房屋建筑结构优化设计探析
时间：2023-01-23 16:50:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
杨 岗
(甘肃省工业与民用建筑设计院有限公司，甘肃 兰州 730000)
在房屋建筑工程项目建设中，切实做好结构优化设计极为必要，如果房屋建筑结构方面出现偏差问题，则必然会严重影响到后续房屋建筑的整体构建以及应用效果。伴随着当前房屋建筑结构复杂性的不断提升，相应结构设计难度同样也正在不断加大，极容易在多个方面出现偏差问题，而任何细微偏差问题都很可能带来不利危害和影响。基于此，在房屋建筑结构优化设计中加强重视程度至关重要，要求从多个角度入手予以严格把关控制。定西绿洲小镇项目在各个单体建筑结构设计方面取得了不错成效，优化设计效果较为突出，有效保障了相应房屋建筑结构体系的稳定性和可靠性，现报告如下。
定西绿洲小镇项目位于定临公路过境路段以东、滨河西路以西、南侧为定西市安定区南川9年制学校、凤翔幼儿园，背靠南山公园，地理位置优越。项目总用地为139 728.20m2，约合209.59亩，地上计容建筑面积34.57万m2，其中一期已经建设8.73万m2，二期建设25.84万m2。小区主要由住宅，商业配套、幼儿园等组成，本项目总体规划规模是3 325户(其中已建855户)，居住人口10 640人。
在定西绿洲小镇项目建设中，地上构筑物是比较关键的构成部分，也是直接决定后续项目应用价值的关键所在，在前期规划设计环节同样也引起了高度重视，其中主要涉及到的构筑物24个，由18栋高层住宅和沿街商业网点、主入口商业、公共配套、幼儿园以及地下停车库组成。建筑布置均衡有序，高层建筑整体分布均衡，且保证每栋建筑都有较好的视野和采光条件。建筑群围合成不同的中心庭院、组团绿化等，共同组成精致静谧的居住氛围， 形成具有活力的城市居住功能空间。在这些具体构筑物的建设中，高度关注相应结构设计工作成为重中之重，要确保结构体系设计较为合理可行，既能够满足后续项目施工建设诉求，同样也可以较好实现项目应用价值的体现，达到最优建筑物建设效果。
具体到定西绿洲小镇项目中高层住宅结构设计中，设计人员严格按照房屋建筑结构设计标准和要求，考虑到该项目自身实际状况，最终确定了最为适宜合理的结构设计方案，最终取得了较为理想的设计成效，按照该设计方案构建的住宅项目取得了较好的效果，具备较高的应用价值。其中主要涉及到了18个高层住宅单体建筑，具体情况如下表1所示。
表1 高层住宅结构设计基本状况
续表
2.1 明确设计依据
房屋建筑结构设计工作的落实应该首先从依据着手，确保该设计依据符合相关要求，注意对相关设计人员提供可靠指导，进而避免在后续结构设计中出现偏差问题。基于设计依据方面的明确和选定而言，设计人员应该重点考虑到房屋建筑结构面临的所有影响因素，尤其是对于可能干扰房屋建筑结构安全性和耐久性的各个因素，更是需要重点分析明确，由此指导后续房屋建筑结构优化设计工作。为了保障相应设计的依据较为准确全面，除了要全面掌握所有有待考虑的参数信息外，往往还需要重点从项目所在地的相关资料入手，进行全方位调查分析，由此更好形成准确指导效果。比如在房屋建筑结构设计中应该充分考虑到基本风压、基本雪压、抗震设防烈度、标准冻深等基本信息，由此更好实现房屋建筑基础结构以及上部结构的优化设计，避免在这些不利影响因素下出现受损问题。此外，对于房屋建筑的分类等级也需要予以明确，只有所有分类等级得到确定，才能够更好确保后续结构设计工作较为科学合理，避免了可能出现的设计不到位现象。比如，针对房屋建筑结构安全等级、地基基础设计等级、抗震设防类别以及抗震等级等，都需要予以明确，以此形成较为理想的优化指导效果。
在定西绿洲小镇项目中房屋建筑结构的优化设计中，设计人员在首先明确了使用年限为50年的这一目标后，重点调查了解所有相关信息资料，比如基本风压0.30kN/m2(50年一遇)；
建筑高度大于60m时承载力设计时风荷载效应增大系数取1.1；
基本雪压0.15kN/m2(50年一遇)；
抗震设防烈度7°，0.15g,第三组场地类别为Ⅱ类，特征周期0.45s；
1月平均最低气温0.6℃，7月平均最高气温24.9℃；
标准冻深0.98m，地表有季节性冻土，冻结最大深度1.35m。从该小区中所有高层住宅的分类等级上来看，其建筑结构安全等级二级；
高层及与高层相连的裙房商业及地库地基基础设计等级为乙级；
抗震设防类别幼儿园为乙类；
各高层住宅建筑高度大于80m时剪力墙抗震等级二级，不大于80m时剪力墙抗震等级三级；
