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浅析民用建筑砼结构设计的优化.docVIP

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浅析民用建筑砼结构设计的优化.doc

浅析民用建筑砼结构设计的优化   摘要:随着城镇化进程的逐步加快,从发展现状来看民用建筑的高层化、智能化、多功能化都得到了充分的实践,这不仅满足了人们对于民用建筑的多元化需求,同时也推动了城市的现代化建设;但是民用建筑也越来越商品化,投资方也希望利润最大化。由此给结构工程师带来新的挑战,结构设计既要满足安全、合理、符合国家规范,还要经济、节能、降低造价。砼结构作为主要建筑结构形式,对砼结构进行优化设计也十分必要。本文就民用建筑砼结构优化设计的必要性进行简要的论述。   关键词:民用建筑;砼结构设计;优化;必要性   在大量的实践中,砼结构抗震性能较好且实用性较强,适用范围较广,因而得到了广泛的运用。但是,在绿色经济的发展背景下,激烈的市场竞争下优化砼结构设计也势在必行,在具体的实施中从各个环节进行优化,提高建筑的安全性、合理性、经济性为人们的居住营造舒适、安全的环境。   一、优化民用建筑砼结构设计的必要性   结构设计是建筑施工图设计中的重要环节,结构设计首要前提是安全性,然后才能考虑舒适性、经济性等问题,科学的结构设计具有较强的可行性,且在成本控制上非常有利,但是从目前民用建筑砼结构设计的现状来看,片面的沿用之前的设计方法不利于成本控制,这对于企业的长远发展非常不利。在信息化的发展背景下,部分结构工程师对于设计软件的依赖程度逐渐增加,其设计出来的方案在具体的实践中无法发挥出应有的引导作用,再加上个人工作经验的不足,在细节的完善和设计中或多或少存在一些瑕疵。针对这种现状,优化民用建筑砼结构,便于更好的提高建筑结构设计的合理性及科学性,逐步将结构优化设计理念渗透到具体的工作中。   二、工程实例   1、工程概况   某住宅小区,由商业,住宅组成。商业:框架结构4层,住宅:抗震墙结构18层;8度0.3g设防,场地类别Ⅲ类,基本风压为0.30kN/m2;商业首层层高为4.5m,其余层高为4.2m;住宅首层层高为4.5m,二层层高为4.2m,其余各层层高均为3.0m。   2、问题的提出和优化   原设计在2013年初完成,业主方在拿到施工图之后,经造价咨询造价偏高,比同区域同形式的建筑造价高出20%以上。业主方便提出优化施工图设计。   (1)原设计商业体型L型,B/Bmax=16700/33600=0.4970.30,规则性判断为凹凸不规则; 计算资料显示,在考虑偶然偏心下的最大层间位移与平均层间位移的比值为1.3,规则性判断为扭转不规则。显然,本工程已有两项超出规范要求,按要求进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。一层柱截面900*900,梁400*850,砼强度等级C45,柱配筋率5.6%;框架梁配筋率超2%;根据笔者的经验,若不优化平面形状及结构形式,盲目采取加强措施,必然要增加造价。   (2)对住宅建筑图的分析,建筑呈正方形,但Y向有效楼板宽度小于50%,规则性判断为楼板局部不连续;抗震墙位置较合理,但抗震墙截面过厚,抗震墙截面尺寸:地下室~十三层400mm;十四、十五层300mm;十六、十七层200mm;结构本身自重加重、刚度偏大促使地震力增大,配筋率增加,导致砼用量增加,边缘构件、墙身配筋过高。   砼强度等级地下室~十三层C50, 十四、十五层C45,其余层C40。据笔者当地项目以往经验,此项目指标有所偏高。减薄抗震墙厚度,优化抗震墙布置,在各项指标满足规范的要求下,尽量减薄抗震墙厚度,经复核计算,抗震墙厚度调整为:地下室~二层400mm;三层~九层350mm;十层~十二层250mm。十三层~十七层200mm。砼强度等级梁板调整为地下室~二层C35,其余C30.   在保证安全,符合国家规范的前提下, 减少砼用量及扣除原有墙体内的大量钢筋,其经济性是十分可观的。   (3)板中受力钢筋不同砼强度等级的使用比较。本工程大部分板块的板跨都不大,计算后发现基本为构造配筋,即由最小配筋率控制,而最小配筋率与砼强度等级直接相关。对比如下:   三级钢、C45:ρmin=max{0.2%,0.45ft/fy}=0.225%   三级钢、C30:ρmin=max{0.2%,0.45ft/fy}=0.20%   而且砼强度过高,导致水化热过大,楼板开裂过多影响使用;故合理降低砼等级对各方面都是有益的。   经过以上几项调整造价明显降低,安全保证,业主满意。   三、总结优化方法和途径   1、形状优化比尺寸优化更有意义   在建筑的一个独立结构单元内,宜使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀,平面长度不宜过长,突出部分长度不宜过大;L、l等值宜满足要求;建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化

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