浅谈混凝土主体结构及地下室的优化设计
来源:用户上传
作者:
[摘要]本文分析了混凝土主体结构及地下室的优化设计，结合工程设计经验，探讨主体结构中梁，板，柱墙的合理布置及配筋优化，地下室外墙的合理计算方法以及地下室顶板的经济结构形式。
[关键词]主体结构;地下室;优化设计 文章编号：2095-4085（2019）05-0068-02
在建筑结构设计中，针对特定的项目会制定相应的结构专业统一技术措施，对总的设计原则，荷载取值，材料选用，模型计算参数，结构指标，配筋要求等方面进行把控，为结构优化设计奠定基础。选择合适的结构形式，采取合理的计算方法，严格控制配筋要求对降低整个项目工程造价起到非常重要的作用。
本文结合以往实际工程，从主体结构及地下室两方面浅谈混凝土结构设计中的一些优化方法。
1 主体结构的优化
（1）结构柱网中尽量充分利用墙柱承载能力，大柱网平面布置方式尽量采用单向次梁布置的方式。箍筋直径与加密区箍筋间距可按规范最小规定设置。梁底筋多排时，50%底筋可不伸入支座。框架梁通长钢筋根据抗震等级的最小等级直径选用，次梁采用架立钢筋，钢筋使用原则在不影响排布的基础上细而密，梁侧构造腰筋最小可用到10。梁施工图绘制时应多分化标准楼层，不能从底到天一个标准层包络配筋。楼板钢筋采用高强度的钢筋，楼板的最小配筋率取0.15%和45ft/fy;的大值。楼板钢筋底筋最小直径可采用6mm，面筋最小采用8mm，如面筋有布置通长钢筋，附加支座筋直径可采用6mm，这里面也有与跨度匹配的问题，比如4.2m跨度的底筋用6就不合理。简支端的负钢筋长度可以是Lo/5，小省是省，积少成多。主体结构梁板混凝土等级控制在C35以下，混凝土价格相对便宜，在此基础上适当提高混凝土强度等级以减少钢筋用量，但混凝土强度等级越高越容易开裂，所以也不能太高。
（2）剪力墙除带边框的相关部位设置暗梁外，其余尽可能不设。住宅类建筑中应避免使用短肢剪力墙，应用跨高比小于2.5且梁高大于400的较强连梁与之相连约束后成为联肢墙可不作为短肢墙，或者此时加大墙厚大于300使之具有较好的抗震性能也可不划定为短肢墙，同时限制一字墙的使用，尽量在另一方向设置翼缘，尽量控制剪力墙小墙垛的数量和长度，尽量减少剪力墙暗柱的面积，剪力墙的形状尽量布置成规整的L型，少用T字Z字型墙。构造边缘构件的纵筋除轉折区外间距可按300控制，箍筋除规范注明的特殊剪力墙结构有必为0.1外，均可按规范表中最小要求配置，也可以用墙身钢筋替代，具体做法见16G101-1第77页。
（3）电算时，荷载导入一定要准确，不擅自放大，填充墙上门窗开洞面积较大时可扣除洞口的重量。计算地震作用下的层间位移时不考虑偶然偏心的影响。计算扭转位移比时，采用刚性楼板假定，并考虑偶然偏心的影响。
2 地下室的优化
（1）地下室外墙计算的土压力系数，无支护时取静止土压力0.5，有支护时应乘0.66的系数折减取0.33，地下部分墙体钢筋保护层按《地下工程防水技术规范》第4.1.7条规定：迎水面保护层不应小于50mm，且在保护层内按《混凝土结构设计规范》第8.2.3条规定增设双向钢筋网片。在这种情况下，很多设计人员在进行外墙裂缝验算时有效截面高度仍按保护层50mm计算，是不妥当的。当采取了双向钢筋网片后，计算保护层厚度至少可按30mm来取值，这对节省墙体配筋相当明显，而且结合众多实际工程经验，地下室外墙几乎没有出现过水平裂缝。
（2）地下室顶板可采用加腋梁板及密肋楼盖。传统的主次梁楼盖布置，使得荷载通过楼板传递给次梁，再由次梁以集中力传递给框架梁，从而使得框架梁跨中节点受力。其次由于次梁将板跨划分的相对较小，使得顶板截面即使按构造配筋所能提供的承载力都没有得到充分发挥，钢筋强度得不到有效利用。相比之下，框架梁以均布线荷载的形式受力会更经济合理。但是主梁+厚板的形式重量大，楼板翼缘贡献不好界定从而使计算配筋也较大，而加腋大板框架梁体系的布置则是直接通过楼板以均布线荷载的形式传递给框架梁，而且加腋大板框架梁体系的布置不仅使材料的承载力充分发挥，同时通过端部加腋可有效控制截面配筋在经济合理的范围内。密肋楼盖则是利用厚板中的空腔扣除了部分混凝土重量及配筋，将钢筋集中在空腔的肋部形成密肋梁，在跨度较大的地下室楼板区域或其他大跨度，板块规则，荷载较大的情况，也能产生较好的经济效益。
3 结论
主体结构及地下室设计是建筑结构设计中至关重要的环节，也是结构优化设计的重点。在当前竞争日益激烈的建筑设计市场，拥有强大的结构优化设计水平必然成为各设计院竞标成功的不二法宝，尽管如此，结构安全的保证永远要放在第一位，不容疏忽。
参考文献：
[1]JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[2]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15005185.htm
