建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中含鋼量的控制措施

1、<p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中含鋼量的控制措施</p><p>　　摘要：建筑物的含鋼量與建筑物的體型有著重要關(guān)聯(lián)，同時(shí)直接影響工程的經(jīng)濟(jì)收益，本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度，對(duì)含鋼量的控制措施作出分析和闡述，有一定參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；含鋼量；控制措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </

2、p><p>　　1影響含鋼量的因素及控制措施 </p><p>　　影響結(jié)構(gòu)含鋼量的因素首先是建筑物的體型，包括建筑物的開間、進(jìn)深、層高，平面形狀的凹凸、豎向立面的縮進(jìn)、懸挑等等。建筑布置的任何平面不規(guī)則或豎向不規(guī)則都將導(dǎo)致含鋼量的增加。有些結(jié)構(gòu)工程師往往過(guò)于遷就建筑專業(yè)，不對(duì)某些無(wú)必要的不規(guī)則情況提出意見，造成結(jié)構(gòu)平面或豎向嚴(yán)重不規(guī)則，將一個(gè)本來(lái)可以不超限的高層做成超限高層，大大增加了結(jié)構(gòu)含

3、鋼量，造成了浪費(fèi)。這就要求結(jié)構(gòu)工程師提前介入建筑方案的討論，使最終的建筑方案盡可能簡(jiǎn)單、規(guī)則。 </p><p>　　在確定建筑物的體型后，就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置。我們主要根據(jù)建筑物的高度及建筑的空間使用功能確定結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)均勻、對(duì)稱，力求剛心和質(zhì)心重合，盡量避免出現(xiàn)GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱《新抗規(guī)》)第3．4．3條及JGJ3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱《高

4、規(guī)》)第4．3．3條等相關(guān)不規(guī)則情況。這樣就給下階段設(shè)計(jì)工作中合理控制結(jié)構(gòu)含鋼量打下良好的基礎(chǔ)。 </p><p>　　2 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段對(duì)含鋼量進(jìn)行有效控制 </p><p>　　1．1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型荷載取值 </p><p>　　荷載取值的大小直接影響結(jié)構(gòu)含鋼量是否合理，過(guò)小的荷載會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不安全，過(guò)大的荷載則造成浪費(fèi)。設(shè)計(jì)工作中應(yīng)盡量選用輕質(zhì)墻體材料，根據(jù)建筑

5、墻身做法詳細(xì)計(jì)算荷載，門窗荷載應(yīng)折去?；钶d應(yīng)根據(jù)具體建筑功能嚴(yán)格按GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006版)(以下簡(jiǎn)稱《荷載規(guī)范》)取值。非固定隔墻的荷載應(yīng)折入樓面活載。對(duì)于《荷載規(guī)范》4．1．2條可以折減的項(xiàng)目，應(yīng)予以折減。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該對(duì)各種結(jié)構(gòu)形式的單位面積質(zhì)量有一定了解。 </p><p>　　1．2結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選擇 </p><p>　　目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件有很多，

6、每個(gè)計(jì)算軟件都有大量參數(shù)需要結(jié)構(gòu)工程師設(shè)置，這些參數(shù)都會(huì)影響結(jié)構(gòu)含鋼量，必須了解其意義及對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 </p><p>　　1)計(jì)算振型個(gè)數(shù)。該值若取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計(jì)算結(jié)果失真;取值太大，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還能使計(jì)算結(jié)果畸變。振型個(gè)數(shù)一般取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)即可。 </p><p>　　2)結(jié)構(gòu)基本周期。結(jié)構(gòu)基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要

7、指標(biāo)。該參數(shù)對(duì)于以風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑的含鋼量有一定的影響。設(shè)計(jì)人員可以先保留軟件的默認(rèn)值，待計(jì)算后從周期計(jì)算結(jié)果中提取該值，填入“結(jié)構(gòu)基本周期”選項(xiàng)中，再次計(jì)算得出各結(jié)果。 </p><p>　　3)中梁剛度放大系數(shù)。一般結(jié)構(gòu)計(jì)算中，中梁剛度放大系數(shù)取1．5～2之間的某一數(shù)值，為的是考慮樓板對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)，此時(shí)計(jì)算出來(lái)的梁的內(nèi)力和配筋都會(huì)有所提高。故該數(shù)值應(yīng)該按實(shí)際情況取值，人為的增加剛度而引起含鋼量增

8、加是不必要的。 </p><p>　　1．3結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)的控制 </p><p>　　1)周期比。周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。《高規(guī)》第4．3．5條:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0．9，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0．85

9、。設(shè)計(jì)軟件一般不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，需要結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)計(jì)算書中的周期值自行判定第一扭轉(zhuǎn)和第一平動(dòng)周期。當(dāng)周期比不滿足《高規(guī)》第4．3．5條時(shí)，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置調(diào)整，具體可以增加周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，減小中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，以增加結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。 </p><p>　　2)位移比。位移比是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標(biāo)?！陡咭?guī)》第4．3．5條給出了相應(yīng)的規(guī)定。該值如果超過(guò)了1．2，說(shuō)明結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件布置的不均勻，剛

