抗震地區(qū)保障性用房結(jié)構(gòu)限額設(shè)計(jì)

□文/饒 暉 常鳳崗 何率真 孫受益

□常鳳崗、何率真、孫受益/天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院。

抗震地區(qū)保障性用房結(jié)構(gòu)限額設(shè)計(jì)

□文/饒 暉 常鳳崗 何率真 孫受益

設(shè)計(jì)階段對于建設(shè)項(xiàng)目投資的多少起著決定性的作用，因此在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行限額設(shè)計(jì)對于節(jié)約建設(shè)資金、控制投資有重要意義。高層住宅建筑工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)比較，選擇最佳方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，重視概念設(shè)計(jì)、合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)、對結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)準(zhǔn)確判斷其合理性，注重設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，以確保在保證安全適用、方便施工、經(jīng)濟(jì)合理的前提下達(dá)到控制建筑成本的目標(biāo)。

抗震；高層住宅；建筑成本；限額；設(shè)計(jì)

近年來，各地都在大規(guī)模地進(jìn)行保障性用房的建設(shè)，政府基于保障低收入人群基本居住條件考慮，對此類建設(shè)項(xiàng)目提出了規(guī)劃條件、戶型、成本的限制，對建筑成本的經(jīng)濟(jì)性控制提出了更高的要求，投資控制成為工程建設(shè)的重要內(nèi)容。據(jù)國際上普遍分析認(rèn)定，工程建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)費(fèi)占總投資的1%，但對工程造價(jià)實(shí)際影響程度卻占75%以上，這說明設(shè)計(jì)階段是控制工程造價(jià)的關(guān)鍵。

1 限額設(shè)計(jì)

限額設(shè)計(jì)就是按照批準(zhǔn)的可行性研究及投資估算控制初步設(shè)計(jì)，按照批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)總概算控制施工圖設(shè)計(jì)，同時(shí)各專業(yè)在保證達(dá)到使用功能的前提下，按照分配的投資限額控制設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的不合理變更，保證總投資限額不被突破。限額設(shè)計(jì)控制包含縱向控制和橫向控制體系?？v向控制體系中，設(shè)計(jì)人員在初步設(shè)計(jì)中要重視方案的選擇，在施工圖設(shè)計(jì)階段要嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)所確定的原則、范圍、內(nèi)容、項(xiàng)目和投資額進(jìn)行設(shè)計(jì)，與經(jīng)濟(jì)管理人員密切配合，做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。

2 限額設(shè)計(jì)要點(diǎn)

限額設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)分為經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo)即為保證建筑安全性的前提下設(shè)計(jì)成果的經(jīng)濟(jì)性而制定的技術(shù)上不應(yīng)突破的限制值，如建筑結(jié)構(gòu)鋼筋含量、混凝土含量。造價(jià)指標(biāo)即為滿足投資或造價(jià)的要求限定的成本限制值，如單方造價(jià)。

2.1 方案設(shè)計(jì)階段

1）結(jié)構(gòu)體系的選型。高層住宅建筑是保障房必然選擇。住宅作為一種特殊產(chǎn)品，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)房屋的建造地點(diǎn)、平立面體形、層數(shù)多少，在滿足安全性、適用性、舒適性要求的前提下采用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。高層居住建筑一般要求在有效的占地范圍內(nèi)爭取更多的建筑面積，剪力墻結(jié)構(gòu)形式使房間內(nèi)簡潔明快，承重墻與分隔墻結(jié)合，有效使用空間大，并具有整體性強(qiáng)、側(cè)向剛度大、抗側(cè)性能好、用鋼量少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的保證結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)性能。

2）結(jié)構(gòu)方案的制定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)際情況與各專業(yè)充分協(xié)商，力求結(jié)構(gòu)體系受力明確、傳力簡捷、平面和豎向規(guī)則。

