摘要：本文通過結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的控制因素研究可知:造型因素中的體型、建筑平面規(guī)則性、樓蓋結(jié)構(gòu)體系等因素對方案的優(yōu)化設(shè)計影響更為明顯。因此，應(yīng)該重點把握對這些控制因素的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：剪力墻;結(jié)構(gòu);優(yōu)化

1造型控制

造型控制主要涉及的是建筑的造型方面，包括:結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)體系及地下室樓蓋結(jié)構(gòu)造型、建筑平面規(guī)則性、建筑高度與豎向高寬比、樓蓋結(jié)構(gòu)體系、剪力墻的位置與數(shù)量等。所以在進行方案的整體優(yōu)化時，應(yīng)該首先對造型控制優(yōu)化。

(1).體型(結(jié)構(gòu)體系)

鑒于框剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今常用的建筑結(jié)構(gòu)形式，本文內(nèi)容主要論述該種體系的變形及受力特點�？蚣芗袅�墻體系，它兼有框架體系和剪力墻體系兩者的優(yōu)點，其建筑平面布置靈活，也能滿足結(jié)構(gòu)承載力和側(cè)向剛度上的要求，能發(fā)揮較大的經(jīng)濟效益。為了增強房屋的抗扭能力，剪力墻宜布置在房屋各區(qū)段的兩端。在平面形狀或剛度有變化時，最好能設(shè)置剪力墻，以加強該薄弱環(huán)節(jié)。

在一般的剪力墻結(jié)構(gòu)中，樓層剪力在各道剪力墻之間是按其等效剛度的比例進行分配�？蚣茉谒�平力作用下，其變形曲線為剪切型，樓層越高水平位移增長越大。在純框架結(jié)構(gòu)中，各棍框架的變形曲線類似。所以，樓層剪力按框架柱的抗側(cè)剛度值比例而進行分配。對于框架剪力墻建筑結(jié)構(gòu)，框架與剪力墻之間通過平面內(nèi)剛度無限大(假定)的樓板連接在一起。在水平力作用下，使框架與剪力墻的水平位移協(xié)調(diào)一致，不能各自自由變形，在不考慮扭轉(zhuǎn)影響的情況下，在同一樓層的水平位移將會相同。因此，框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形曲線應(yīng)呈反S形的彎剪位移曲線。因此，框架剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作原理進行內(nèi)力分析，才能保證結(jié)構(gòu)計算的安全合理性。

(2).基礎(chǔ)體系及地下室樓蓋結(jié)構(gòu)造型

基礎(chǔ)工程約占工程總造價的20%-30%左右，因其位于地基下，施工復(fù)雜，難度大，所以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計尤其重要。同時，應(yīng)該充分重視施工方案的可行性。建筑地下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)包含基礎(chǔ)選型、地下室底板、外墻、頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計及防水、地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型和上部主體結(jié)構(gòu)嵌固部位構(gòu)造設(shè)計等。其中基礎(chǔ)體系的選擇及地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型是最為主要的。一些主要的基礎(chǔ)的選取原則如下:

①.帶地下室的建筑基礎(chǔ)體系

1).為保證建筑物不致發(fā)生過量沉降或傾斜，并能滿足正常使用要求，建筑基礎(chǔ)的選取應(yīng)綜合考慮建筑所在場地的地質(zhì)狀況、水位、其上部結(jié)構(gòu)類型、使用功能、施工條件以及相鄰建筑的相互影響。

2).基礎(chǔ)體系應(yīng)選用整體性能好，并能滿足地基承載力和建筑物容許變形的要求，同時能適應(yīng)不均勻沉降，以達到其安全實用和經(jīng)濟合理的目的。

3).對于多層建筑，當?shù)鼗�承載力較大，或采用復(fù)合地基時，可以優(yōu)先采用獨立樁基基礎(chǔ)。

②.地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

多高層建筑中的地下室，一般都作為地下車庫，樓層層高一般為2.7m-3.3m，所以無梁樓蓋為常見的樓蓋形式。這種樓蓋，可最大限度地增加室內(nèi)凈層高，增強了地下室的使用功能。樓蓋的配筋常用預(yù)應(yīng)力鋼筋，作為上部主體結(jié)構(gòu)的嵌固部位，保證樓蓋的安全適用性。對于樓蓋的選型，應(yīng)可以參照以下原則選取:

1).《高規(guī)》4.5.5條規(guī)定:作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)。樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度等級不宜低于C30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。

2).高層建筑地下室的層數(shù)取決于使用功能和地基情況。地下室樓蓋多采用梁板式。

如果樓蓋采用無梁平板加平托板柱帽時，層高可適當加高。相應(yīng)地可減少地下室埋置深度，也可以減少基礎(chǔ)的土方和護坡高度，縮短施工工期，能節(jié)省綜合造價。在構(gòu)造上，為解決結(jié)構(gòu)板的抗沖切承載力問題，樓板加設(shè)托板、頂板設(shè)反柱帽或托板加反柱帽等加強措施。

