结构方案的比选说明(共6页)

精选优质文档-倾情为你奉上结构方案的比选说明一、 针对地基处理方案比选：地基处理总的原则：“根据上部结构对地基要求，以及所处的施工现场所处的环境条件、地质条件及水文条件，进行有针对性的合理选择地基处理方案”。1、 地基处理的方法及选择：（1） 换填地基：当建筑物基础下的持力层较弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换填法来处理软弱地基。包括灰土地基、砂和砂石地基、粉煤灰地基，根据施工现场的实际情况来选择用哪一种土方进行换填，这里面需要解决土方的来源和土方运输的距离 ，由此带来的成本要求。2011年，我们在施工安徽铜陵涌银国际售楼处项目时，施工方在施工期间由于经验问题，造成了地基基坑超挖严重，施工方在发现超挖严重时，竟对超挖部分用土进行回填，被监理单位发现即时的进行了制止，建设单位邀请了设计方、施工方以及监理方、地质勘察方对超挖部分进行了相应处理，提出了用砂和砂石地基对超挖部分进行换填。（2） 夯实地基：夯实地基主要包括重锤夯实地基和强夯地基，即采用夯锤对地基进行反复夯击，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。这种地基处理方式是目前最为常见的一种，其操作成本也相对较低。但这种地基处理方式一般只适用于周围建筑稀少的城市郊区，对于建筑物稠密的城市市区，不应采用这种方式，尤其是强夯地基。（3） 堆载预压法：堆载预压法是利用前期荷载加速地基固结，使地基在建造建筑物之前提前产生沉降，并由此提高地基土的抗剪强度，以适应建筑物荷载的施加并有效地减小工后沉降和差异沉降。该地基处理方案涉及到施工时间较长，对于工期有要求的，不适宜采用该种地基处理方案。2007年，我们在施工君临紫金项目时，考虑到项目紧邻沪宁高速，车流量较大，便在项目靠高速公路一侧采用人造推土的方式人为的堆出了一个高约12米的土丘，土丘形成后，因该土丘属于杂填土堆积而成，土质较松，有出现山体滑坡的可能，对后期项目实施产生隐患，为此有部分专家参与了该土丘的实际勘察，也因此形成了多种方案，有建议对土丘进行支护设计的，有建议加大土丘坡度的，最终考虑到现场设计实际情况，以及从控制成本角度出发，采用了暂时不调整该土丘，任其自然沉降的方式，通过自重缓慢沉降，达到一定的沉降稳定期后，再对该处进行建筑物的施工，该方案处理也是对后期在土丘坡面上施工的建筑物地基起到了一定的堆载预压的作用，对地基也起到了一定的强化作用。（4） 水泥土搅拌桩地基：利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。它的适用范围主要是处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。（5） 注浆地基：用气压、液压或电化学原理把某些能固化的浆液通过压浆泵、灌浆管均匀的注入各种介质的裂缝或孔隙中，以填充、渗进和挤密等方式，驱走裂缝、孔隙中的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩图胶结成一个整体，形成一个强度大、压缩性低、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体，从而改善地基的物理化学性质的施工工艺，该工艺在地基处理中应用领域十分广泛。该地基处理还可以用来堵漏。（6） CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）地基：由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价，目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。南京浦镇车辆厂厂南生活区24栋6层住宅楼，原地基土承载力为6吨，后经处理后，地基土承载力达到了24吨，基础形式最终采用条形基础，大大降低了施工成本。另外地基处理还有：旋喷注浆桩地基、夯实水泥土复合地基、砂石桩地基、土工合成材料地基等。