在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理減少含鋼量的一些體會(huì)

1、<p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理減少含鋼量的一些體會(huì)</p><p>　　摘要：我國(guó)隨著房屋建筑商品化和市場(chǎng)化，逐步要求設(shè)計(jì)院進(jìn)行限額設(shè)計(jì)，如建筑的總造價(jià)，結(jié)構(gòu)單位面積含鋼量(以下簡(jiǎn)稱含鋼量)等，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要做到安全適用，而且還要做到經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)此，本人總結(jié)了近幾年工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單的介紹一下對(duì)于上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)專業(yè)如何減少含鋼量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞

2、：結(jié)構(gòu)方案 節(jié)約造價(jià) 減少含鋼量 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU723.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　與建筑專業(yè)及甲方協(xié)調(diào)建筑方案 ---結(jié)構(gòu)方案定性階段 </p><p>　　結(jié)構(gòu)方案定性主要指結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)總高度，結(jié)構(gòu)平面、豎向布置，抗震縫、伸縮縫設(shè)置，是否超限等基本確定。方案設(shè)計(jì)在項(xiàng)目建設(shè)中的作用是首要的，也是決定性的，在與

3、建筑專業(yè)及甲方協(xié)調(diào)方案時(shí)主要注意以下幾個(gè)方面： </p><p>　　1．要詳細(xì)了解甲方意圖，以便確定合理的建筑結(jié)構(gòu)方案。每一個(gè)項(xiàng)目甲方都有一定的定位和要求，如之前參與設(shè)計(jì)的合肥市新站綜合開發(fā)試驗(yàn)區(qū)管委會(huì)辦公大樓，甲方希望把它建成當(dāng)?shù)氐臉?biāo)致性建筑，有諸多大懸挑、大跨度及裝飾性構(gòu)架等，此時(shí)含鋼量可適當(dāng)放寬些；又如去年我們?cè)鹤龅募汛笊卸假?gòu)物廣場(chǎng)，底部為大型商場(chǎng)，通常我們可能認(rèn)為要做大開間，采用轉(zhuǎn)換構(gòu)件托上部住宅結(jié)構(gòu)剪

4、力墻，但和甲方溝通協(xié)商后認(rèn)為該部分隔成小商鋪后對(duì)大型商場(chǎng)影響很小，故取消了轉(zhuǎn)換構(gòu)件，這樣就大大節(jié)約了造價(jià)。故熟悉甲方意圖對(duì)于制定建筑及結(jié)構(gòu)方案都是至關(guān)重要的。 </p><p>　　2．結(jié)構(gòu)方案調(diào)整。結(jié)構(gòu)方案調(diào)整主要針對(duì)高層建筑，特別是復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)方案調(diào)整，調(diào)整的目的就是在滿足建筑要求前提下盡量減少結(jié)構(gòu)平面及豎向不規(guī)則程度。該階段主要依靠結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)來(lái)保障,我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在建筑方案階段應(yīng)向建筑專業(yè)提出方案

5、調(diào)整的建議，避免出現(xiàn)特別不規(guī)則或嚴(yán)重不規(guī)程結(jié)構(gòu)方案，如應(yīng)盡量避免極不對(duì)稱結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)寬比，高寬比超出規(guī)范較多結(jié)構(gòu)、細(xì)腰形結(jié)構(gòu)及核心筒偏置較多等結(jié)構(gòu)方案，因?yàn)榇祟惤Y(jié)構(gòu)即使設(shè)計(jì)時(shí)各計(jì)算指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,也是非常浪費(fèi)結(jié)構(gòu)材料的；另應(yīng)盡量通過(guò)平面布局或豎向構(gòu)件調(diào)整來(lái)避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)換構(gòu)件等。另外要了解不同的結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)含鋼量的適用高度范圍,如對(duì)于較高的高層建筑，通常剪力墻結(jié)構(gòu)含鋼量?jī)?yōu)于框剪結(jié)構(gòu)含鋼量,反之則框剪結(jié)構(gòu)優(yōu)于剪力墻結(jié)構(gòu)；當(dāng)樓層高度接近框架結(jié)構(gòu)