(3).建筑平面造型

高層建筑的外形可以分為板式和塔式兩大類。板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大，分為長、短邊。為了增大一字形板式建筑短方向的抗側(cè)剛度，可以將板式建筑平面做成折線形或曲線形。塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近或相差不大，其平面形狀有圓形、方形、長寬比小的矩形、Y形、井形、切角的三角形等，高層建筑常采用塔式的建筑平面形式。

建筑平面形狀是簡單規(guī)則的凸平面，如圓形、正多邊形、橢圓形等平面，可以減小風(fēng)壓。有較多凹凸的復(fù)雜形狀平面，如V形、Y形、H形平面等，則對抗風(fēng)不利。因此，對抗震有利的建筑平面形狀應(yīng)該是簡單、規(guī)則、對稱、長寬比不大的平面。平面形狀不宜過于狹長，突出部分的長度不宜過大，不宜采用角部重疊或是細腰形的平面形式。平面過于狹長的建筑物，當在風(fēng)荷載作用下時，有可能出現(xiàn)樓板彎曲。同時，當在地震作用下，有可能由于地震地面運動的相位差而使結(jié)構(gòu)兩端的振動不一致，產(chǎn)生震害，還可能出現(xiàn)樓板平面內(nèi)高振型，這種變形在一般計算方法中無法計算。建筑平面有比較長的外伸時，外伸段與主體結(jié)構(gòu)之間會出現(xiàn)相對運動的振型。

(4).樓蓋結(jié)構(gòu)體系

樓蓋作為樓面荷載的承擔體系，其選型對工程造價的影響很大。因此，其優(yōu)化設(shè)計工作尤其重要。有關(guān)樓蓋結(jié)構(gòu)的選型，可考慮以下幾個方面:

①.在設(shè)計中，運用概念設(shè)計理論思想，應(yīng)該同時綜合協(xié)調(diào)考慮水平分體系和豎向分體系的結(jié)構(gòu)平面布置與類型，以達到理想的承載力、剛度和其他綜合效益的要求。

②.樓蓋體系方案的選擇應(yīng)考慮的因素包括:建筑空間功能要求、跨度、活荷載的大小、規(guī)劃設(shè)計或當?shù)匾?guī)文限定的結(jié)構(gòu)層間容許高度等因素。對于高層建筑，工程造價及傾覆力矩、承載能力對高層建筑的建筑高度非常敏感。

③.另外，在同樣的設(shè)計條件下，不同的樓蓋體系的結(jié)構(gòu)自重也隨之會有所不同，各層的自重通過逐層疊加后，最終傳遞到基礎(chǔ)，從而直接影響基礎(chǔ)的造價。較重的樓蓋結(jié)構(gòu)會要求較大截面尺寸的柱子和剪力墻設(shè)計，同時配筋也會增加。因此，增加了工程造價及施工工時。此外，較重的樓蓋結(jié)構(gòu)會加大地震作用下的慣性力，從而加大抗側(cè)力構(gòu)件的抗震補強要求。

2細部設(shè)計控制

細部設(shè)計控制因素主要涉及的是材料的選用，細節(jié)構(gòu)造方面，是整體優(yōu)化設(shè)計工作的組成部分，通過該控制因素的優(yōu)化調(diào)整，可加快施工進度，增加施工效率，從而一定程度上減低工程總造價。

(1).混凝土、鋼筋、墻體材料

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)是由各種構(gòu)件所構(gòu)成，包括板，梁，柱及剪力墻、墻體等。這些構(gòu)件的材料選用，在很大程度上決定的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸要合理，首先需要造型因素的設(shè)計優(yōu)化。例如，當結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則對稱時，結(jié)構(gòu)柱因需要滿足變形要求，其設(shè)計截面尺寸必須做得比較大，才能滿足要求。這樣，因構(gòu)件截面的過大而影響建筑內(nèi)部的使用功能，減少建筑的使用空間，降低了建筑的投資價值。

(2).細節(jié)設(shè)計

細節(jié)優(yōu)化設(shè)計是整體優(yōu)化設(shè)計的組成部分。例如，在計算結(jié)果所配的結(jié)構(gòu)梁面筋凈間距少于20mm時，面筋比較密集。在這種情況下，因混凝土澆注困難，混凝土就容易造成蜂窩的質(zhì)量問題。所以在設(shè)計過程中，就需要對鋼筋的排列在滿足要求的前提下進行排列優(yōu)化。又例如，在地下室頂板的預(yù)應(yīng)力鋼筋工程中的張拉頭位置，當遇到施工后澆帶時，就要優(yōu)化其位置。因為如不調(diào)整，不但不方便張拉，還需按規(guī)范要求增加附加鋼筋。同時，應(yīng)注意配筋數(shù)量的合理性，針對實際情況對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋有目的地進行調(diào)整優(yōu)化。

參考文獻

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