浅谈框筒结构优化策略

建筑平面图

一般情况，项目经过超限审查必然会涉及到加强措施，往往成本会大幅增加。对于接近百米高的酒店、办公楼的框筒体系，其高度不超限，平面布置一般也不存在超限项，竖向在首层大堂会存在局部缺板、跃层柱及存在设备夹层时会有刚度、受剪承载力突变，整体超限项不多，不需要超限审查。即便个别项目超限项较多时，首先也需结合建筑和结构的布置做优化控制，尽量避免超限审查。

举例： 设备夹层会造成刚度及承载力突变的超限项，如会造成整体超限，可通过设置与主体竖向构件脱开的夹层避免超限。

单向梁布置是将次梁一端搁在边框梁，一端搁在核心筒的布置形式。由于边梁本身尺寸较大，属于构造配筋、经济性不高，采用单向梁体系边梁荷载有所增加，从构造配筋转化为受力配筋（配筋量增加很小），而平行次梁的主梁配筋得到很好的控制，整体经济性提高。单向梁可以以较短的传力路线直接将竖向荷载传递给核心筒，核心筒适当增加压力，有利于提高其抗剪性能，对核心筒稳定性、安全性均有帮助。所以单向梁的布置形式是更有效、更经济的。

单向梁布置

荷载增加会使结构地震力增大，水平、竖向构件、基础截面增大，桩基数量增加，项目成本整体上升，故荷载的控制十分重要。要求楼面恒载按照建筑做法计算确定，楼面活载按规范控制，墙线荷载需按砌体的材料、厚度、高度、开洞率、面层材料细化计算区分。特别对于酒店业态，隔墙较多，可以与建筑及业主在项目前期商讨砌体材料，在可能的情况下采用相对轻质的材料。

某项目模型调整阶段荷载做了优化，荷载减小，各构件截面及配筋也减小，混凝土减少了0.008m3/㎡，相应钢筋降低了1.8kg/㎡，本楼面积为4.1万平，节约成本48万元。

结构计算中，参数设置影响计算结果，同样影响着成本。对于框筒结构，高宽比较小，一般为地震控制，故有关地震的设防烈度、场地土类别、设计地震分组、抗震等级等需正确设置，同样也需正确设置风荷载参数。另双向地震、转T梁、活荷载折减、活荷载不利布置层数等也对计算有一定影响，需采用更经济的取值。

某项目模型调整阶段参数做了如下优化，配筋计算值减小，钢筋降低了1.3kg/㎡，本楼面积为4.1万平，节约成本24万元。

框筒结构主要受力的剪力墙为筒体外墙，内墙的作用是有限的，故墙的平面布置原则是筒体外墙拉满，结合轴压比及考虑梁端在墙平面外锚固，墙厚在350~400mm（下部楼层400mm，上部楼层350mm），内墙尽量少布，墙厚200mm，混凝土强度同柱，从小到上逐步减小，从C60~C30。

某项目通过剪力墙的合理优化布置，混凝土减少了0.025m3/㎡，钢筋降低了3.0kg/㎡，本楼面积为3.08万，节约成本76万元。

框筒柱轴力不太大，柱内不一定需要设置型钢，非高烈度区柱配筋基本为构造控制，混凝土采用C60~C30从小到上逐步减小，柱截面也从小到上逐步减小，一般4~5层调整一次截面，截面调整时的模数为50~100，到出屋面层控制在不小于600X600。

某项目调整柱截面如下，柱计算配筋调整前后均为构造控，混凝土减少了0.005m3/㎡钢筋降低了1.0kg/㎡，本楼面积为4.1万平，节约成本28万元。

柱截面优化一览表

梁按单向梁布置，标准层梁截面各层一般相同布置，梁高结合层高及建筑净高要求设置，有条件的情况下不做宽扁梁（经济性差），外圈梁考虑到周期比等指标控制，一般会加宽到400mm。隔墙下一般不设置次梁，以便更好的利用板的承载力。

板厚可按单向板l/30、双向板l/40设置且不小于100mm，筒体内板适当加厚即可，建议不超过120mm。

某项目通过墙的合理优化，混凝土减少了0.02m3/㎡，钢筋降低了1.5kg/㎡，本楼面积为3.08万，节约成本48万元。

施工图阶段配筋是否细致，对用钢量会有10%左右的差异，对成本影响不小。柱一般为构造控制，配筋时主要控制归并系数不大于0.1，超配控制在百分之十以内；墙一般为构造控制，按规范的构造要求设置边缘构件不放大；板面筋采用分离式，支座处按计算配筋，整体板配筋按计算要求不超配；梁为计算值控制，满足计算要求不超配，另腰筋、梁上部通筋、次梁架立筋等构造形式需细化控制。

某项目经过施工图优化，钢筋降低了2.5kg/㎡，本楼面积为4.1万平，节约成本46万元。