某国际博览中心广场加建罩棚项目结构设计优化案例

       随着经济的发展，人们对建筑结构设计要求的不断提高，建筑结构设计也越来越多样化。建筑结构优化分析能提高有限的空间、有限的资源，让其最大化的效果发挥，实现安全性、实用性、经济性的良好目标。

       结构设计包括结构选型、结构布置、结构计算、施工图配筋等四个方面，结构优化也是从上述四个方面进行。一个优秀的结构设计应该满足：

       1、结构体系选择恰当，材料选择合适；

       2、结构布置均匀、对称、简洁、合理；

       3、结构计算荷载输入正确、参数设置合理、计算结果满足规范；

       4、施工图配筋设计精细、构造措施周密、方便施工。

       通过结构优化，在满足安全和建筑物功能、效果的前提下，将建筑物钢筋及混凝土含量指标控制在最低水平，以实现项目利益最大化，并得到业主的高度认可和满意。

       因此，只要设计人员结构理论足够的扎实，设计经验足够的丰富，结构选型及材料应用足够的娴熟，那么结构设计脑洞就会有足够的大，总会从各种结构的方案中寻找出一个最经济、合理地设计方案。

      下面就实际工程中发生的案例做一下讲评，以供大伙分享。

       案例一、某国际博览中心广场加建罩棚项目基础设计

       某国际博览中心广场加建罩棚上部结构为轻型钢结构，柱距9.5米，跨度28米，高度12.5米，建筑面积约3万平米。地质资料如下：

       第①层 人工填土

      黄褐色、褐黄色，松散～稍密，稍湿～饱和，以碎石类素填土为主，上部3.2～4.0m以开山块石混碎石为主，一般块石直径20～50cm；其下主要为风化砂混小碎石及少量粘性土为主，土质极不均匀，回填时间均小于2年，勘察期间尚未经过强夯加固处理。

      第②层 粉细砂

      深灰～灰色，松散，饱和，为滨海沉积层，土质不均匀，干强度较低。

       第②1层 淤泥质粉质粘土

      浅灰～灰色，松散，饱和，软塑状态，为滨海沉积层，土质不均匀，局部为含淤泥粉土，下部多含粘土成分；

      第③层 粉质粘土

      黄褐色、褐黄色，稍湿，可塑偏软～可塑，土质较均匀，

      第④层 中细砂

      第⑤层 粉质粘土

     原设计基础为预应力管桩基础，两桩承台底标高为地面以下-3.5米，承台间设置地梁结，承台高1000mm，顶部设置860X1120钢筋混凝土短柱，2.2米高。如下图：

↑ 桩基平面图

↑ 桩基详图

↑承台详图

       因该场地是原有广场，平时主要用于停泊大型参展货车，地面硬化为300mm厚混凝土。该处地质填海造成，上部约4米厚碎石回填层，预制桩无法打入，故先开挖4.0米以上，挖除碎石回填层做基坑支护及降水措施后，在坑底打桩及浇筑承台、短柱、地梁，这样地面完全被破坏，需重新浇筑地面。

       整个基础工程中标额为1100万元，工期预计6个月。施工机械、人员已经进场，正值12月份冬季施工，开挖比较困难，遂作优化结构设计。优化后施工方案如下：

1、不破坏原有地面，保持原有地面继续使用。

2、取消所有桩基、承台、地梁、短柱；取消基坑支护及降水措施。

3、借鉴港口工程中的碎石挤密法，利用回填的4米厚碎石填土层作为持力层，改为素混凝土柱墩形式，柱墩顶与地面平，柱脚锚栓直接埋置在素混凝土墩内，开挖时用电锯将地面切割2.1X2.4方，开挖深度1.5米，人工夯实基坑，直接浇灌混凝土。

       如下图：

基础平面图

基础详图

       由此一改，投资额由原有1100万元，施工工期6个月就变成了投资额80万元，工期15天完成。该项目已完工两年，未见任何沉降现象！