6、高度上限時(shí)，通?？蚣艚Y(jié)構(gòu)含鋼量?jī)?yōu)于框架結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)平面及豎向布置最終確定 ---結(jié)構(gòu)方案定量階段 </p><p>　　結(jié)構(gòu)方案定量主要指結(jié)構(gòu)墻柱布置，梁板布置及其截面尺寸最終確定等。該階段的目的就是要用最少的材料來(lái)達(dá)到較好的效果，此效果包括滿足建筑相關(guān)要求，滿足結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范，安全可靠性有保障等。該階段主要注意以下幾個(gè)方面： </p><p>

7、　　結(jié)構(gòu)主要計(jì)算指標(biāo)控制，包括周期比，位移比，位移角，軸壓比，剛重比，剛度比等指標(biāo)控制。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)不僅是要控制其滿足規(guī)范要求，同時(shí)也要使其控制的更加合理。有時(shí)結(jié)構(gòu)布置合理不但節(jié)約材料,而且還有助于提高結(jié)構(gòu)的安全可靠性。下面以一個(gè)工程實(shí)例來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下結(jié)構(gòu)墻柱布置調(diào)整的過(guò)程，該工程為陽(yáng)山某高層住宅，施工圖已完成，建設(shè)方對(duì)含鋼量不滿意，委托我院在不改變建筑平面布局前提下對(duì)結(jié)構(gòu)方案及進(jìn)行優(yōu)化，因原結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛度過(guò)大，扭轉(zhuǎn)剛過(guò)小，故我院優(yōu)化的思

8、路是削弱核心筒剪力墻數(shù)量，加強(qiáng)周邊剪力墻布置，及調(diào)整部分墻、柱、梁截面等，優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)主要計(jì)算指標(biāo)控制如下： </p><p>　　由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)平面布置不但減少了含鋼量，而且結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期拉開距離更遠(yuǎn)，更難發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞,位移比亦比優(yōu)化前要合理,故優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)方案要更合理。 </p><p>　　構(gòu)件截面尺寸控制?？刂频哪康闹饕菍?shí)現(xiàn)各構(gòu)件配筋

9、率達(dá)到比較經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)， 如墻柱類構(gòu)件，應(yīng)盡量使其縱筋處于構(gòu)造配筋狀態(tài)，盡量避免出現(xiàn)短肢剪力墻等，梁類構(gòu)件經(jīng)濟(jì)配筋率范圍約為0.4%~1.5%， 板類構(gòu)件盡量避免大板，厚板，異形板板塊等。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)材料選用。在當(dāng)?shù)貤l件許可的前提下，對(duì)于受彎類構(gòu)件即梁板類構(gòu)件盡量采用高強(qiáng)鋼筋，因?yàn)槲覀冏罱K利用的是鋼筋的強(qiáng)度，理論上來(lái)說(shuō)，如單位價(jià)錢所能買得到的鋼筋的強(qiáng)度越高就越能減少造價(jià)及含鋼量。如HRB400級(jí)鋼筋

10、雖比HRB330級(jí)鋼筋貴8%左右,但強(qiáng)度卻提高了20%,故采用HRB400級(jí)鋼筋就比采用HRB330級(jí)鋼筋更能減少工程造價(jià)。 </p><p>　　施工圖繪制及部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì) ---含鋼量最終確定階段 </p><p>　　以往的經(jīng)驗(yàn)是結(jié)構(gòu)方案確定后，在施工圖繪制階段對(duì)結(jié)構(gòu)造價(jià)影響很小，其實(shí)不然， 如在施工圖階段能做到熟悉規(guī)范，精心設(shè)計(jì)，避免不合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造等，對(duì)結(jié)構(gòu)含鋼量影響還是較大的

