□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)計研究院。

抗震地區(qū)保障性用房結(jié)構(gòu)限額設(shè)計

□文/饒 暉 常鳳崗 何率真 孫受益

設(shè)計階段對于建設(shè)項目投資的多少起著決定性的作用，因此在設(shè)計階段進行限額設(shè)計對于節(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)計過程中應進行多方案設(shè)計比較，選擇最佳方案優(yōu)化設(shè)計，重視概念設(shè)計、合理選擇設(shè)計參數(shù)、對結(jié)構(gòu)計算指標準確判斷其合理性，注重設(shè)計細節(jié)，以確保在保證安全適用、方便施工、經(jīng)濟合理的前提下達到控制建筑成本的目標。

抗震；高層住宅；建筑成本；限額；設(shè)計

近年來，各地都在大規(guī)模地進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)國際上普遍分析認定，工程建設(shè)項目的設(shè)計費占總投資的1%，但對工程造價實際影響程度卻占75%以上，這說明設(shè)計階段是控制工程造價的關(guān)鍵。

1 限額設(shè)計

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

2 限額設(shè)計要點

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

2.1 方案設(shè)計階段

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)計應根據(jù)房屋的建造地點、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、側(cè)向剛度大、抗側(cè)性能好、用鋼量少、造價低等優(yōu)點，能夠很好的保證結(jié)構(gòu)的抗震、抗風性能。

2）結(jié)構(gòu)方案的制定。結(jié)構(gòu)設(shè)計應注重概念設(shè)計，結(jié)合工程實際情況與各專業(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)計指標中的鋼筋、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)濟適用房一般為小開間、小戶型房型，面積指標緊張，為了在有限的平面內(nèi)合理布置滿足建筑各項功能的房間，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、平面里出外進甚至有較深的凹凸，當樓、電梯與較深的凹凸平面連續(xù)布置，還會造成樓層平面出現(xiàn)大缺口。結(jié)構(gòu)設(shè)計應在方案階段及時與建筑專業(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，宜結(jié)合建筑立面利用陽臺或空調(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遠大于規(guī)范建議的限值時，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。方案配合工作應在方案階段完成，這樣可避免后期設(shè)計的盲目性及反復性。

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影響較大，更需要多方案的經(jīng)濟比較。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)承臺梁間接傳力途徑，承臺梁及抗水板按照構(gòu)造要求進行設(shè)計，較好地控制基礎(chǔ)的資金投入。

2.2 施工圖設(shè)計階段

1）影響結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性參數(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，當采用φ600mm的樁時，除了需要加強的部位，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，當超過規(guī)范限值時不宜過多，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)計算指標的判斷和調(diào)整。高層建筑抗震設(shè)計中要重視概念設(shè)計，在目前計算機和計算軟件廣泛應用的條件下，設(shè)計不能陷入只憑計算的誤區(qū)，對結(jié)構(gòu)分析軟件計算結(jié)果設(shè)計人員應根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計概念及工程經(jīng)驗進行分析判斷。

運用工程經(jīng)驗對計算機軟件的計算結(jié)果進行合理性判斷，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，如果計算位移偏小可適當取消部分剪力墻或較小墻、梁的截面尺寸，以達到較小結(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、位移比不應大于規(guī)范限值要求。當上述指標均控制在合理數(shù)值范圍內(nèi)，則用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算結(jié)果適宜。當結(jié)構(gòu)計算完畢后還應對構(gòu)件配筋的合理性進行分析判斷，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)果都會加以顯示，當構(gòu)件抗剪截面不足情況控制在5%范圍內(nèi)，可以認為滿足設(shè)計要求，當構(gòu)件超筋、受壓區(qū)高度超限一定要進行調(diào)整。設(shè)計較為合理的結(jié)構(gòu)，不應有太多的超限截面，基本上能滿足規(guī)范的各項要求。

3）注意細節(jié)設(shè)計。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)件等進行大量合并，以大值蓋小值，不僅造成了較大的浪費，也使得一些可預控的抗側(cè)力構(gòu)件承載力發(fā)生轉(zhuǎn)移變成不可預控；再比如樓板構(gòu)件一般均為雙向板，雙向板負筋的配筋長度為較小跨度（凈跨/4）的，而許多人都設(shè)計為（軸跨/4），這些都應該適當合理的歸并計算結(jié)果。設(shè)計中還應注意墻體分布筋配筋率取值，墻體設(shè)計的配筋率不宜高于計算配筋率取值過多，因墻體配筋量所占比重很大，所以盡量使設(shè)計結(jié)果與計算結(jié)果保持一致。施工圖的最終設(shè)計成果體現(xiàn)了設(shè)計人員的設(shè)計工作水平，有時對外的影響力甚至代表了一個單位的設(shè)計能力。

3 結(jié)語

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

TU318

C

1008-3197（2011）06-60-02

2011-10-11

饒 暉/女，1967年出生，高級工程師，工學學士，天津市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

□常鳳崗、何率真、孫受益/天津市城市規(guī)劃設(shè)計研究院。