10、心和質(zhì)心不重合，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生內(nèi)力，導(dǎo)致豎向構(gòu)件和框架梁的配筋都增大。此時(shí)，需調(diào)整豎向構(gòu)件布置使其剛心和質(zhì)心相重合，以減小結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)。此外，根據(jù)《新抗規(guī)》第3．4．1～3．4．3條及其條文說(shuō)明的內(nèi)容，位移比1．2～1．4時(shí)，為一般不規(guī)則情況;位移比大于1．4時(shí)，為特別不規(guī)則情況。位移比是判別該建筑是否為超限高層的重要指標(biāo)，對(duì)含鋼量影響很大。 </p><p>　　3)剛度比。剛度比是控制豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)，同

11、時(shí)也是判別該建筑是否為超限高層的重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)上下層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到減少內(nèi)力、控制含鋼量的目的。 </p><p>　　4)層間受剪承載力之比。層間受剪承載力之比也是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)。 </p><p>　　5)配筋率。配筋率影響結(jié)構(gòu)含鋼量的大小。結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果不超筋，并不表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)的截面合理，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)根據(jù)配筋率進(jìn)行構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)。梁縱

12、向受拉鋼筋的經(jīng)濟(jì)、合理的配筋率宜在0．6%～1．5%范圍內(nèi)，若超過(guò)這一范圍，宜加大或減小梁截面。 </p><p><b>　　1．4施工圖繪制 </b></p><p>　　因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)工程師的經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣、對(duì)規(guī)范的理解和計(jì)算程序結(jié)果的理解程度不同，導(dǎo)致同樣的計(jì)算結(jié)果，最后繪制出來(lái)的施工圖的鋼筋含量差異很大。比如，每個(gè)設(shè)計(jì)人員在繪制梁圖中都會(huì)采取同類歸并，用較大的配筋

13、構(gòu)件去包絡(luò)較小的配筋同截面構(gòu)件，但有時(shí)候因?yàn)槭芰Σ煌瑑筛缍?、截面相同的梁，配筋差異?huì)很大，這時(shí)候歸并為同一種配筋就顯得很不經(jīng)濟(jì)了。再如，部分設(shè)計(jì)人員習(xí)慣將非框架梁的上部鋼筋設(shè)置為Φ22或Φ25的通長(zhǎng)筋，這種做法對(duì)非框架梁和三級(jí)或四級(jí)框架梁來(lái)說(shuō)沒有必要。按《新抗規(guī)》第6．3．4條，可以將梁的上部鋼筋在跨度中間1/3區(qū)段采用較小直徑鋼筋搭接，這種方法也可降低含鋼量。又如，設(shè)計(jì)人員在繪制施工圖中或多或少都會(huì)增大結(jié)構(gòu)計(jì)算配筋的結(jié)果。有的設(shè)計(jì)

14、人員加大梁上部支座鋼筋，認(rèn)為鋼筋加大，結(jié)構(gòu)就更安全。其實(shí)這樣增加鋼筋，反而起到了相反的作用，增加了梁端的剛度，而沒有增加柱端剛度，是結(jié)構(gòu)在遭遇地震作用時(shí)，柱端先于梁端出現(xiàn)破壞，違背了“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。又如，關(guān)于框架柱、剪力墻邊緣構(gòu)件的最小配箍率計(jì)算，規(guī)范沒有明確對(duì)于復(fù)合箍是否要扣除重疊部分的箍筋。一般設(shè)計(jì)人員就按最保守的考慮，即按扣除重疊部分箍筋計(jì)算配箍率，</p><p>　　現(xiàn)在市場(chǎng)上鋼筋種類很多，選擇

15、不同的鋼筋對(duì)含鋼量影響很大。新版GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼筋種類做出了較大調(diào)整，增加了HRB335，HRB500等高強(qiáng)度鋼筋，剔除了原HPB235鋼筋?？偟膩?lái)說(shuō)是提高了鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，并提倡采用高強(qiáng)度鋼筋，以達(dá)到增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲(chǔ)備和節(jié)省資源的目的。比如HRB400級(jí)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為HRB335級(jí)鋼筋的1．2倍，而市場(chǎng)價(jià)格HRB400級(jí)鋼筋是HRB335級(jí)鋼筋的1．05倍，采用HRB400級(jí)鋼筋比采用HRB335級(jí)

16、鋼筋理論上可以節(jié)約造價(jià)的10%左右。采用高強(qiáng)度鋼筋，可以充分利用鋼筋的高強(qiáng)度，大大降低用鋼量，對(duì)鋼筋加工、綁扎、施工周期都有很大的益處。 </p><p><b>　　2結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　在國(guó)家大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的今天，含鋼量已經(jīng)成為房地產(chǎn)商衡量一個(gè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，不少結(jié)構(gòu)工程師也越來(lái)越重視含鋼量的控制。但含鋼量并不是越小越好，節(jié)省

17、含鋼量也絕不能以犧牲工程質(zhì)量為代價(jià)。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)在理解規(guī)范及條文的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)工作不斷優(yōu)化，力爭(zhēng)作出安全、適用、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　［1］GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］． </p><p>　?。?］JGJ3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］． <