浅谈高层住宅小户型设计优化研究及应用

魏广文 张鸿仓

摘要：本位研究的高层保障性住房建筑房型设计和结构设计优化的关键技术是根据市场需求，同时也结合工程实例，对相应的技术措施进行探讨研究，因为其社会效益和经济效益明显，因此，为类似工程设计优化提供了借鉴。

关键词：社区规划；高层住宅；房型；设计优化；技术措施

前言

本文详细介绍了该项目的设计优化方法，其主要围绕高层保障房建筑设计优化和结构用钢量控制技术开展研究，同时也结合上海市某保障房工程，在本工程中，其总建筑面积为299818.32m2，地下建筑面积34253.87m2，并且由15栋17层、12栋14层高层住宅楼组成，其标准层层高为2.8m，都设置为1层的地下室。

一、建筑设计优化

高层保障房由于房型面积小、容积率高，建筑单体设计一般采用一梯多户策略，这就对得房率高、房屋功能舒适度高的建筑房型设计提出了很大的挑战。本工程对一梯四户房型和一梯六户房型进行了设计优化。一梯四户优化前的房型，主要存在以下问题：得房率为82%；该房型次卧室通风及采光弱；卫生间门对客厅。优化后：得房率提高至85%；次卧室位置调整后，通风采光良好；避免卫生间门对客厅的不雅。

二、结构设计优化

2.1建筑方案对用钢量的影响

2.1.1建筑体量对用钢量的影响

建筑体量主要是指建筑的平面长度、平面的长宽比、建筑物的高度和高宽比。超长建筑还应考虑到混凝土的收缩应力和温度应力，会增加很多抗裂措施而增加造价；而长宽比过大即平面过于狭长的建筑物在地震作用下，结构扭转特性更为显著，为了增加抗扭转刚度，会增加抗侧力构件的布置，从而导致混凝土的增加和用钢量的增加；高宽比大的建筑为了增强结构的整体稳定并控制结构侧向位移，势必要设置刚度及强度较大的抗侧力构件来提高结构抗侧刚度，这些都会使得用钢量增加。

2.1.2平、立面形状对用钢量的影响

有些建筑为追求外观效果，经常会采用在平面上大凸大凹、在立面上大收大挑及高位转换等手法，但这会给结构设计带来许多困难，容易造成抗震超限等问题，会大幅度提高建造成本。

2.2结构方案对用钢量的影响

2.2.1桩基设计优化

上海软土地基的桩型一般多选用预应力管桩、钻孔灌注桩，而传统的桩基承载力计算一般是根据地质勘察报告中的土層数据确定，但地质报告中的数据又是通过土工试验的结果转换得出，不能充分体现原状土的土体承载力，一般取值比较保守。而通过现场试桩得出的桩基承载力，可充分体现建筑工程桩基的实际承载能力。以笔者所在公司开发的上海市某保障性住房项目为例，工程抗压桩选用PHCΦ400mmAB95预应力管桩，桩长30m，桩端入地质⑦1层4.6m，根据地勘报告计算的单桩承载力设计值为1050kN，而试桩抗压承载力极限值却达到2400kN，比根据地质报告得出的抗压承载力可提高近20%，按此调整桩型和布桩方式，桩基造价可大幅减少。

2.2.2基础布置形式优化

作为建筑物的重要组成部分，地基基础的造价占总造价的10%～20%，在结构设计的时候选择好基础形式将有利于合理地控制工程造价。对某一具体建筑，要选择多种方案进行比选，只有经过技术经济比较，严格遵循相关规范，才能得出合理经济的方案。

2.2.3抗侧力构件平面布置优化

抗侧力构件（剪力墙）的布置是为了抵抗水平力的作用，为防止扭转，讲究“金角银边草肚皮”，可将剪力墙尽量设置在建筑端部和角部，以增大整体的抗侧刚度和扭转惯性矩。因此，剪力墙的优化方向有两点：一是调整剪力墙布置位置，以最少的墙体布置获得最好的抗震结构性能指标；二是剪力墙墙肢应尽量避免出现短肢剪力墙。

还是以该工程1#～2#楼（B房型）、3#～6#楼（D房型）为例，将厚200mm剪力墙总长分别从94.25m（B房型）和106.65m（D房型），优化至84.45m和96.35m，节省了不少钢材。2.3结构计算优化结构计算优化，主要体现在施工图须精细化设计，主要是控制计算输入参数、计算模型建立和计算结果指标。其中输入参数主要有：混凝土密度、荷载信息、周期折减系数等；计算结果控制指标包括将周期比、位移比、层间位移角、剪重比、刚重比、刚度比、轴压比等均设在合理的范围内，如：周期比均在0.8以下，偶然偏心作用下的位移比均不大于1.2，层间位移角均控制在1/1050左右、剪力墙轴压比大多数小于0.4等。经以上措施，有效减小了结构体系的地震反力及扭转效应，对提升经济性大有裨益。

2.4结构构造优化

2.4.1楼板配筋设计优化

在结构薄弱部位，如楼层电梯间，走道楼板厚度为130mm，常规设计在薄弱部位楼板均有加强，一般顶面筋双向贯通至Φ8mm@150mm，最终采用了板面分离式配筋，按最小配筋率配筋为Φ8mm@190mm。

2.4.2剪力墙设计优化

在PKPM软件计算中，当剪力墙满足平截面假定时，雷带接闪器焊接连通，下端与基础接地网焊接连通，形成良好的电气通路。防雷体系的钢筋均可靠焊接，并在有接地检测电阻处距室外地坪0.5m处设1块100mm×100mm×6mm预埋钢板与引下线焊接作接地电阻测试点。可采用组合配筋计算结果。本工程L形剪力墙PKPM计算结果，长肢方向为0，短肢方向为7，则采用组合配筋方式和不采用组合配筋方式对比。经与审图公司沟通，最终选用了组合配筋，剪力墙配筋大幅优化。

结束语

本工程经采取以上措施后，共节约造价70～90元/m2（以钢筋综合造价6元/kg计），工程桩节省造价约600万元，为类似工程积累了丰富的经验。

参考文献

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