总而言之地基处理是建筑物的一个关键步骤，综合施工成本、水文地质条件及施工现场现有环境、工期要求等因素，进行地基处理形式的比选，明确最经济的一种方式，可以作为结构优化的第一个步骤！二、 基坑支护设计比选：1、 基坑支护的设计：基坑支护分为浅基坑支护设计和深基坑支护设计根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）第9.13条明确规定，基坑支护设计应包括支护体系的方案技术经济比较和选型。2、 基坑支护的主要类型（此处主要以深基坑支护设计为主）：排桩、地下连续墙、水泥土桩墙、逆作拱墙、土钉墙等。3、 基坑支护体系的方案技术选型的原则：（1） 基坑坑壁的等级：基坑坑壁等级分为三个等级；（2） 项目周边环境条件，地下管线布置；（3） 项目邻近建筑物和地下设施的类型；（4） 项目现场的技术条件。在考虑了以上四个大的方面的基础上结合基坑支护型式，充分考虑工程造价的因素，通过比选，选择技术上可行，经济上合理的支护型式。4、 一般支护型式的适用范围和主要特点：（1） 放坡：适用于场地开阔，无变形控制要求的基坑，该型式最大的优点就是造价低；（2） 土钉墙：一般适用于周边构筑物少，地质条件较好的情况，软土或砂层地质要慎用或采取加强型方案。2007年，我们在君临紫金项目上即采用了该方案，当时考虑该处地质条件较好，属于紫金山板块，地层结构主要为强风化岩和粉质粘土为主，离主城区较远，且基坑四周建筑物均已拆迁，故对基坑支护优先选用了该方案 。（3） 排桩支护，排桩支护刚度高，适应性广，结合桩间止水也可用于砂层，适用于各种等级的基坑坑壁，2002年的君临国际项目和2008年的财富中心项目均为三层地下室，基坑坑壁安全等级属一级，且位于市中心建筑密集地区，故均采用了该种基坑支护方案。（4） 地下连续墙：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，可以说适用于各种情况下的基坑支护，但造价高，施工要求专用设备，2008年财富中心项目中，曾经考虑使用该种基坑支护方案，最终因造价高的问题在方案比选中被放弃。（5） 水泥土桩墙：依靠本身自重和刚度保护坑壁，一般不设支撑，适用于基坑坑壁安全等级为二级，地基土承载力不大于15吨，基坑深度不大于6米的基坑。（6） 逆作拱墙：适用于坑壁安全等级为三级的，淤泥和淤泥质土场地不宜采用。以上六点当然也不排除对同一基坑工程，由于周边地质条件不同，采用不同的支护方案，达到经济、合理的目的。5、 支撑型式：主要有砼支撑、钢支撑和锚杆支撑，一般砼支撑刚度大，但拆除不方便，钢支撑刚度相对较小一些，但拆除方便，可以预加轴力的办法达到控制位移的目的，锚杆刚度小，位移控制主要通过预加预应力来实现，锚杆一般要打入基坑以外的地下场地，会对周边环境有一定的影响，最好要求有较好的锚固土层。总之，当项目所在地周边地质条件较好，周边环境要求宽松时，可采用柔性支护，如土钉墙等；当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。同样，对于支撑的型式，当周边环境要求较高，地质条件较差时，采用锚杆易造成周边土体的扰动影响周边环境的安全，应采用内支撑型式；基坑支护最重要的时保证周边环境的安全。高层建筑旁边的低矮建筑出现墙体开裂、整体倾斜的例子也不乏少数。三、 基础部分设计方案比选：总的原则：“从节约成本角度来考虑，有条件做天然地基的就不必做深基础”。基础又分为浅基础和深基础：埋置深度小于5米的为浅基础，埋置深度大于5米的为深基础。1、浅基础：浅基础型式根据上部结构类型、使用功能、地质条件、荷载大小和施工条件方法等因素分为独立基础、条形基础、筏板基础、箱型基础等；另外基础埋深的大小对建筑物的安全使用、稳定性、工期及造价影响很大。在基础类型的比选中，结合上述因素比如：砖混结构的墙基础，若荷载较大，选用刚性基础则断面较大，为节约材料可选用扩展式基础。2、基础工程设计：（1） 无筋扩展基础：由脆性材料（砖、毛石、三合土）砌筑而成，施工简单，便于就地取材，适用于多层民用建筑和轻型厂房；（2） 扩展基础：系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，相对于无筋扩展基础具有一定的柔性，多用于砖混结构、单层或多层框架结构中常被采用。