建筑结构优化设计建议-侯善民

建筑结构优化设计建议侯善民2013052013.05第一章第章基础1、基础类型：• 天然地基基础•复合地基→天然地基+增加体（柔性桩、刚性桩）• 桩基：常规桩基后处理加强的后注浆钻孔灌注桩先处理加强的劲性复合予制静压桩第一章第章基础• 天然地基承载力不宜低于预期复合地基承载力的百分之四十软土地基上采用复合地基要慎重组成复合地基的增采用复合地基应注意：十，软土地基上采用复合地基要慎重。

组成复合地基的增强体桩基，应具备一定刚度，并且不能是端承桩；随着复合地基承载力需求增大增强体桩基的支承刚度与• 随着复合地基承载力需求增大，增强体桩基的支承刚度与桩身强度，要求也需相应提高，对于20层~30层的高层建筑不宜采用单纯摩阻桩桩端进入较好的持力层但持筑，不宜采用单纯摩阻桩，桩端进入较好的持力层。

但持力层不宜是强风化以上的岩层，桩身强度承载力要满足计算底板与桩基持力层选择需慎重算，底板与桩基持力层选择需慎重。

第一章南京某小区复合地基事故第章基础南京某小区复合地基事故：该小区位于河西，七层砖混住宅，场地内有深厚的淤泥质软土层，增强体刚性桩未穿过软土层，施工也存在质量问题，建造过程中一直到结构封顶，沉降持续发展，最后采用锚杆静桩较好的才控制住降静压桩，压入深层较好的土层，才控制住沉降。

最近几年，我们做了一批20层~30层100米以内的高层剪力墙住宅，采用刚性桩复合地基都取得成功。

例如：淮安恒大、淮安中南、合肥融侨等都是20万~30万㎡的高层住宅小区，天然地基承载力约在200k 左右采用予应力管桩作为增加体然地基承载力约在200kpa左右，采用予应力管桩作为增加体，复合地基承载力可达到500Kpa左右第一章第章基础桩基置换率桩基持力层承载力复合地基承载力计算沉降量竣工实测沉降复合地基基础设计举例量L =0.15 E 1-=9.46)0.049260kPa529kPa 22.2mmL =0.18 E 1-=11.9)0.049300kPa500kPa 20.2mm 97.2 1m 0.0434320kPa560kPa 13.0mm采用复合地基的设计，应与常规桩基础设计方案作技术经济对比，当桩长不大，可沿剪力墙下条形布桩或在桩下布置独立桩承台，有可能桩基础更省造价。

因为复合地基需要较厚的筏板，双层双向通长配筋。

第一章第章基础常规桩基设计单桩承载力应通过静载试桩确定，按地质勘察报告估算值仅可作为试桩加载参考用，试桩应要求做至GB50007附录Q，确定的单桩竖向极限承载力，试桩应要求试至“极限”。

第一章单桩载力估算方法第章基础单桩承载力估算方法：嵌岩灌注桩，可按JGJ94-2008第5.39方法与《南京地区建筑地基基础设计规范》DGJ32/J12-2005第9.2节嵌岩灌注桩单桩承载力计算方法进行计算，取较大值作为静载试桩加载准备，在砂土、粉土地基上对于用压入法施工的予制桩，单桩承载力估算，可采用原位测试法（JGJ94-第节）与经验参数法（第节）2008第5.3节Ⅱ），与经验参数法（JGJ94-2008第5.3节Ⅲ）计算取较大值作为静载试桩加载准备；对于抗拔桩，在砂性粉土地基上的挤压方法施工予制桩按地勘报告估算性、粉土地基上的挤压方法施工予制桩，按地勘报告估算单桩承载力时，可按摩阻条数不折减，提供静载试桩第一章第章基础抗拔桩工程实例：南京南部新城医疗中心抗拔桩，初步设计拟采用直径1300钻孔灌桩一柱一桩Quk=12500KN桩基方案论证用直径1300钻孔灌桩，柱桩，Quk=12500KN，桩基方案论证时，提议改为每柱下3根直径为600的钻孔灌注桩，3根600的钻孔灌注桩对比1根直径1300的钻孔灌注桩：抗拔承载力提高38%，工程量减少36%。

