基于建筑結構設計中鋼筋用量的要點分析

1、<p>　　基于建筑結構設計中鋼筋用量的要點分析</p><p>　　摘要：本文主要從對結構構件合理設計的經(jīng)驗體會上，在不違反規(guī)范條文規(guī)定的前提下，科學、經(jīng)濟地運用一些配筋技巧，構造措施來達到減少用鋼量的目的。 </p><p>　　關鍵詞：豎向構件布置；水平構件布置；構件配筋構造。 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

2、</p><p>　　影響用鋼量的因素有很多。本文僅從結構布置的一些具體操作及配筋技巧上展開論述。 </p><p><b>　　1、結構布置 </b></p><p>　　1.1.豎向構件布置：有關墻柱布置及結構選型，在建筑方案設計階段，結構設計就應盡早介入，在滿足建筑功能的前提下，結構選型應經(jīng)濟合理，墻柱布置應簡潔明了、傳力明確。剪力墻能落

3、地就不要采用框支轉換層，能做框架結構的就不要采用框架-剪力墻結構，能做框架-剪力墻結構的就不要做剪力墻結構。這是節(jié)約用鋼量的根本。 </p><p>　　結構設計的具體操作就是合理地確定墻柱截面，墻柱一般是壓彎構件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構造配筋，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。利用豎向交通井道而形成的剪力墻筒體，其外圍墻

4、體對結構剛度的貢獻最大，而內部墻體則貢獻甚微。在滿足結構整體剛度的前提下，筒體內部的剪力墻不宜過多過厚和過于零碎，否則會增加該部位墻體用鋼量且對結構無大作用。盡可能少采用或不用短肢剪力墻，因為短肢剪力墻抗震等級按規(guī)范要提高一級，用鋼量自然會增加，另外短肢剪力墻較多時，邊緣構件數(shù)量也會增加，邊緣構件的配筋一般比墻體本身的配筋要大很多的。 </p><p>　　1.2.水平構件布置通常指的是樓層梁板構件，其布置原則首

5、先是受力傳力合理，其次是使用效果（包括視覺效果）良好，最后才是用鋼量的節(jié)省，設計中不能本末倒置。 </p><p>　　當采用高強鋼筋時，應使板的配筋由內力控制而非按構造配筋，否則將得不償失。當板跨小、布梁多時肯定用鋼量會增多，而且可能使樓面荷載多次傳遞，造成受力不合理。Ⅱ級鋼筋( HRB 335) 強度設計值為f y = 300N/ mm2 , Ⅲ級鋼筋強度設計值為f y = 360 N/mm2 ,Ⅲ級鋼筋強度

6、設計值與Ⅱ級鋼筋強度設計值之比為360/300 = 1.2 ; 而Ⅲ級鋼筋目前的市場價格比Ⅱ級鋼筋略高,綜合價格比為1.05。因此多采用高強鋼筋少采用低強度鋼筋已成為以后發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　2.構件的配筋構造：由于設計規(guī)范中有明確具體的規(guī)定，故設計中通常都不應違反，但在符合規(guī)范規(guī)定的前提下，仍有不少設計技巧能達到節(jié)省用鋼量的目的。 </p><p>　　2.1．柱：設計中應

7、通過混凝土強度等級的合理確定來控制其截面尺寸和軸壓比，使絕大部分柱段都是構造配筋而非內力控制配筋，此時柱主筋就可以按規(guī)定的最小配筋率或比其略高的配筋率選擇主筋規(guī)格；至于柱箍筋的體積配筋率，由公式pv≥λvfc/fyV 可以看出，采用高強度鋼筋比低強度鋼筋更可節(jié)省用鋼量。因此，對于高層建筑的柱箍筋主張采用HRB335或HRB400 盡量避免采用HPB235 也就不難理解了。柱子縱向鋼筋的配置技巧：當柱子按計算配筋時，程序對X 向及Y 向的

8、鋼筋均有配筋面積的要求，如何在滿足計算配筋量要求的前提下盡量減少總配筋量？以500X500 的方柱為例：計算結果在X 向及Y 向均為12cm2 時，按12Φ20，箍筋Φ8@100/200(四肢箍)配置修改為4Φ25+4Φ20，箍筋Φ10@100/200(三肢箍)配置。用鋼量對比如下：假設柱高3.9m，縱筋由12Φ20 改為4Φ25+4Φ20，縱筋用量減少32.4 公斤；箍筋由Φ8@100/200(四肢箍)改為Φ10@100/200(三肢

9、箍)，箍筋用量增加5.3 公斤；所以上述實例實際節(jié)約鋼筋27.1公斤。 </p><p>　　2.2 梁：配筋大多由內力控制，但仍有小部分由最小配筋（箍）率控制。從梁主筋最小配筋率ft/fy 及梁箍筋配箍率ft/fyV 中可以看出，要使梁的用鋼量不太高，一是混凝土強度等級不宜過高，二是采用高強度鋼筋，前者不僅可降低最小配筋（箍）率，更重要的是有利于改善受彎構件的梁的抗裂性能。對截面寬度較小的梁，當配筋量較大時往往