11、，以下簡(jiǎn)單總結(jié)了一下減少含鋼量的一些做法： </p><p>　　次梁可用架立筋搭接，框架梁一、二級(jí)可用Φ14搭接(同時(shí)滿足1/4面積要求)；三級(jí)可用Φ12搭接。對(duì)跨度較小，或支座鋼筋不大時(shí)，考慮到搭接處鋼筋重疊且箍筋需加密，則并不經(jīng)濟(jì)，經(jīng)試算，一般要同時(shí)滿足跨度不小于3.0m且支座筋不小于2Φ18時(shí)搭接才經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　除對(duì)裂縫控制較嚴(yán)格及直接承受動(dòng)力荷載外，雙向板可采用塑

12、性算法計(jì)算配筋。因按彈性理論計(jì)算時(shí)板的安全儲(chǔ)備過(guò)大，沒(méi)有考慮鋼筋混凝土的彈塑性性能，采用塑性算法更接近于實(shí)際受力狀態(tài)。采用塑性算法計(jì)算配筋較彈性算法配筋能減少15%~30%。 </p><p>　　按簡(jiǎn)支板計(jì)算的板支座，可以不受0.2%等最小受力鋼筋配筋率控制。 </p><p>　　一般的樓面主次梁布置，單向梁布置比雙向梁經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　樓層砼強(qiáng)度等

13、級(jí)盡量用C25。 </p><p>　　剪力墻邊緣構(gòu)件縱筋可以用Φ12和Φ10搭配；三、四級(jí)框架柱箍筋加密區(qū)可用到@150(除柱根外)。 </p><p>　　7．用于裝飾的挑耳、反邊，掛板等，大多為構(gòu)造配筋，板厚不宜太厚，當(dāng)僅承受靜載時(shí)可按素砼構(gòu)件考慮或僅配置抗裂鋼筋即可，不受受力構(gòu)件最小配筋率限制。 </p><p>　　8．室內(nèi)盡量少布置小次梁，對(duì)于跨度小于2

14、 m板跨,其磚墻下一般不必布置次梁；對(duì)于小陽(yáng)臺(tái)小挑板，當(dāng)其挑出長(zhǎng)度小于1.2m時(shí)采用挑板比采用梁板式結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　9．對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層梁配筋應(yīng)分段配置。 </p><p>　　10．對(duì)于多層建筑,水平荷載較小，樓板傳遞水平力功能減弱，故屋面板最小厚度不受《高規(guī)》所規(guī)定的120mm限制，最小厚度取100mm即可。 </p><p>　　綜上所述，減少結(jié)

15、構(gòu)含鋼量也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其中最主要的是要處理好各種關(guān)系，如梁板布置時(shí)，對(duì)于某一典型板塊，當(dāng)改變梁布置時(shí)，板厚可由120改為100，那么通常板厚為100厚時(shí)，總含鋼量會(huì)少些，因?yàn)榘蹇梢钥醋魇且粋€(gè)面，梁可以看作是一條線，同樣我們可以把柱當(dāng)做點(diǎn)來(lái)考慮，墻當(dāng)作面來(lái)考慮，減少面的含鋼量比減少線的含鋼量來(lái)的有效，減少線的含鋼量又比減少點(diǎn)的含鋼量來(lái)的有效。另外還有局部與整體的關(guān)系，如對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)，如當(dāng)增加一片剪力墻或改變部分剪力墻長(zhǎng)度時(shí)，就能使框架

16、柱傾覆彎矩少于總傾覆彎矩的50%,從而降低所有框架柱的抗震等級(jí)，此時(shí)增加少量剪力墻后的總含鋼量又會(huì)減少，因此我們認(rèn)為局部少量構(gòu)件的調(diào)整應(yīng)為結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)服務(wù)。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中只要能做到主次分明，既注重宏觀控制，又注意細(xì)部調(diào)整，那么結(jié)構(gòu)的含鋼量總能控制在一個(gè)較為理想的水平，既節(jié)約了土建造價(jià)，間接為社會(huì)創(chuàng)造了財(cái)富，同時(shí)又能提升自己的設(shè)計(jì)水平。 </p><p><b>　　主要參考資料: </b>