此外，底板配筋可以减少，抗浮工况下基础底板是倒楼盖，桩承台面积大于单桩承台，不论按等代框架计底板是倒楼盖，3桩承台面积大于单桩承台，不论按等代框架计算或用有限元计算，“柱帽”做大，可有效减小底板的计算配筋。

抗拔桩设计应注意不要按抗压桩的设计思路，宜优先采用较小直径的桩分散布置，可节省桩基造价和底板材料用量。

N=103807373807453407292粉土粉质黏土N=9N=35 3.807.37 3.807.4516.60-5.353.407.293N=29N=22N=26-35-35N=59N 54N=34N=37N=54-50-503.207.44 3.207.10 2.707.71粉质黏土粉质黏土4.406.24 4.306.00 4.206.2117.20-6.7933N=22N=25-50-50N=41N=405050N=3924681024681011中细砂第一章第章基础4 抗压桩布桩实例：桩型方案比较第一章第章基础()方案一: PHC600高强砼管桩(L=20m/进入10层粘土层约4m) Ra=1600()方案二：CM复合桩M900/PHC500(L=14m/进入9层细砂层约3.5m)第一章第章基础第一章第章基础总高239m ，地下三层。

核心筒承载力不足第一章第章基础核心筒承载力满足第一章第章基础4 抗压桩布桩实例：第二章地下室外墙1、计算可按压弯构件考虑。

2、当地下室土方开挖施工设有刚性防护桩时，土压力可取静止土压力，并乘以折减系数0.67。

3、抗裂验算可取常水位，裂缝宽度验算公式中，混凝土保护抗裂验算可取常水位裂缝宽度验算公式中混凝土保护层厚度（＞30mm时）可取30mm计算。

4、墙顶与各层地下室楼板标高处可不设暗梁，一般情况下墙墙顶与各层地下室楼板标高处可不设暗梁般情况下墙底亦可不设暗梁。

七度抗震设防010框剪结构水平结构构件用钢量约第三章楼盖结构0.10g 框剪结构水平结构构件，用钢量约占结构总用钢量50%以上。

梁板是优化设计重点考虑的问题。

1、梁楼面梁布置当柱网为矩形时短跨为主梁长跨为次梁①楼面梁布置：当柱网为矩形时，短跨为主梁，长跨为次梁较合适。

正方形柱网楼面荷载大时可考虑十字型或井字型设次②正方形柱网，楼面荷载大时，可考虑十字型或井字型设次梁第三章楼盖结构部分预应力梁设计，最大限度的控制层高，适应了业主的需求部分应力梁最大度的控制高适应的需求浇板楼面跨度小时梁消填充墙第三章楼盖结构※现浇板楼面，跨度小于《2.8m时，梁可取消，填充墙下加钢筋2#2或2#14※楼面梁应综合考虑在梁截面常规（跨高比）尺寸下钢※楼面梁应综合考虑在梁截面常规（跨高比）尺寸下，钢筋在经济配筋率范围内，矩形梁0.6%~1.5%，如果计算配筋都是构造配筋或大于15%时就需调整截面尺寸十字梁筋都是构造配筋或大于1.5%时就需调整截面尺寸。

十字梁、井字梁，双向传力，计算配筋往往很小，梁宽可考虑用200mm。

第三章楼盖结构附表1 钢筋混凝土结构梁截面尺寸常用跨度序号梁的种类梁截面高度h (m)（m）适用范围备注1普通主梁(1/10~1/18)L 0≤9现浇整体楼盖(1/16~1/22)2框架扁梁(1/161/22) L 0≤9现浇整体楼盖3普通次梁(1/12~1/20) L 0≤9现浇整体楼盖4独立简支梁(1/8~1/12) L 0≤12(1/12~1/16)5独立连续梁(1/121/16) L 0≤126悬臂梁(1/5~1/7) L 0≤47井字梁(1/15~1/20) L 0≤15长宽比小于1.5周边有边梁(1/6~1/8)8框支梁(1/61/8) L 0≤9第四章剪力墙结构根据统计，在7度抗震区，高层剪力墙住宅标准层单位面积含钢量中，剪力墙墙身用钢量约占45%~65%，剪力墙边缘构件用钢量约占30%~50%。

