討論建筑結(jié)構(gòu)設計中節(jié)約用鋼量的方法

1、討論建筑結(jié)構(gòu)設計中節(jié)約用鋼量的方法討論建筑結(jié)構(gòu)設計中節(jié)約用鋼量的方法2008031720:19:45|分類：工作|標簽：|字號大中小訂閱投資方往往提出對用鋼量的限制條款，俗稱“限額”設計，如何節(jié)約鋼筋，希望大家討論?？梢愿鶕?jù)自己的實踐經(jīng)驗相互討論。影響用鋼量的宏觀因素：影響建筑物結(jié)構(gòu)用鋼量的宏觀因素，首先是建筑物的體型（平面長度尺寸及長寬比、豎向高寬比、立面形狀等），其次是柱網(wǎng)尺寸、層高以及主要抗側(cè)力構(gòu)件所在位置等。1平面長度尺寸：即結(jié)

2、構(gòu)單元是否超長，當建筑物較長，而結(jié)構(gòu)又不設永久縫時就成為超長建筑。超長建筑由于必須考慮混凝土的收縮應力和溫度應力，它相對于非超長建筑主要對待的僅是荷載產(chǎn)生的應力，其單位面積用鋼量顯然要多些。2平面長寬比：平面長寬比較大的建筑物，不論其是否超長，由于兩主軸方向的動力特性（也即整體剛度）相差甚遠，在水平力（風力或地震）作用下，兩向構(gòu)件受力的不均勻性造成配筋不均。3豎向高寬比：這主要針對高層建筑而言，高寬比大的建筑其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性肯定不如高寬

3、比小的建筑，為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，勢必要設置較剛強的抗側(cè)力構(gòu)件來提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，這類構(gòu)件的增多自然使得用鋼量增多勻，使得其單位面積用鋼量相對于平面長寬比接近的建筑物要多。4立面形狀：這是指豎向體型的規(guī)則性和均勻性，即外挑或內(nèi)收程度以及豎向剛度有否突變等。如側(cè)向剛度從下到上逐漸均勻變化，則其用鋼量就較少，否則將增多，較典型的有豎向剛度突變的設轉(zhuǎn)換層的高層建筑。平面形狀：若平面較規(guī)則、凹凸少則用鋼量就少，反之則較多

4、，每層面積相同或相近而外墻長度越大的建筑，其用鋼量也就越多，平面形狀是否規(guī)則不僅決定了用鋼量的多少，而且還可衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)劣，從這點上分析得知用鋼量節(jié)約的結(jié)構(gòu)其抗震性能未必就低。墻分布筋按構(gòu)造；板筋選用高強度；梁鋼筋不要過分加大；結(jié)構(gòu)形式簡潔柱網(wǎng)尺寸：包括柱網(wǎng)絕對尺寸及其疏密程度，它直接影響到樓蓋梁板的結(jié)構(gòu)布置。一般而言，柱網(wǎng)大的樓蓋用鋼量較多，反之雖則較少，但同時因柱數(shù)增多而使柱構(gòu)件用鋼量增加，其中柱端及梁柱節(jié)點區(qū)內(nèi)加密箍筋的增

5、加量幾乎占全部增加量的50％。柱網(wǎng)尺寸較均勻一致不僅使結(jié)構(gòu)（包括柱和梁）受力合理，而且其用鋼量要比柱網(wǎng)疏密不一的要節(jié)省，這點似乎不難理解。層高：對于高層建筑而言，層高與用鋼量之間很難確定某種關(guān)系，換言之不能肯定層高對用鋼量的影響究竟有多大。就柱的箍筋而言，總高度相同的建筑物，層高較小即層數(shù)較多，其配筋量反而較多，但按單位面積攤銷后其用鋼量可能反而更少。至于跨層柱，由于其受力的復雜性以及截面較大，用鋼量一般比正常層高的柱要多?？箓?cè)力構(gòu)件位

6、置：剛度中心與質(zhì)量中心相重合或靠近，或者抗側(cè)力構(gòu)件所在位置能產(chǎn)生較大的抗扭剛度，結(jié)構(gòu)的抗扭效應小，因而結(jié)構(gòu)整體用鋼量就少，反之則多。影響用鋼量的微觀因素影響建筑物結(jié)構(gòu)用鋼量的微觀因素主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)設計的具體操作上，首先是結(jié)構(gòu)布置，其次是構(gòu)件的配筋構(gòu)造。1豎向構(gòu)件布置：有關(guān)柱網(wǎng)大小和疏密，基本上在建筑方案階段已經(jīng)確定，抗震墻的合理數(shù)量及合適位置一般也在結(jié)構(gòu)工種介入方案設計過程中得到確定。結(jié)構(gòu)設計的具體操作就是合理地確定墻柱截面

7、，墻柱一般是壓彎構(gòu)件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構(gòu)造配筋，因此在其混凝土強度等級合理取值且滿足軸壓比要求的前提下，墻柱截面不宜過大，否則用鋼量將隨其截面增大而增加。住宅建筑的框架或框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，有時為了在室內(nèi)不露柱角而將柱外露，且為了立面的需要又使柱截面上下一致，這種設計方法對于小高層（層以下）住宅是可以接受的，倘若層數(shù)再多些，則采用該法肯定會增加用鋼量。即使從結(jié)構(gòu)受力角度看，這種設計方法也是不宜提倡的，因樓層荷載在柱