限額設(shè)計(jì)指標(biāo)中的鋼筋、混凝土含量取決于建筑物體形系數(shù)、平面布置、外檐形式等。保障性用房、經(jīng)濟(jì)適用房一般為小開間、小戶型房型，面積指標(biāo)緊張，為了在有限的平面內(nèi)合理布置滿足建筑各項(xiàng)功能的房間，常常造成建筑平面布置外墻墻體拐角多、外墻總長度過長、外墻轉(zhuǎn)角設(shè)置角窗、平面里出外進(jìn)甚至有較深的凹凸，當(dāng)樓、電梯與較深的凹凸平面連續(xù)布置，還會(huì)造成樓層平面出現(xiàn)大缺口。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在方案階段及時(shí)與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，在保證建筑使用功能及建筑立面要求的前提下盡可能保證結(jié)構(gòu)形體的規(guī)則性。比如建筑平面出現(xiàn)較多外墻拐角時(shí)，宜結(jié)合建筑立面利用陽臺(tái)或空調(diào)板設(shè)置立面可見的連接梁，則較小凹角處可不布置混凝土墻體；樓層平面出現(xiàn)大缺口的復(fù)雜體形，造成各部分難以保證整體協(xié)同工作，如果伸出長度較大時(shí)問題更加突出，為了保證各部分整體變形協(xié)調(diào)，可配合建筑立面設(shè)置連接梁或連接板；如果建筑的高寬比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范建議的限值時(shí)，可結(jié)合建筑凸出的房間加大其面寬，使之不小于建筑總面寬的一半等。方案配合工作應(yīng)在方案階段完成，這樣可避免后期設(shè)計(jì)的盲目性及反復(fù)性。

3）基礎(chǔ)方案的確定。地基基礎(chǔ)方案的合理與否對房屋造價(jià)影響較大，更需要多方案的經(jīng)濟(jì)比較。天津地處抗震設(shè)防烈度七度區(qū)，富含深厚軟土層的軟土地基，地下水位高，建筑場地類別III類，天然地基很難滿足高層建筑變形要求，為有效控制建筑物的沉降，常選用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)的投資較大，最大限度地減少樁基礎(chǔ)的投資最好辦法是控制墻量和墻長，這樣既可有效減輕結(jié)構(gòu)墻體自重、降低建筑荷載控制樁數(shù)，又能把樁合理地直接布置在墻下，形成墻下承臺(tái)梁加抗水板形式的基礎(chǔ)，最大限度地發(fā)揮樁的作用，減少荷載通過基礎(chǔ)承臺(tái)梁間接傳力途徑，承臺(tái)梁及抗水板按照構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，較好地控制基礎(chǔ)的資金投入。

2.2 施工圖設(shè)計(jì)階段

1）影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的選用。

（1）單層平面結(jié)構(gòu)墻率的控制。16～28層住宅底層剪力墻截面總面積與單層樓層面積之比大約為小開間（3～4m）的 6%～8%，大開間（7～8m）的 4%～6%。

（2）剪力墻長度的控制。墻肢不應(yīng)為了控制墻率而過小、瑣碎，宜滿足一般剪力墻的長度要求，當(dāng)采用φ600mm的樁時(shí)，除了需要加強(qiáng)的部位，墻長宜控制在2.1～2.5m。

（3）盡量控制建筑高寬比不要超過規(guī)范限值，當(dāng)超過規(guī)范限值時(shí)不宜過多，超限值宜控制在30%以內(nèi)。

（4）需考慮業(yè)主入住后的二次裝修荷載0.6～1.0kN/m2。

2）結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)的判斷和調(diào)整。高層建筑抗震設(shè)計(jì)中要重視概念設(shè)計(jì)，在目前計(jì)算機(jī)和計(jì)算軟件廣泛應(yīng)用的條件下，設(shè)計(jì)不能陷入只憑計(jì)算的誤區(qū)，對結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念及工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷。

