的很多因素都會嚴重影響到地基基礎結構的穩定性，進而也就需要進行全面詳細地把關控制。 比如場地地層狀況、水文地質狀況、腐蝕性因素等，都會直接影響到地基基礎結構的穩定性，應該在房屋建筑結構優化設計中予以充分考慮。在綜合考慮影響因素的基礎上，設計人員還要重點圍繞地基基礎結構的選型以及具體布置狀況進行綜合分析，以便促使地基基礎結構可以在發揮應有穩定性保障作用的同時，降低后續施工處理的難度和壓力，成為優化重點。

在定西綠洲小鎮項目房屋建筑結構中地基基礎的優化設計中，設計人員同樣也重點考慮到了現場各個相關因素帶來的影響，對于各個地層狀況以及水文地質狀況進行了綜合分析評估，由此明確了地基基礎結構設計處理的基本要求。比如設計人員結合相關勘察資料發現，場地內地層主要第四系沖洪積層及第三系基巖組成，現按巖性自上而下分述如下。①層填土(Q4ml)、②層黃土狀粉土(Q4al+pl)、②1層黃土狀粉土(Q4al+pl)、②2層中粗砂(Q4al+pl)、③層礫砂(Q4al+pl)、④層泥巖(N)。針對這些不同地層構成部分進行的野外原位測試和室內試驗結果進行分析，由此確定了相應場地地基巖土承載力特征值以及變形(壓縮)模量，具體如下表2所示。在此基礎上，建筑結構設計人員還重點分析明確了相應場地地下水以及土壤產生的腐蝕性狀況，結果發現，場地地下水對混凝土結構具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性；場地土對混凝土結構具有弱腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結構具有微腐蝕性，進而針對相應材料進行了必要防護。綜合上述各方面因素，定西綠洲小鎮項目中的住宅基礎結構主要采取筏板基礎或獨立基礎，由此確保了相應基礎結構的穩定性和可靠性。

表2 場地地基巖土承載力特征值以及變形(壓縮)模量

2.3 上部結構設計

在房屋建筑結構優化設計中，上部結構設計同樣也是比較關鍵的任務，不僅關系到結構體系的穩定性，同時還關系到后續住宅項目的應用狀況，要求設計人員能夠結合各方面情況進行綜合設計，力求提升住宅項目的居住價值。比如，在上部結構設計中除了要考慮到整個建筑結構體系的抗震性能以及承載能力外，還應該重點從戶型入手，確保戶型布置合理得當，將房屋建筑內部空間的作用價值發揮到最大。結合當前房屋建筑上部結構設計工作的開展，剪力墻結構的布置應用比較常見，能夠較好實現對于上部結構應用價值的提升。對于上部結構中的嵌固層也需要嚴格把關控制，確保設計處理科學合理，避免對整個房屋建筑結構體系產生不利影響。

在定西綠洲小鎮項目房屋建筑上部結構設計中，設計人員除了高度關注相關穩定性和安全性訴求外，還要重點考慮到用戶對戶型方面的要求，基于不同戶型設置了不同的剪力墻結構體系，由此實現了較強的住宅實用性(如表3)。本項目中的高層住宅均采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，屬A級高度的高層建筑；樓蓋均采用現澆鋼筋混凝土梁板式樓蓋；各高層住宅樓結構嵌固部位取地下一層頂板，板厚180mm，雙層雙向配筋，無地下室的其余各樓嵌固部位取在基礎頂面。

表3 戶型樣式構成

3 結 語

綜上所述，在房屋建筑結構設計中，因為當前結構體系更為復雜，為了達到較為理想的優化設計效果，設計人員應該重點明確相關設計標準和依據，進而圍繞著房屋建筑的地基基礎結構以及上部結構進行優化設計，力求更好地增強房屋建筑結構設計實效性和可靠性，消除結構方面的隱患。