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文檔簡介
1、<p> 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中合理減少含鋼量的一些體會</p><p> 摘要:我國隨著房屋建筑商品化和市場化,逐步要求設(shè)計院進行限額設(shè)計,如建筑的總造價,結(jié)構(gòu)單位面積含鋼量(以下簡稱含鋼量)等,因此對于結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說在設(shè)計時不僅要做到安全適用,而且還要做到經(jīng)濟合理,對此,本人總結(jié)了近幾年工程設(shè)計經(jīng)驗,簡單的介紹一下對于上部結(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 減少含鋼量 </p><p> 中圖分類號: TU723.5 文獻標識碼: A 文章編號: </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)計在項目建設(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)方案時主要注意以下幾個方面: </p><p> 1.要詳細了解甲方意圖,以便確定合理的建筑結(jié)構(gòu)方案。每一個項目甲方都有一定的定位和要求,如之前參與設(shè)計的合肥市新站綜合開發(fā)試驗區(qū)管委會辦公大樓,甲方希望把它建成當?shù)氐臉酥滦越ㄖ兄T多大懸挑、大跨度及裝飾性構(gòu)架等,此時含鋼量可適當放寬些;又如去年我們院做的佳大尚都購物廣場,底部為大型商場,通常我們可能認為要做大開間,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)商后認為該部分隔成小商鋪后對大型商場影響很小,故取消了轉(zhuǎn)換構(gòu)件,這樣就大大節(jié)約了造價。故熟悉甲方意圖對于制定建筑及結(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)計來保障,我們結(jié)構(gòu)設(shè)計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)則或嚴重不規(guī)程結(jié)構(gòu)方案,如應(yīng)盡量避免極不對稱結(jié)構(gòu)、長寬比,高寬比超出規(guī)范較多結(jié)構(gòu)、細腰形結(jié)構(gòu)及核心筒偏置較多等結(jié)構(gòu)方案,因為此類結(jié)構(gòu)即使設(shè)計時各計算指標均滿足規(guī)范要求,也是非常浪費結(jié)構(gòu)材料的;另應(yīng)盡量通過平面布局或豎向構(gòu)件調(diào)整來避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)換構(gòu)件等。另外要了解不同的結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟含鋼量的適用高度范圍,如對于較高的高層建筑,通常剪力墻結(jié)構(gòu)含鋼量優(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);當樓層高度接近框架結(jié)構(gòu)
6、高度上限時,通??蚣艚Y(jié)構(gòu)含鋼量優(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達到較好的效果,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方面: </p><p>
7、 結(jié)構(gòu)主要計算指標控制,包括周期比,位移比,位移角,軸壓比,剛重比,剛度比等指標控制。我們在設(shè)計時不僅是要控制其滿足規(guī)范要求,同時也要使其控制的更加合理。有時結(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。下面以一個工程實例來簡單介紹一下結(jié)構(gòu)墻柱布置調(diào)整的過程,該工程為陽山某高層住宅,施工圖已完成,建設(shè)方對含鋼量不滿意,委托我院在不改變建筑平面布局前提下對結(jié)構(gòu)方案及進行優(yōu)化,因原結(jié)構(gòu)絕對剛度過大,扭轉(zhuǎn)剛過小,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)主要計算指標控制如下: </p><p> 由以上計算結(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)周期與第一平動周期拉開距離更遠,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??刂频哪康闹饕菍崿F(xiàn)各構(gòu)件配筋
9、率達到比較經(jīng)濟的狀態(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?shù)貤l件許可的前提下,對于受彎類構(gòu)件即梁板類構(gòu)件盡量采用高強鋼筋,因為我們最終利用的是鋼筋的強度,理論上來說,如單位價錢所能買得到的鋼筋的強度越高就越能減少造價及含鋼量。如HRB400級鋼筋
10、雖比HRB330級鋼筋貴8%左右,但強度卻提高了20%,故采用HRB400級鋼筋就比采用HRB330級鋼筋更能減少工程造價。 </p><p> 施工圖繪制及部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計 ---含鋼量最終確定階段 </p><p> 以往的經(jīng)驗是結(jié)構(gòu)方案確定后,在施工圖繪制階段對結(jié)構(gòu)造價影響很小,其實不然, 如在施工圖階段能做到熟悉規(guī)范,精心設(shè)計,避免不合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造等,對結(jié)構(gòu)含鋼量影響還是較大的
11、,以下簡單總結(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、二級可用Φ14搭接(同時滿足1/4面積要求);三級可用Φ12搭接。對跨度較小,或支座鋼筋不大時,考慮到搭接處鋼筋重疊且箍筋需加密,則并不經(jīng)濟,經(jīng)試算,一般要同時滿足跨度不小于3.0m且支座筋不小于2Φ18時搭接才經(jīng)濟。 </p><p> 除對裂縫控制較嚴格及直接承受動力荷載外,雙向板可采用塑
12、性算法計算配筋。因按彈性理論計算時板的安全儲備過大,沒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際受力狀態(tài)。采用塑性算法計算配筋較彈性算法配筋能減少15%~30%。 </p><p> 按簡支板計算的板支座,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。 </p><p> 樓層砼強度等
13、級盡量用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,當僅承受靜載時可按素砼構(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,對于跨度小于2
14、 m板跨,其磚墻下一般不必布置次梁;對于小陽臺小挑板,當其挑出長度小于1.2m時采用挑板比采用梁板式結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟。 </p><p> 9.對于標準層梁配筋應(yīng)分段配置。 </p><p> 10.對于多層建筑,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,對于某一典型板塊,當改變梁布置時,板厚可由120改為100,那么通常板厚為100厚時,總含鋼量會少些,因為板可以看作是一個面,梁可以看作是一條線,同樣我們可以把柱當做點來考慮,墻當作面來考慮,減少面的含鋼量比減少線的含鋼量來的有效,減少線的含鋼量又比減少點的含鋼量來的有效。另外還有局部與整體的關(guān)系,如對于框剪結(jié)構(gòu),如當增加一片剪力墻或改變部分剪力墻長度時,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,此時增加少量剪力墻后的總含鋼量又會減少,因此我們認為局部少量構(gòu)件的調(diào)整應(yīng)為結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)服務(wù)。因此我們在設(shè)計中只要能做到主次分明,既注重宏觀控制,又注意細部調(diào)整,那么結(jié)構(gòu)的含鋼量總能控制在一個較為理想的水平,既節(jié)約了土建造價,間接為社會創(chuàng)造了財富,同時又能提升自己的設(shè)計水平。 </p><p><b> 主要參考資料: </b>
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