基于建筑結(jié)構(gòu)設計中鋼筋用量的要點分析

1、<p>　　基于建筑結(jié)構(gòu)設計中鋼筋用量的要點分析</p><p>　　摘要：本文主要從對結(jié)構(gòu)構(gòu)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(gòu)造措施來達到減少用鋼量的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：豎向構(gòu)件布置；水平構(gòu)件布置；構(gòu)件配筋構(gòu)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(jié)構(gòu)布置的一些具體操作及配筋技巧上展開論述。 </p><p><b>　　1、結(jié)構(gòu)布置 </b></p><p>　　1.1.豎向構(gòu)件布置：有關(guān)墻柱布置及結(jié)構(gòu)選型，在建筑方案設計階段，結(jié)構(gòu)設計就應盡早介入，在滿足建筑功能的前提下，結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換層，能做框架結(jié)構(gòu)的就不要采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，能做框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的就不要做剪力墻結(jié)構(gòu)。這是節(jié)約用鋼量的根本。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)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(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。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(jié)構(gòu)剛度的貢獻最大，而內(nèi)部墻體則貢獻甚微。在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度的前提下，筒體內(nèi)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(jié)構(gòu)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(gòu)件數(shù)量也會增加，邊緣構(gòu)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(gòu)件布置通常指的是樓層梁板構(gòu)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(nèi)力控制而非按構(gòu)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(gòu)件的配筋構(gòu)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(gòu)造配筋而非內(nèi)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?qū) 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(jié)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(nèi)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(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

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(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(nèi)力控制而非構(gòu)造配筋，按此結(jié)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(gòu)件配筋，后者則多按構(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。 &

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(nèi)力控制配筋而是構(gòu)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(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)（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?？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(chǔ)： </b></p><p>　　基礎(chǔ)(包括樁基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)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(chǔ)選型可以大大節(jié)約鋼筋用量。采用什么樣的基礎(chǔ)形式,必須經(jīng)過多方案經(jīng)濟性比較的,能用淺基礎(chǔ)或地基處理時就不要用樁基,采用樁基時也應根據(jù)地質(zhì)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(chǔ)承臺、底板梁板、側(cè)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(cè)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(jié)束語 </b></p><p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)合理布局創(chuàng)造條件；其次，結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)件截面選擇在滿足結(jié)構(gòu)和構(gòu)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(gòu)件具體配筋上，在滿足規(guī)范對構(gòu)件的配筋構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》（北京市建筑設