淺談混凝土主體結構及地下室的優化設計

黃忠

[摘要]本文分析了混凝土主體結構及地下室的優化設計，結合工程設計經驗，探討主體結構中梁，板，柱墻的合理布置及配筋優化，地下室外墻的合理計算方法以及地下室頂板的經濟結構形式。

[關鍵詞]主體結構;地下室;優化設計? 文章編號：2095-4085（2019）05-0068-02

在建筑結構設計中，針對特定的項目會制定相應的結構專業統一技術措施，對總的設計原則，荷載取值，材料選用，模型計算參數，結構指標，配筋要求等方面進行把控，為結構優化設計奠定基礎。選擇合適的結構形式，采取合理的計算方法，嚴格控制配筋要求對降低整個項目工程造價起到非常重要的作用。

本文結合以往實際工程，從主體結構及地下室兩方面淺談混凝土結構設計中的一些優化方法。

1? 主體結構的優化

（1）結構柱網中盡量充分利用墻柱承載能力，大柱網平面布置方式盡量采用單向次梁布置的方式。箍筋直徑與加密區箍筋間距可按規范最小規定設置。梁底筋多排時，50%底筋可不伸入支座。框架梁通長鋼筋根據抗震等級的最小等級直徑選用，次梁采用架立鋼筋，鋼筋使用原則在不影響排布的基礎上細而密，梁側構造腰筋最小可用到10。梁施工圖繪制時應多分化標準樓層，不能從底到天一個標準層包絡配筋。樓板鋼筋采用高強度的鋼筋，樓板的最小配筋率取0.15%和45f_t/f_y;的大值。樓板鋼筋底筋最小直徑可采用6mm，面筋最小采用8mm，如面筋有布置通長鋼筋，附加支座筋直徑可采用6mm，這里面也有與跨度匹配的問題，比如4.2m跨度的底筋用6就不合理。簡支端的負鋼筋長度可以是Lo/5，小省是省，積少成多。主體結構梁板混凝土等級控制在C35以下，混凝土價格相對便宜，在此基礎上適當提高混凝土強度等級以減少鋼筋用量，但混凝土強度等級越高越容易開裂，所以也不能太高。

（2）剪力墻除帶邊框的相關部位設置暗梁外，其余盡可能不設。住宅類建筑中應避免使用短肢剪力墻，應用跨高比小于2.5且梁高大于400的較強連梁與之相連約束后成為聯肢墻可不作為短肢墻，或者此時加大墻厚大于300使之具有較好的抗震性能也可不劃定為短肢墻，同時限制一字墻的使用，盡量在另一方向設置翼緣，盡量控制剪力墻小墻垛的數量和長度，盡量減少剪力墻暗柱的面積，剪力墻的形狀盡量布置成規整的L型，少用T字Z字型墻。構造邊緣構件的縱筋除轉折區外間距可按300控制，箍筋除規范注明的特殊剪力墻結構有必為0.1外，均可按規范表中最小要求配置，也可以用墻身鋼筋替代，具體做法見16G101-1第77頁。

（3）電算時，荷載導入一定要準確，不擅自放大，填充墻上門窗開洞面積較大時可扣除洞口的重量。計算地震作用下的層間位移時不考慮偶然偏心的影響。計算扭轉位移比時，采用剛性樓板假定，并考慮偶然偏心的影響。

2? 地下室的優化

（1）地下室外墻計算的土壓力系數，無支護時取靜止土壓力0.5，有支護時應乘0.66的系數折減取0.33，地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術規范》第4.1.7條規定：迎水面保護層不應小于50mm，且在保護層內按《混凝土結構設計規范》第8.2.3條規定增設雙向鋼筋網片。在這種情況下，很多設計人員在進行外墻裂縫驗算時有效截面高度仍按保護層50mm計算，是不妥當的。當采取了雙向鋼筋網片后，計算保護層厚度至少可按30mm來取值，這對節省墻體配筋相當明顯，而且結合眾多實際工程經驗，地下室外墻幾乎沒有出現過水平裂縫。

（2）地下室頂板可采用加腋梁板及密肋樓蓋。傳統的主次梁樓蓋布置，使得荷載通過樓板傳遞給次梁，再由次梁以集中力傳遞給框架梁，從而使得框架梁跨中節點受力。其次由于次梁將板跨劃分的相對較小，使得頂板截面即使按構造配筋所能提供的承載力都沒有得到充分發揮，鋼筋強度得不到有效利用。相比之下，框架梁以均布線荷載的形式受力會更經濟合理。但是主梁+厚板的形式重量大，樓板翼緣貢獻不好界定從而使計算配筋也較大，而加腋大板框架梁體系的布置則是直接通過樓板以均布線荷載的形式傳遞給框架梁，而且加腋大板框架梁體系的布置不僅使材料的承載力充分發揮，同時通過端部加腋可有效控制截面配筋在經濟合理的范圍內。密肋樓蓋則是利用厚板中的空腔扣除了部分混凝土重量及配筋，將鋼筋集中在空腔的肋部形成密肋梁，在跨度較大的地下室樓板區域或其他大跨度，板塊規則，荷載較大的情況，也能產生較好的經濟效益。

3? 結論

主體結構及地下室設計是建筑結構設計中至關重要的環節，也是結構優化設計的重點。在當前競爭日益激烈的建筑設計市場，擁有強大的結構優化設計水平必然成為各設計院競標成功的不二法寶，盡管如此，結構安全的保證永遠要放在第一位，不容疏忽。

參考文獻：

[1]JGJ3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[2]GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].