（3） 柱下条形基础：该基础型式是针对柱下独立基础因承受的荷载较大或地基软弱，需增加基础底面积以满足地基承载力的要求时，或者为减小不均匀沉降，需要增加基础的整体刚度以减小对上部结构的影响时，而选用的一种适宜的，经济的基础型式；（4） 筏板基础：系指在地基上整体的连续的钢筋混凝土板式基础，适用于结构荷载大；荷载或地基性状不均匀，结构对地基差异变形较敏感，为减少不均匀沉降带来危害，条形基础不能满足要求的；与箱型基础比，整体刚度差一些，但可获得更多、更大的地下使用空间；筏板基础施工浇筑混凝土量较大，但与箱基比，省去支模，加快施工速度。（5） 箱型基础：整体性好、刚度大，对地基不均匀沉降有显著的调整和减小的作用，具有较大埋深时，受到土体的约束，又与上部结构形成刚度很大的整体，对抗震十分有利，且基础体积较大，但内部空间也大，自重较轻，有利于减小沉降的效果，或者获得增加建筑物层数的效益，故称为补偿式基础。适宜于在天然地基上作用为高层或重型建筑物的基础，箱型基础内部空间可作为人防地下室储藏库或服务性用房。2、 桩基础设计：、（1） 桩基础选型：桩基础选型可参照建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）附录A；主要根据建筑结构的类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等因素，选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。（2） 桩基的确定程序一般为：分析地勘报告确定桩基持力层的几种方案确定桩型的几种方案包括外形尺寸、构造等确定单桩竖向和水平向承载力和单桩刚度特征确定桩基型式、承台尺寸和埋深确定桩数和平面布置图验算校核经济比选承台计算校核必要调整，绘施工图。2008年财富中心项目中，我们曾经就桩数进行过经济上的比选，当时设计时能否用桩径为1000mm的灌注桩替代桩径为800mm的灌注桩，以减少整体桩的数量，达到优化设计的目的，最终经过经济核算的结果为使用800mm的桩经济上更为合理。（3） 桩的布置：桩位布置合理，是充分发挥群桩性能的关键因素之一，当然也要考虑到施工的条件和可行性。一般来说,钢筋混凝土基础(包括混凝土桩) 的配筋率并不高,但因其工程量大,耗用的钢筋总量仍是巨大的。所以对基础采取什么形式,必须反复权衡,能用浅基础时就不要用桩基,采用桩基时求短不求长,灌注桩配筋又有通长和二分之一、三分之一桩长的节省办法。此外,采用加固软土地基新技术可以避免使用钢筋混凝土桩,而进行桩-土复合基础的设计,则可减少桩的数量或桩长。凡此种种,每一项均可大大减少用钢量。四、基础以外结构部分用钢量统计数值参考：地下室结构部分：1、 人防工程结构（6级人防）：180kg/；2、 普通地下室工程结构：80-150kg/。上部结构：砌体结构的含钢量（kg/）单层厂房仓库1-2层住宅多层住宅多层办公楼底框商住楼公共建筑15-3022-2818-2623-3025-3040-60住宅类混凝土结构的含钢量（kg/）框架剪力墙框剪多层（6层）小高层（7-11层）高层（12层）小高层高层高层25-4035-5050-6025-5055-7540-85办公商业类混凝土结构的含钢量（kg/）结构型式框架剪力墙框剪框（筒-筒）多层高层高层高层超高层高层综合楼30-5050-7570-8050-85145-18055-105商厦40-8050-8060-8565-9570-18060-110钢结构的含钢量（kg/）屋盖民用建筑屋架网架、网壳多层住宅别墅高层公共建筑35-5015-6540-10090-180180-240以上表格中的数值,均不考虑地下室和桩基,若考虑桩基应增加10 %左右。总之用钢量的多少，很大程度上取决于如下几个因素：（1） 抗震设防烈度、场地类别、风荷载；（2） 规范条文；（3） 建筑结构的规则性；（4） 结构方案的合理性；（5） 施工过程中涉及到的一些变更措施。