土建结构设计中的细节与优化方案阐释

李国娟

山东省环能设计院股份有限公司 山东济南 250000

土木工程行业作为我国社会经济发展的重要推动力，不仅能够满足民用建筑的相关要求，而且在很大程度上促进了国民经济的发展。然而，在土建结构设计过程中，质量的提高一直是研究人员难以克服的难题，无法满足人们的进步要求。此外，土木工程行业的快速发展暴露出许多问题，这就要求专业人员继续深入研究。促进土木工程行业的快速发展。

1 土建结构设计概述

土木结构的设计需要从审美效果和实际情况出发，综合考虑各种因素，确保环境保护的要求和外观的前提下确保实用性和质量，全面掌握土木工程数据和改进设计方案的可行性。一般来说，土建结构设计分为整体土建结构设计、施工资料计算编制、方案施工、覆盖采暖通风系统、给排水系统、电气系统等；不同土建结构的基础主要是土建工程的差异。划分依据包括：1种不同的民用建筑材料：主体结构：混凝土原材料、木材、混合材料、钢筋、砌体等；2层及高度差：超高层、多层、高层、单层；3种不同的结构形式：框架；气缸、道路、桁架、剪力墙；四种不同用途：工业土木工程、民用土木工程。

2 土建结构设计中的细节及优化方案

2.1 工程实例

某工程项目，办公楼，层数为6层，建筑面积为10000m2。结构形式采用的是全现浇的框架结构。抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计基本地震加速度为0．1g，框架抗震等级为三级。基础持力层为强风化岩石，修正后的地基承载力特征值为500kPa。基础形式为柱下独立基础，基础高度为0．6m。对于本工程而言，制约工程质量的主要因素为框架设计与独立基础两方面，本文就这两方面进行分析，尽量在降低工程造价的同时保证工程的安全性。

2.2 框架柱的优化设计

在本次设计中，办公楼采用框架结构形式，首先，设计人员应加强对框架柱的设计。设计人员应对框架柱进行合理选择，确保框架柱能够满足规范要求。在框架柱选择中，设计人员应根据工程的实际情况对轴压比等进行计算，得出合理的数值选出适合工程的框架柱。对于框架柱的设计而言，作为控制截面尺寸的关键因素之一，轴压比尤其重要，考虑柱截面，不仅要避免截面过小，增加钢筋的使用量，因此，通常保证轴压比与其限值的比值接近0．8。通过对大量的土建工程建设进行分析，可知在框架柱进行计算时按双偏压进行计算比按单偏压计算得出的数值略大，故在优化框架柱的设计时，设计人员可先行利用单偏压进行框架柱的计算，再利用双偏压进行检验，保证框架柱的选择能降低工程成本，且满足安全要求。在框架柱设计中还需注意：（1）框架柱纵筋可以采用大直径钢筋+小直径钢筋的配筋形式，以使实际配筋与计算或构造要求配筋更接近，且大直径钢筋放置在角部。（2）计算框架柱的体积配箍率计算时，Acor应为框架柱箍筋范围内的混凝土核心面积，而不是框架柱的截面面积。（3）抗震等级为三级时，截面400x400mm的框架柱箍筋最小直径可为6（与基础相连端为8）。（4）应注明柱纵筋（直径大于等于12mm）时，采用电渣压力焊接。

2.3 框架梁的优化设计

工作人员还应对框架梁设计进行合理的优化。这是由于当前我国相关部门对建筑的抗震设计要求进行了明确规定，要求建筑的框架梁截面宽度应大于或等于200mm，而高度与宽度的比例则应小于或等于4，净跨与框架梁截面的高度比也应大于或等于4。因此，工作人员在对框架梁的截面尺寸进行设计时，必须对梁、柱在框架结构中的关系进行综合考虑后，再对截面尺寸进行确定。在对框架梁进行设计时，应对其配筋率进行合理控制，将配筋率控制在1-1．8%之间，确保土建工程的经济效益。

2.4 独立基础的优化设计

在土建工程的方案设计中，地基工程作为工程的核心基础，成本造价投入也相对较高，多在工程整体造价的1/5左右，对此，建设工程为提高地基承载力，降低工程造价投入，优化基础设计非常重要。在对工程建筑的基础结构进行设计时，按地基承载力特征值确定底面积时，传至基础底面上的作用效应采用正常使用极限状态下的标准组合值，而不是采用承载能力极限状态下的基本组合值，合理的将基础底面积控制在相应范围，减少钢筋用量。除此外，优化独立基础设计时，可对地基承载力合理修正。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5．2．4条规定，当基础的宽度应大于3m或者埋置深度大于0．5m时，从载荷试验或者其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值应进行修正。使用修正后的承载力特征值，能够有效减少工程的基础的面积。在工程建设中，建设方为加快工程进度，设计人员无奈之下采用保守的经验值作为地基承载力特征值，造成基础面积的增大，在施工中需要更多的钢筋，增加了造价成本。

2.5 优化框架梁的设计

在我国建筑设计中，国家现行的建筑抗震设计规范对框架梁的截面尺寸规定如下：在土建工程设计中，截面宽度应不小于200mm，截面的高度于宽度相比应不大于4:1，净跨与截面高度应不小于4:1。设计人员进行结构设计时，在框架梁的截面尺寸的选择上，应对框架梁、柱等在框架间的关系进行综合考虑，框架梁的高度与跨度比应保持在1/10-1/12之间。在一般工程项目中，梁配筋率控制在1．0%-1．8%间即可保证工程质量，提高土建工程的经济效益。

3 结语

土建工程结构设计是一项较为复杂且系统的工作，为使结构设计更加合理，应当针对结构中的一些细节进行优化。本文以某房屋建筑工程为例，从框架柱、框架梁和基础三个方面，提出了结构优化方案，经过优化设计后，该工程的钢筋用量大幅度减少，工程造价显著降低，经济效益明显。