王 凯

（陕西同济土木建筑设计有限公司，陕西 西安 710002）

结构优化设计的主要内容及方向：1.通过测量、试验、勘查等方法，取得更符合实际的参数，例如施工前的试桩；2.结构体系选择：选择适应建筑体型的结构形式，实现对总高、层高、跨度、深度、荷载的控制指标；3.模型调整：包括布置、构件规格，更好的适应相应结构形式的受力特点，提高承载、抵抗变形效率，改善效应4.精确计算：准确揭示内力、应力、变形，科学分析其特征；5.更精细的分类：主要是强化区分，弱化归并；6.合理构造；

1 地基基础设计优化

基础在结构总造价中占有较大比例，相对于上部结构采用的可靠度方法，地基基础往往需要考虑考虑沉降抗浮等问题需要有更高的安全余量，应重视对地质标高的分析研究，根据不同的需求采用不同的地基基础方案。

对于多层建筑采用独立基础时，可从以下几点进行优化：1）持力层及承载力选择合理；2）局部较深的基底，其土层承载力可按个别埋深单独修正；3）基底零应力区可根据抗规4.2.4要求取为0.15；4）相距较近的柱，可适当改变独基长宽，避免采用双柱联合基础；5）采取较小的归并系数，如0.1；6）构造上可将“基础边缘高度”取为200；7）对于B＞2.5的独基，纵筋用90%长度并交错布置；8）基础底面长宽比，一般情况下取值为1时最优，但有以下几种情况时，最好使基础底面成为矩形；a.两柱相距较近，为防止形成双柱基础，而将独基设计成两个相互脱开的长方形；b.场地限制；c.柱底单方向弯矩较大，以独基长边抵抗弯矩，受力更合理；

基础设计采用桩基础时，应进行深入的类比分析，考虑不同条件下的适用性。对于基岩埋藏较浅地区，应优先选用人工挖孔桩方案，充分发挥大直径桩高端承的特性，有条件可进行扩底；对于冲积平面等以深厚细颗粒土层为主的地区，可优先选用预应力管桩或方桩，当管桩使用受限制时，可采用长螺旋钻孔灌注桩，控制桩径，发挥侧阻力，在超高层中还可以辅以后注浆技术来提高承载力、减小变形；在含有卵石层的地区，需根据卵石的松散程度和最大粒径来选用合适的工艺，当卵石比较松散且最大粒径≤50mm时，长螺旋钻孔灌注桩仍适用，当最大粒径不超过钻杆内径的3/4时，仍可采用反循环钻孔灌注桩，当最大粒粒径＞100mm时，可选择旋挖工艺；对于湿陷性黄土层地区，根据其欠压密性和湿陷性的特点，可采用挤密桩进行湿陷性处理消除负摩阻后再进行常规竖向设计。

2 抗侧力结构体系和结构布置优化

对于框筒结构设计存在的问题可从以下几点考虑1）核心筒尺寸偏长，可以在两个方向通过梁高的差异来调整，使双向刚度更接近；2）减小核心筒墙厚的思路是准确的，核心筒就像是实腹悬臂受弯构件，在刚度的影响因素上，外形尺寸比壁厚有效的多，另外翼缘的厚度比腹板厚度更加有效；3）当塔楼与裙房一体时，单元划分不宜死板的沿塔楼切割，这样不仅影响功能使用，不便施工，切分后的裙房本身抗震不利，可考虑各塔楼带一部分裙房，避免塔楼偏置即可；4）对于超高层可合理设置伸臂，避难层可缓解刚度突变，同时抗剪承载力突变可采用加型钢等方式解决；5）对于一般跨度在11m以内的框筒结构，核心筒与外框架框架梁高可可控制到700mm，降低层高及总高度；6）核心筒下桩与外框架下桩应力相差较大，应采取措施调减框架下桩应力。

3 楼盖体系优化

对于结构楼盖，特别是地下室顶板楼盖，采取不同形式对净高、层高、土方开挖、抗浮措施有很大影响。

车库顶板楼盖形式结构成本分析

根据分析可知，大跨度柱网，当最小板厚不受最小防水厚度要求限制时，采用无梁楼盖和单向次梁较省；当最小板厚按250mm控制时，次梁结构的优势不再，反而会由于模板工程量增加，造价反超主梁大板；同时该体系会导致主框架梁截面偏大，影响高度，此时可通过大板板端加腋形成拱效应减小配筋，控制梁高。从柱网角度来看，对于刚需产品可优先选用大小柱网。