8、位處會產(chǎn)生較大偏心，尤其是角柱。柱截面種類不宜太多是設計中的一個原則，在柱網(wǎng)疏密不均的建筑中，某根柱或為數(shù)不多的若干根柱由于度鋼筋，前者不僅可降低最小配筋（箍）率，更重要的是有利于作為受彎構(gòu)件的梁的抗裂性能。對截面寬度較小的梁，當配筋量較大時往往需要放2－－3排鋼筋，無疑將減小梁的有效高度，因此當不影響使用或建筑空間觀感時，梁寬宜略為放大，盡量布置成單排主筋，尤其是梁截面高度不太大時，以達到節(jié)省鋼筋的目的?？缍容^大的懸臂梁，不論其承受的

9、是均布荷載還是梁端集中荷載，其彎矩內(nèi)力都是急劇下降的，因此當面筋較多時，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是2排鋼筋均可在跨中切斷，既節(jié)省鋼筋又方便施工，是一種確實可行的方法。梁承受集中荷載處要配置附加橫向鋼筋（加密箍筋及吊筋）。正常結(jié)構(gòu)布置的樓層梁，每一處集中荷載一般都不太大，較大者也僅為(()3((8$。在通常情況下，僅在梁側(cè)配置加密箍筋已經(jīng)足夠，若再加配吊筋則已能承受更大的集中荷載。但設計中盲目加大吊筋直徑，既沒必要又會造成鋼材的浪費。

10、3樓板：前面已提及現(xiàn)澆混凝土樓板的厚度通常在100以上，在此條件下宜將板跨增大，使其配筋為內(nèi)力控制而非構(gòu)造配筋，按此結(jié)果樓板配筋只有采用高強鋼筋才能達到節(jié)省用鋼量的目的。對于大跨度雙向板，由于板底不同位置的內(nèi)力存在差異，設計中不宜以最大內(nèi)力處的配筋貫通整跨和整寬。為了節(jié)省用鋼量，一般應分板帶配筋，其次當板底筋間距為100或150時，不需將每根鋼筋都伸入支座，其中約半數(shù)鋼筋可在支座前切斷。當板面需要采用貫通面筋時，貫通筋的配筋通常不需也不

11、宜超過規(guī)定的最小配筋率，支座不足夠時再配以短筋，這樣既符合規(guī)范規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。4抗震墻：分為加強部位和非加強部位兩類，前者必須按約束邊緣構(gòu)件配筋，后者則按構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋。不管是節(jié)點區(qū)還是其余墻段，前者的配筋量均遠大于后者，因此在結(jié)構(gòu)設計中嚴格區(qū)分抗震墻的加強部位和非加強部位，對鋼筋用量而言是具有很大意義的，而隨意擴大抗震墻的加強部位肯定會增加用鋼量?？拐饓θ缒芎侠淼夭贾?、截面合理取值，其配筋多半不是內(nèi)力控制配筋而是構(gòu)造配筋，這樣其

12、節(jié)點區(qū)主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都可按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置。即使因建筑物的重要性等級較高而需要提高其配筋率，也應控制在較小的幅度內(nèi)，否則將大幅增加用鋼量。需要指出的是，抗震墻約束邊緣構(gòu)件中的箍筋配筋量也與鋼筋的抗拉強度有關(guān)，因此為使其配箍直徑不過大、箍筋肢距不過密，使其配箍量不太高，宜采用高強鋼筋?？拐饓χ械膲Χ呜Q向分布筋通常都不是由內(nèi)力控制，其作用主要是固定水平分布筋，防止墻面出現(xiàn)水平收縮裂縫，故其間距通常取200，最

13、小直徑8，僅需滿足最小配筋率，不必隨意提高其配筋量影響用鋼量的其它因素結(jié)構(gòu)用鋼量的多少還與建筑物抗震等級有關(guān)，相同的建筑物，設計8度抗震的肯定比7度抗震的用7度鋼量多，這是不言而喻的，因此比較用鋼量時應在相等或相近的條件下進行，否則將無法得出準確答案。即使抗震烈度相同，相同類型的建筑物所處的場地情況和基礎型式不同，其用鋼量也有相當大的差別。當場地地質(zhì)條件較好時，其基礎用鋼量就很少，相反則較多，這“多”與“少”的差別有時為十幾或幾十個百分

14、點，有時則可能是數(shù)倍。建筑物能采用天然地基基礎而不必采用樁基礎，從技術(shù)角度衡量是先進的，但從材料耗用量特別是用鋼量方面，有時采用樁基礎反而更經(jīng)濟，對這一點許多有經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師都有切身體會。因此，在比較建筑物單位面積用鋼量時，必須將地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)分別計算，否則將得不出實質(zhì)性的結(jié)論?？刂茖痈咴跐M足建筑功能的前提下適當降低層高會使工程造價降低。有資料表明:層高每下降10厘米工程造價降低1%左右墻體材料可節(jié)約10%左右。采用“隔震“技術(shù)“

15、隔震“在多層中可采用其主導思想是將建筑物的基礎與主體之間用一種特殊的橡膠墊即所謂的“隔震墊“隔開使基礎和主體之間的剛性連接變成柔性連結(jié)。這樣一旦發(fā)生地震可大大減輕地震力對上部主體結(jié)構(gòu)的影響。因此整個結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的配筋及截面尺寸都可以減小從而降低工程造價。其實個人覺得砼結(jié)構(gòu)還是相當安全，前提是：結(jié)構(gòu)體系合理、計算準確、構(gòu)造合理、施工精良??！所以關(guān)于一些計算參數(shù)的選取就沒必要太保守，造成浪費??！pkpm中有彎矩放大系數(shù)、配筋放大系數(shù)、歸并系