如某工程，各类结构构件钢筋用量占总用钢量的比例如下，底部加强区：暗柱48.5%，墙身18.2%，墙总计66.7%，梁21.8%，板11.5%；非加强区：暗柱32.7%，墙身20.5%，墙总计53.2%，梁30.6%，板16.2%。

从用钢量构成不难看出，剪力墙钢筋用量占总用钢量的份额较大，其中又以暗柱钢筋量最大，因此在设计中，设计人员应特别注意剪力墙的布置，减少不必要暗的暗柱设置。

第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则剪力墙布置的优劣直接关系到整个结构的经济指标，在设计中做好剪力墙的布置，应采取以下措施强周边弱中部；多均匀长墙少短墙；下措施：强周边、弱中部；多均匀长墙，少短墙；多L形、T形、十字形墙肢、少复杂形状；沿高度均匀变化；各墙肢轴压比接近。

具体说明如下：均匀变化；各墙肢轴压比接近具体说明如下：第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则1.剪力墙布置的位置•宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

剪力墙不应设置在墙面开大洞的部位，当墙有洞口时，洞口宜上下对齐。

剪力墙应双向布置，形成空间结构，特别是在抗震结构中，不允许单向布置剪力墙，并宜使两个方向刚度接近。

•剪力墙不宜布置太密，使结构具有较为适宜的侧向刚度。

房屋纵(横)向区段较长时，纵(横)向剪力墙不宜布置在房屋的端开间，否则应采取措施以减少温度、收缩应力的影响。

•为避免施工困难，不宜在变形缝两侧同时设置剪力墙。

第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则2.强周边，弱中部。

宜布置在建筑物周边充分发挥抗扭作用必要时利用房间•宜布置在建筑物周边，充分发挥抗扭作用，必要时可利用房间窗台设置高连梁以加强刚度。

在楼（电）梯间，平面形状变化及静载较大的部位应设置剪力墙。

楼、电梯间等竖井的设置，宜尽量与其附近的框架或剪力墙的布置相结合，使之形成连续、完整的抗侧力结构。

•不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或在柱网以外的中间部分。

第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则3.剪力墙的布置宜多均匀长墙，少短墙。

要精心选择对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置设置剪力墙，尽量拉大剪力墙布置的平及竖向荷载有利的隔墙位置设置剪力墙尽量拉大剪力墙布置的间距，避免在较小的间距内布置多道剪力墙，由于墙间距的拉大，增加了建筑平面布置的灵活性。

增加了建筑平面布置的灵活性设计中应体现使其结构竖向和水平向具有合理的刚度及承载力的分布，尽可能将剪力墙的墙肢截面高度（至少保证一肢）设计的比8倍墙厚稍大，符合一般剪力墙的要求。

剪力墙也不必按开间布置，两间合并布置为大开间剪力墙也是不错的选择。

第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则4. 多L形、T形、十字形墙肢、少复杂形状。

在同样满足规范的各项指标的情况下，更能减轻结构自重，减少结构构件，有利于各项指标的情况下更能减轻结构自重减少结构构件有利于降低工程投资。

根据工程经验，对于“L”形、“T”形剪力墙，当一个方向的墙符合一般剪力墙要求时，另一个方向的墙肢不宜过短，较小的墙肢常常会出现较大的配筋，一般宜控制在1m左右，使墙端暗柱配筋接近构造配筋为宜。

第四章剪力墙结构4.1 剪力墙布置原则5.墙肢应沿高度均匀变化。