運(yùn)用工程經(jīng)驗(yàn)對計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理性判斷，包括控制建筑單位面積的重量、結(jié)構(gòu)自振周期、結(jié)構(gòu)樓層剪力、結(jié)構(gòu)整體位移及位移比、振型形態(tài)和位移形態(tài)、超限指標(biāo)是否在合理范圍內(nèi)。高層建筑一般的重量在15～17kN/m2左右；結(jié)構(gòu)自振周期大小與剛度的平方根成反比，與結(jié)構(gòu)質(zhì)量的平方根成正比，剪力墻結(jié)構(gòu)的第一平動(dòng)周期大致為T1=（0.04～0.08）N（N為樓層數(shù)）；結(jié)構(gòu)底層剪重比不應(yīng)小于規(guī)范最小限值要求；結(jié)構(gòu)彈性層間位移角在樓板平面內(nèi)剛度無限大的假定下宜為1/1100～1/1300范圍，因位移與結(jié)構(gòu)的總體剛度有關(guān)，計(jì)算位移越小結(jié)構(gòu)的總體剛度越大，則地震作用越大，如果計(jì)算位移偏小可適當(dāng)取消部分剪力墻或較小墻、梁的截面尺寸，以達(dá)到較小結(jié)構(gòu)整體剛度的目的。振型曲線及位移曲線宜連續(xù)光滑。注意軸壓比、剛重比、剪重比、周期比、位移比不應(yīng)大于規(guī)范限值要求。當(dāng)上述指標(biāo)均控制在合理數(shù)值范圍內(nèi)，則用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果適宜。當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算完畢后還應(yīng)對構(gòu)件配筋的合理性進(jìn)行分析判斷，分析構(gòu)件的配筋值是否符合構(gòu)件的受力特性；對計(jì)算結(jié)果顯示的構(gòu)件超限顯示信息加以分析，如構(gòu)件抗剪截面不足、構(gòu)件超筋、受壓區(qū)高度超限結(jié)果都會(huì)加以顯示，當(dāng)構(gòu)件抗剪截面不足情況控制在5%范圍內(nèi)，可以認(rèn)為滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)構(gòu)件超筋、受壓區(qū)高度超限一定要進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)較為合理的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)有太多的超限截面，基本上能滿足規(guī)范的各項(xiàng)要求。

3）注意細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。如為了省事，不論配筋相差多大、不論層數(shù)多少都對邊緣構(gòu)件、梁構(gòu)件等進(jìn)行大量合并，以大值蓋小值，不僅造成了較大的浪費(fèi)，也使得一些可預(yù)控的抗側(cè)力構(gòu)件承載力發(fā)生轉(zhuǎn)移變成不可預(yù)控；再比如樓板構(gòu)件一般均為雙向板，雙向板負(fù)筋的配筋長度為較小跨度（凈跨/4）的，而許多人都設(shè)計(jì)為（軸跨/4），這些都應(yīng)該適當(dāng)合理的歸并計(jì)算結(jié)果。設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意墻體分布筋配筋率取值，墻體設(shè)計(jì)的配筋率不宜高于計(jì)算配筋率取值過多，因墻體配筋量所占比重很大，所以盡量使設(shè)計(jì)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果保持一致。施工圖的最終設(shè)計(jì)成果體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作水平，有時(shí)對外的影響力甚至代表了一個(gè)單位的設(shè)計(jì)能力。

3 結(jié)語

限額設(shè)計(jì)并不是意謂著以犧牲結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備的方法來單純考慮節(jié)約投資，而是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的每個(gè)階段、每個(gè)環(huán)節(jié)做出多種方案的比較，遴選優(yōu)良方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程，它包含了尊重科學(xué)、尊重實(shí)際、實(shí)事求是、精心設(shè)計(jì)和保證設(shè)計(jì)科學(xué)性的實(shí)際內(nèi)容，也是節(jié)約社會(huì)資源的低碳設(shè)計(jì)。

TU318

C

1008-3197（2011）06-60-02

2011-10-11

饒 暉/女，1967年出生，高級工程師，工學(xué)學(xué)士，天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

□常鳳崗、何率真、孫受益/天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院。