五、结构的优化设计：1、方案设计：结构设计应及早参与到建筑方案的设计当中去，对方案设计提出相应的结构合理化建议，对后期在施工图中能有效控制用钢量；（1）建筑平面力求方正，控制平面长宽比，长宽比过大，在水平力作用下，会造成构件受力的不均匀性，继而造成配筋的不均匀性，而加大钢筋用量；（2）建筑物体型应规整，层高间不应相差太大，层间刚度比不满足规范要求而增加抗侧向力构件，从而提高钢筋用量；（3）立面设计简约，避免由于为满足建筑外立面造型，而不得不增加一些与结构提高承载力和抗震无关的钢筋；2006年，在君临紫金项目中，在建筑规划方案评审中，东南大学设计的整体方案与南京市建筑设计院设计的整体方案虽然最终票数相同，但在关于经济性的方案比选中，东大的方案从美观的角度和与自然结合的角度上更符合规划要求，明显占优优势，但再其后的扩初设计中最终导致了，建设成本巨大，实际操作效果无法达到设计要求，最终选择了南京市院的整体方案，并在此基础上进行了施工图设计。2、结构设计：（1）结构选型：选择合理的结构型式，对后期节约成本有很大的帮助，如：某工程采用一托一的框架托层结构的用钢量比采用二层的框架结构要大，这是因为针对框架托层结构的底框部分建筑抗震设计规范规定有许多的构造要求及计算要求，而上面只是托一层的砖混结构，相对来说做框架托层的经济性就不如做两层框架；（2）柱网布置合理：柱网大，那么楼盖用钢量较多，柱网小，则柱子构件用钢量增加；（3）抗侧力构件位置要合理：抗侧力构件针对框架结构为框架柱，剪力墙结构为剪力墙；（4）梁和墙的关系处理：不一定每道墙下面都设置梁，布梁过多，会导致荷载多次传递，而造成受力的不合理。3、构件设计：（1）板：l 现浇板应做成双向板，因为双向板较单向板经济，因为单向板非受力边一样至少要配置构造钢筋，如调成双向板那么楼板钢筋的利用率就得到了提高，避免了浪费；l 合理控制现浇板的厚度。在满足最小板厚的前提下，现浇板厚度的取值应使板的配筋由内力控制而非构造配筋，对于由于板厚小而板中穿管线可能会出现现浇板裂缝的问题，可以通过构造措施和水电专业的配合来减少其负面影响；l 合理选择楼板的混凝土强度等级，强度等级低则构造配筋就小，反之则大。（2）梁：l 梁的配筋率一般在1.0-2.0左右，根据建筑抗震设计规范6.3.3.1条规定，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，6.3.3. 3条规定，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，会导致相应的箍筋用量加大；l 尽量避免梁宽350，否则箍筋按构造须采用4肢箍，造成箍筋用量增加。增加梁高可以降低梁面及梁底的配筋量，但箍筋量也会有所增加。（3）柱、墙：l 柱墙部分要减小柱子和墙的刚度，可以降低吸收的地震力，减少配筋。结构设计的具体操作就是合理地确定墙柱截面：可以通过合理选择混凝土强度等级从严控制柱子的轴压比，在满足上下刚度比与位移比的前提下缩小柱截面。抗震墙如能合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是内力控制配筋而是构造配筋，这样其节点区主筋、箍筋以及墙段的水平分布筋的配筋率都按规范规定的最小配筋率配置。l 尽量使梁对柱中布置，这样可以减少柱子的偏心，也就减少了柱子的纵筋量。4、钢筋：采用HRB 400 级钢筋( 新级钢筋)，级钢筋( HRB 335) 强度设计值为f y = 300N/mm2 , 新级钢筋强度设计值为f y = 360 N/mm2 ,新级钢筋强度设计值与级钢筋强度设计值之比为360/300 = 1.2 ; 新级钢筋目前的市场价格比级钢筋略高,综合价格比为1.05。若将强度低的级钢筋改为强度较高的级钢筋用于建筑,则可节约钢材约14 %(1.2/1.05 - 1 = 14 %) ,这是降低含钢量最直接的措施，当然如果只涉及到构造配筋，便无此必要，此外,在板构件中采用冷轧带肋焊接钢筋网片代替普通钢筋,节约率可达15 % 。此外很多工程造价的增多,往往是由于施工方对图纸理解不全面或理解偏差所致。当图纸上出现模棱两可的表述时,施工方一般是朝着有利于自身利益的方向去理解,虽然图纸最终的解释权在设计方,但由此造成的浪费往往是既成事实。施工图纸过于简单、粗糙和施工单位技术力量薄弱造成施工中的错误和浪费,屡见不鲜。专心-专注-专业