探析高层住宅小户型的设计优化及应用

杨艳玲

（贵阳建筑勘察设计有限公司 贵州贵阳 550081）

0 引言

随着建筑行业建设的高层化发展，使得越来越多的小户型设计被运用于实践。然而，由于基本的建筑空间有限，降低了小户型建筑用户的舒适度。为改善这一现状，进而推动建筑行业的健康稳定发展，应结合实践，对高层住宅小户型的建筑与结构进行优化。如对次卧位置进行了调整，提高通风采光效果；采用组合配筋方式，以强化剪力墙结构的配筋效果；采用现场试桩获得的桩基承载力结果，以提高建筑工程桩基承载能力分析控制的准确性。如此，才能使高层住宅小户型的设计优化达到预期，进而满足用户对小户型建筑使用的舒适度与基本功能需求。

1 工程概况

贵州地区某高层住宅建筑的总建筑面积约为299800m2，其中地下建筑面积约为342500m2。具体是由15栋17层与12栋14层高层住宅楼组成，标准层的层高为2.8m，每栋楼均设有地下室。为提高高层住宅小户型用户的舒适度，相关人员根据实际工程情况进行了如下建筑设计优化与结构用钢量控制技术应用工作，以期推动建筑行业的健康稳定发展。

2 高层住宅小户型的建筑设计优化

由于该高层住宅建筑的建设类型为高层保障房，因此，建筑设计需面临房型面积小、容积率高以及单体设计采用一梯多户策略。故而，建筑设计优化控制人员要想达到高得房率与居住功能舒适度等目标，需从细节角度入手，即调整卧式位置以及增加墙面长度等措施，来提高工程建设使用的科学合理性。以本建筑工程一梯四户房型为例，设计优化前，得房率为82%，且存在次卧通风与采光弱以及卫生间门对客厅等问题。优化后，得房率提升到了85%，且对次卧位置进行了调整，提高通风采光效果。与此同时，还规避了卫生间对客户的不合理问题[1]。

对于一梯六户的房型，其得房率为79%，户型合用前室无通风与采光设置。即暗影影响了户型的品质与舒适度。设计优化后，得房率提升至83%，户型合用前室的通风采光良好，改变了原有房型厨房开口方向，增加了客厅右侧墙面长度，为家具摆设提高的便捷度。此外，设计还会墙体的布局进行了调整，使剪力墙结构墙体对正，强化了结构抗侧力的刚度效果。如此，就在一定程度上降低了土建工程的造价成本[2]。

3 高层住宅小户型的结构设计优化

3.1 结构计算优化

结构计算工作的优化主要集中在施工图纸的精细化设计上。即通过控制计算输入参数、计算结构指标以及计算模型构建，来提高结构计算的合理性。这里的输入参数是指，混凝土密度、周期折减系数以及荷载信息等。计算结构的指标是指，位移比、周期比、刚重比、剪重比以及层间位移角等，均要设置在合理范围内。如周期比，应控制在0.8以下，层间位移角，控制在1/1050上下，剪力墙轴压比应控制在0.4以下。上述指标参数控制目标的达成，将大幅减少结构体系的扭转效应与地震反力影响，进而提高工程建设整体的经济效益[3]。

3.2 结构构造优化

3.2.1 楼板配筋设计优化

对于高层建筑的结构薄弱部位，如走道楼板厚度为130mm，楼层电梯间等。常规设计工作开展，均会架起那个薄弱部位楼板的设计控制，即将顶面金双向贯通至φ8mm@150mm。为保证本建筑结构薄弱部位达到预期的建设要求，优化设计采用了板面分离式配筋，即按照最小配筋率的配筋为φ8mm@190mm。

3.2.2 剪力墙设计优化

在利用PKPM软件进行计算时，如剪力墙满足平截面假定，设计人员应采用组合配筋计算结果。由于本工程L型剪力墙的PKPM计算结果中，长肢方向为0，短肢方向为7，因此，设计应采用组合配筋方式，以强化剪力墙结构的配筋效果。

3.3 桩基设计优化

由于高层住宅软土地基的桩型多选为预应力管桩与钻孔灌注桩，因此，以往桩基承载力计算多根据地质勘察报告来确定土层数据。而地质勘察报告中的数据信息是经土工试验结果转换获得的，因此，并不能充分体现原状土的土体承载力，多取值较为保守。为此，桩基设计优化人员应采用现场试桩获得的桩基承载力结果，以提高建筑工程桩基承载能力分析控制的准确性。本工程建设采用的抗压桩为PHCφ400mmAB95的预应力管桩，其桩长为30m，桩端入地质⑦1层4.6m。此外，根据地勘报告计算获得的单桩承载力设计值为1050kN，但试桩的抗压承载力极限值高达2400kN。由此，设计人员应通过调整桩型与布桩方式，来控制桩基建设造价。

3.4 基础布置形式优化

地基基础的造价作为总造价的10%～20%，应在选择结构设计过程中，综合考虑工程造价控制的基础形式。此外，针对某一具体建筑，应采用多种方案，以为后续综合多方因素的比选预留环境。如此，基础布置方案的科学合理性就能得到保障。本工程某号楼设计选用了两种基础底板布置形式。

方案一：桩基联合承台与防水静力板形式，来对用钢质量进行控制。方案二：采用了梁板式桩基，其基础梁与板厚均优于方案一，但用钢质量比方案一多了1.1t。经综合方面因素考虑，选用了方案二，其虽造价较高，但整体刚度大，能够承担基础受力特点所带来的影响。值得注意的是，因结构计算过程，剪力墙是通过地基梁将上部荷载传至桩的，因此，基础底板的布设应考虑水的浮力与部分上部荷载的作用影响。

3.5 抗侧力构件平面布置优化

高层住宅小户型的抗侧构件，即剪力墙设计布置，主要用来抵抗水平力的影响，以规避扭转风险。此过程，设计人员应按照“金角银边草肚皮”的原则，将剪力墙尽可能地设置在建筑物的端部与角部。如此，就可大幅提高整体抗侧的刚度与扭转惯性矩。从以往高层住宅进行剪力墙设计优化工作情况可以看出，剪力墙的优化设计应从两方面入手，即调整布置位置与规避短肢剪力墙。这里的剪力墙布置位置调整，应将最少的墙体布置强化抗震结构的性能质量。短肢剪力墙的控制，就是在设计剪力墙墙肢过程中，尽可能规避短肢剪力墙的设计，以优化抗侧力构件的平面布置效果。

在上述设计优化控制背景下，高层住宅的小户型工程建设，就能高舒适度与高稳定性状态作用于实践，以满足用户的基本功能需求。

4 结束语

综上所述，高层住宅小户型的优化设计目标达成，需对小户型设计现有问题的情况，从结构计算优化、楼板配筋设计优化、剪力墙设计优化、桩基设计优化、基础布置形式优化以及抗侧力构件平面布置优化等角度入手，来强化高层住宅小户型建筑与结构的设计控制效果。事实证明，只有这样，才能将最具效用的优化设计策略作用于实践，进而服务于现代化经济建设建设背景下的全面发展进程。