10、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?？蚣芰海嚎拐鹨?guī)范規(guī)定，沿梁全長頂面的配筋，一、二級不應小于2Φ14，且不應小于梁兩端頂面縱向配筋中較大截面面積的1/4；三、四級不應小于2Φ12。例如一個8 米跨度的框架梁，當支座筋為8Φ25(3927 mm2)時，對于一、二級框架梁跨中頂面最小配筋應為(982 mm2)。而設

11、計院習慣做法是將頂部4Φ25 拉通（對于四肢箍），其實按規(guī)范要求可改為跨中頂面配2Φ25(角筋通長)+2Φ12(架立筋)(1208 mm2)，則可節(jié)省鋼筋15.3 公斤。 </p><p>　　跨度較大的懸臂梁，不論其承受的是均布荷載還是梁端集中荷載，其彎矩內力都是急劇下降的，因此當面筋較多時，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是第二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。 </p>

12、;<p><b>　　2.3．樓板： </b></p><p>　　現(xiàn)澆混凝土樓板的厚度通常在100mm 以上，在此條件下宜將板跨增大，使其配筋為內力控制而非構造配筋，按此結果樓板配筋只有采用HRB335 或HRB400才能達到節(jié)省用鋼量的目的。當板面需要采用貫通面筋時，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過規(guī)定的最小配筋率(pmin≥0.1%)，支座不足夠時再配以短筋，這樣既符合規(guī)范

13、規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。 </p><p><b>　　2.4.抗震墻： </b></p><p>　　分為加強部位和非加強部位兩類，前者多按約束邊緣構件配筋，后者則多按構造邊緣構件配筋。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，因此在結構設計中嚴格區(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。 &

14、lt;/p><p>　　抗震墻如能合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是內力控制配筋而是構造配筋，這樣其節(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，否則將大幅增加用鋼量。需要指出的是，抗震墻約束邊緣構件中的箍筋配筋量也與鋼筋的抗拉強度有關（pv≥λvfc/fyV），因此為使其配箍直徑不過大、箍筋肢距不過密，使其配

15、箍量不太高，宜采用HRB335 或HRB400鋼筋。抗震墻中的墻段豎向分布筋通常都不是由內力控制，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200mm，最小直徑Φ8，僅需滿足最小配筋率，不必隨意提高其配筋量。 </p><p><b>　　2.5.基礎： </b></p><p>　　基礎(包括樁基礎、獨立基礎、條形基礎、筏板基礎等) 的配筋

16、率一般不高,但工程數(shù)量大,鋼筋總量也是比較大的，合理的基礎選型可以大大節(jié)約鋼筋用量。采用什么樣的基礎形式,必須經(jīng)過多方案經(jīng)濟性比較的,能用淺基礎或地基處理時就不要用樁基,采用樁基時也應根據(jù)地質情況和上部建筑的柱底軸力情況, 經(jīng)過多方案經(jīng)濟性比較選用合理的持力層和樁型，一般柱底軸力較小時盡量采用管樁或沉管灌注樁比較經(jīng)濟，柱底軸力較大時采用鉆孔灌注樁，各種樁型樁基本都可以采用分段式配筋，管樁上面部分可采用PHC（高強）或PC樁，下面部分采用

17、PTC（薄壁）樁，抗壓灌注樁僅上面部分配筋即可，抗撥灌注樁配筋上面部分大一些，下面部分按計算適當減小，另外選用的同一種樁型也應采用不同樁徑搭配使用，小直徑的夠了就可以不用大直徑的，這樣都可以節(jié)省不少鋼筋用量的。對于基礎承臺、底板梁板、側壁及人防墻一般都宜盡量采用高強鋼筋，一方面由于強度較高可以大大降低用鋼量，另一方面最小配筋率也可以降低。側壁及人防墻由于配筋較大，也可同樓板一樣采用貫通筋加支座附加筋的方式配筋來降低用鋼量。 </p

18、><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　鋼筋混凝土結構設計中要做到節(jié)省用鋼量，就必須全方位行動，宏觀上給予定性掌握，微觀上給予定量控制。首先，建筑體型在滿足使用功能的前提下，要為結構合理布局創(chuàng)造條件；其次，結構布置和構件截面選擇在滿足結構和構件受力變形合理的前提下要有利于節(jié)約配筋量；最后在構件具體配筋上，在滿足規(guī)范對構件的配筋構造要求前提下以節(jié)省用鋼量

19、為目標，要仔細推敲，科學合理地對鋼筋規(guī)格作出選擇。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002 </p><p>　　[2]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2008） </p><p>　　[3]《建筑結構專業(yè)技術措施》（北京市建筑設