建筑结构优化设计建议-侯善民

常用跨度 （m） ≤9 ≤9 ≤9 ≤12 ≤12 ≤4 ≤15 ≤9
适用范围
备注
现浇整体楼盖 现浇整体楼盖 现浇整体楼盖
长宽比小于1.5 周边有边梁
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 的暗柱设置。
较合适。 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
南京天时大厦，框剪结构，26层。框架柱网7.5米x11米。短跨为主 梁800x500，大跨为次梁，截面400x450，跨高比24.44，按有粘接 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
第三章 楼盖结构
-50
N=41
-55 N=44
N=42
qc(MPa)[fs=qc/100-]60
(-59.31)70.002
4
6
8
10
制图:
图号:
第一章 基础 工程名称:香缇豪庭二期
4-4'工 程 地 质 剖 面 图
标
比例尺 水平
1:300 垂直 1:350
高 (m)
12
13
10
410.64 抗压桩布桩实例：
10.04 0.60
5
4.59 6.10
2.29 8.40
0.89 9.80
0
x
-3.41 14.10
-4.91 15.60
-5
x
-10 -10.51 21.20
-15
N=26
-20
N=26
N=28
-25
N=25
-30 N=32
-32.21 42.90
N=34
-35
N=57
-40 N=36
N=62
-45
N=45 zx
N=38
3 粉质黏土 4 粉土 5 粉质黏土
6 粉质黏土
x
7 细砂
x
7 细砂
-5
-3.56 14.20
-5.46 16.10
8 粉质黏土
-4.00 -5.90
14.30 16.20
8 粉质黏土
x -10
-10.96 21.60
-15
9 细砂 10 黏土
-11.00
x 21.30
9 细砂 10 黏土
N=19
-20 N=22
第一章 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 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，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
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
底亦可不设暗梁。
第三章 楼盖结构
七度抗震设防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 ① 楼面梁布置：当柱网为矩形时，短跨为主梁，长跨为次梁
第三章 楼盖结构
附表1 钢筋混凝土结构梁截面尺寸
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
梁的种类
普通主梁 框架扁梁 普通次梁 独立简支梁 独立连续梁
悬臂梁 井字梁 框支梁
梁截面高度h (m)
(1/10~1/18) L0 (1/16~1/22) L0 (1/12~1/20) L0 (1/8~1/12) L0 (1/12~1/16) L0 (1/5~1/7) L0 (1/15~1/20) L0 (1/6~1/8) L0
※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 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。
CFG（400mm）11m 700kN
粘土
0.0434
260kPa 300kPa 320kPa
529kPa 22.2mm 500kPa 20.2mm 560kPa 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 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 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（JGJ942008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 单桩承载力时，可按摩阻条数不折减，提供静载试桩
• 随着复合地基承载力需求增大，增强体桩基的支承刚度与 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 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。
第一章 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
N=31 -31.85
N=42
N=54
43.10
N=43
N=47
N=53 zx
N=49
N=38
N=42
N=38
N=43
(-58.75)70.00 qc(MPa)[fs=qc/100]
2
4
6
8
10
26.78
审核:
校对:
工程编号:2013001
17
10.69 10
9.89 0.80
7.29 3.40Biblioteka Baidu
6.69 4.00
3.80 4.70
N=174.N5=77
6.60
N=92.67 8.50
N=10
0
N=130.57 10.60
2 粉土 3 粉质黏土 4 粉土
5 粉质黏土
6 粉质黏土
N=23
N=38
x
7 细砂
N=35-3.43 14.60
-5
-4.83 16.00
8 粉质黏土
N=35
N=34 x
9 细砂
-10
N=39 -9.93 21.10
D800,L=80m Ra=7000kN，核心筒156根 核心筒承载力满足