建筑耐火等级为一级。在此基础上，设计人员重点依托《建筑结构可靠性设计统一标准GB 50068-2018》、《混凝土结构设计规范 GB50010-2010(2015版)》、《高层建筑筏形与箱形基础技术规范JGJ6-2011》等主要标准，实现了对于后续具体房屋建筑结构设计任务的优化落实，避免了在任何方面出现的结构设计不合理问题。
2.2 地基基础设计
在房屋建筑结构优化设计中，地基基础设计同样也是比较重要的任务， 如果地基基础设计不当，则必然会严重影响到最终整体结构的安全性和稳定性，成为当前房屋建筑结构设计的难点和重点。为了确保房屋建筑地基基础结构设计较为科学合理，设计人员往往需要首先加大对现场环境的勘察分析，以促使现场环境能够和地基基础结构形成良好的适应性，解决因地基基础结构设计不当出现的严重偏差问题。因为房屋建筑所处区域内的很多因素都会严重影响到地基基础结构的稳定性，进而也就需要进行全面详细地把关控制。
比如场地地层状况、水文地质状况、腐蚀性因素等，都会直接影响到地基基础结构的稳定性，应该在房屋建筑结构优化设计中予以充分考虑。在综合考虑影响因素的基础上，设计人员还要重点围绕地基基础结构的选型以及具体布置状况进行综合分析，以便促使地基基础结构可以在发挥应有稳定性保障作用的同时，降低后续施工处理的难度和压力，成为优化重点。
在定西绿洲小镇项目房屋建筑结构中地基基础的优化设计中，设计人员同样也重点考虑到了现场各个相关因素带来的影响，对于各个地层状况以及水文地质状况进行了综合分析评估，由此明确了地基基础结构设计处理的基本要求。比如设计人员结合相关勘察资料发现，场地内地层主要第四系冲洪积层及第三系基岩组成，现按岩性自上而下分述如下。①层填土(Q4ml)、②层黄土状粉土(Q4al+pl)、②1层黄土状粉土(Q4al+pl)、②2层中粗砂(Q4al+pl)、③层砾砂(Q4al+pl)、④层泥岩(N)。针对这些不同地层构成部分进行的野外原位测试和室内试验结果进行分析，由此确定了相应场地地基岩土承载力特征值以及变形(压缩)模量，具体如下表2所示。在此基础上，建筑结构设计人员还重点分析明确了相应场地地下水以及土壤产生的腐蚀性状况，结果发现，场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性；
场地土对混凝土结构具有弱腐蚀性；
对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性，进而针对相应材料进行了必要防护。综合上述各方面因素，定西绿洲小镇项目中的住宅基础结构主要采取筏板基础或独立基础，由此确保了相应基础结构的稳定性和可靠性。
表2 场地地基岩土承载力特征值以及变形(压缩)模量
2.3 上部结构设计
在房屋建筑结构优化设计中，上部结构设计同样也是比较关键的任务，不仅关系到结构体系的稳定性，同时还关系到后续住宅项目的应用状况，要求设计人员能够结合各方面情况进行综合设计，力求提升住宅项目的居住价值。比如，在上部结构设计中除了要考虑到整个建筑结构体系的抗震性能以及承载能力外，还应该重点从户型入手，确保户型布置合理得当，将房屋建筑内部空间的作用价值发挥到最大。结合当前房屋建筑上部结构设计工作的开展，剪力墙结构的布置应用比较常见，能够较好实现对于上部结构应用价值的提升。对于上部结构中的嵌固层也需要严格把关控制，确保设计处理科学合理，避免对整个房屋建筑结构体系产生不利影响。
在定西绿洲小镇项目房屋建筑上部结构设计中，设计人员除了高度关注相关稳定性和安全性诉求外，还要重点考虑到用户对户型方面的要求，基于不同户型设置了不同的剪力墙结构体系，由此实现了较强的住宅实用性(如表3)。本项目中的高层住宅均采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，属A级高度的高层建筑；
楼盖均采用现浇钢筋混凝土梁板式楼盖；
各高层住宅楼结构嵌固部位取地下一层顶板，板厚180mm，双层双向配筋，无地下室的其余各楼嵌固部位取在基础顶面。
表3 户型样式构成
综上所述，在房屋建筑结构设计中，因为当前结构体系更为复杂，为了达到较为理想的优化设计效果，设计人员应该重点明确相关设计标准和依据，进而围绕着房屋建筑的地基基础结构以及上部结构进行优化设计，力求更好地增强房屋建筑结构设计实效性和可靠性，消除结构方面的隐患。
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