第一章 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
1 杂填土 2 粉土
10.30 9.60 0.70
7.44 3.20
5
6.24 4.40
4.64 6.00
3 粉质黏土 4 粉土
7.10 6.00
4.50
3.20 4.30
5.80
5 粉质黏土
2.54 8.10
2.70 7.60
0
0.54 10.10
6 粉质黏土
0.80 9.50
1 杂填土 2 粉土
2
4
6
8
10
28.00
N=21
N=25
N=23
N=29
N=31 -33.10
N=39
43.40
N=46
N=42
N=52
N=47 zx N=40 N=41
11 中细砂
N=43
N=39
N=41
(-59.70)70.00 qc(MPa)[fs=qc/100]
2
4
6
8
10
30.09
审核:
校对:
制图:
工程编号:2013001
第一章 基础
复合地基基础设计举例
序 号
工程名称
1 淮安恒大名都
2
淮安中南世纪 城
3 合肥天骏花园
建筑 层数
33/2
33/2 33/1
竣工
高度 (m)
天然地基
桩型
桩长
桩基 承载力
桩基持力层
桩基 桩基持力 复合地基 计算沉 实测 置换率 层承载力 承载力 降量 沉降
量
粉土与粉质粘
粘土、粉质
98.8
土互层（可塑~ 软塑
-25
N=24
N=27
-30
N=29
N=30
-32.86 43.50
-35
N=43
N=54
-40
N=43
N=51
-45 N=45 zx
-50
N=41 N=39
11 中细砂
N=42
-55 N=43
-60
水平间距(m)
水位
深度(m) 标高(m)
N=40
(-59.36)70.00 qc(MPa)[fs=qc/100]
-31N.=7431 42.90
-35
N=59
N=71
-40 N=19
N=27
-45
N=34
N=40 zx
N=37 -50
N=76
-55
N=61
N=64
N=60
-60
N=66
(-59.33)70.50
水平间距(m)
深度(m)
2.60
水位 标高(m)
8.57
11 中细砂 28.26
N=22
N=24
N=27 N=30
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
第一工 总程 高章2概3况9m：基，吴地江础下新三苏层中。心，框架-核心筒结构，地上71层，
4 标抗准压组桩合布：桩建实筑例总：重 259249 T；核心筒总重 10617 T。
D1500,L=80m Ra=12300kN 64根 核心筒承载力不足
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
-15
N=21
10 黏土
面图
1:300 16
11.25
垂直 1:350
10.15 1.10
7.45 6.55 4.65 2.65 0.65
-3.65 -5.35
-9.95
3.80 4.70 6.60 8.60 10.60 x 14.90 16.60 x 21.20
-20 N=29
-25 N=32
-30
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
方案二： CM复合桩 M900/PHC500(L=14m/进入9层细砂层约3.5m) Ra=2400 / n=81
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
方案三: D700钻孔灌注桩( L=32m/进入10层粘土层约16m ) 方案四: D700后注浆灌注桩( L=20m/进入10层粘土层约4m ) Ra=2500 / n=83
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。
第一3章-3'工 基程 地础质 剖
工程名称:香缇豪庭二期
比例尺 水平 标
高
15
(m)
411.17 抗压桩布桩实例：
10
N=12 9.97 1.20
1 杂填土
N=11
5
NN==19076N..=341776
-45 zx
-50
-55
-60 (-59.59)70.00
2.00 8.41
图号:
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
桩型方案比较
第一章 基础
4 抗压桩布桩实例：
方案一: PHC600高强砼管桩 (L=20m/进入10层粘土层约4m) Ra=1600 图中布n=96根 实际需要n=122根(未考虑筏板重量)+12=134根
预（应50力0m管m）桩14m
1300kN
粘土 (IL=0.15
E1-
0.049
fak=170kPa）
2=9.46)
96.1
粉土(质fa粘k=土19夹0k粉Pa）预（应50力0m管m）桩13m
粘土 1376kN (IL=0.18 E1-
2=11.9)
0.049
97.2
粘土（硬塑 fak=320kPa）
14
10.41
10
9.81 0.60
7.71 2.70
6.21 4.20
5
4.81 5.60
2.91 7.50
1.21 9.20
0
x
-4N.=9195 15.40
-5
-6.79 17.20
N=39 x N=42
-10
-10.79 21.20
-15
-20
-25
-30
-32.89 43.30 -35
-40
建筑结构优化设计建议
侯善民 2013.05
第一章 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 基础
采用复合地基应注意：
• 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 强体桩基，应具备一定刚度，并且不能是端承桩；