高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的分段優(yōu)化設(shè)計措施

1、<p>　　高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的分段優(yōu)化設(shè)計措施</p><p>　　摘要：開發(fā)商把降低含鋼量看成項目成本控制的關(guān)鍵。因此，應(yīng)根據(jù)需要采取設(shè)計優(yōu)化措施，從而建造出既安全又經(jīng)濟的高層住宅項目。本文結(jié)合自身結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，列舉、分析了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的各階段可以采取的優(yōu)化措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：降低含鋼量 高層住宅 優(yōu)化設(shè)計 措施 </p><p><

2、;b>　　1.前言 </b></p><p>　　近年來，房地產(chǎn)公司對高層建筑結(jié)構(gòu)含鋼量的控制日益趨于嚴格。一方面，我國政府90年代以來大力提倡節(jié)能環(huán)保，努力推動國民經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。另一方面，由于政府從2005年開始逐步采取了抑制房產(chǎn)過熱的政策，再加上我國的人力成本不斷增加，開發(fā)商的利潤相對于項目投資總額的比重實際上在不斷下降。 </p><p>　　這兩方面因素疊加在一起，就

3、造成了開發(fā)商對樓盤開發(fā)的成本控制有了越來越迫切的要求。土建工程造價中，約70%以上為材料費，而在材料費中鋼筋費所占的比例約為50%～80%。因此，隨著地價不斷飆升，眾多的房地產(chǎn)開發(fā)商把降低含鋼量看成是建筑項目降低造價的關(guān)鍵因素。 </p><p>　　2.建筑物含鋼量影響因素分析 </p><p>　　建筑物中的含鋼量受到多種因素的影響，如建筑結(jié)構(gòu)類型、建筑高度、抗震設(shè)防烈度、場地規(guī)劃等等

4、。本文以下就高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中對建筑進行的分擴初設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算以及施工圖設(shè)計等階段分別對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行的優(yōu)化設(shè)計和降低含鋼量的具體措施進行論述。 </p><p>　　3.高層建筑分段優(yōu)化設(shè)計措施 </p><p>　　3.1 優(yōu)化擴初設(shè)計 </p><p>　　對高層建筑進行合理的結(jié)構(gòu)布置是確保高層建筑造價的基礎(chǔ)，擴初階段結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計往往使得高層建筑造價控制得到事

5、半功倍的效果。 </p><p>　　3.1.1 優(yōu)化墻體布置 </p><p>　　剪力墻體的用鋼量占總用鋼量的比重通常會在50%左右。如果平面布置合理，墻肢長度、厚度取值合理，則剪力墻暗柱配筋和墻身分布筋多半不是內(nèi)力控制配筋而是構(gòu)造配筋。優(yōu)化剪力墻平面布置的一般規(guī)律為“金角銀邊”，對稱布置。所謂“金角銀邊”指的是著重布置房屋四角及周邊的剪力墻，這樣做可以有效的控制房屋在風(fēng)荷載及地震荷載

6、作用下的扭轉(zhuǎn)；對稱布置的好處在于在水平荷載及偏心作用下，能夠盡量避免扭轉(zhuǎn)不規(guī)則帶來的第一第二周期成為扭轉(zhuǎn)周期。如果周期及位移控制得較好，則可以適當(dāng)減少房屋內(nèi)部剪力墻的布置。這樣既有效的控制了房屋的位移及周期，又達到了減少混凝土及鋼筋用量的目的，可謂一舉兩得。 </p><p>　　3.1.2 控制平面規(guī)則程度 </p><p>　　結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則主要體現(xiàn)在平面凹凸不規(guī)則及平面樓板開大洞。

7、</p><p>　　平面凹凸不規(guī)則容易導(dǎo)致在凹角處或突出處出現(xiàn)應(yīng)力集中。這些應(yīng)力集中部位的墻體及構(gòu)件則需要加強，導(dǎo)致這些部位的混凝土及用鋼量上升； </p><p>　　平面樓板如設(shè)置大于該處有效樓板寬度50%的洞口時，會導(dǎo)致此處水平荷載傳導(dǎo)不連續(xù)，對控制房屋水平位移及位移比帶來不利影響，并且洞口四周需采取必要的加強措施。加強措施主要為在洞口四周設(shè)置邊梁或暗梁；加厚洞口四周相鄰樓板的厚度

8、，提高樓板的配筋率，采用雙層雙向配筋；在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋等。這些加強措施勢必會帶來混凝土及用鋼量的上升。所以有效的控制平面的規(guī)則程度可以有效的降低混凝土及鋼材的用量，有效的控制建造的成本。 </p><p>　　3.1.3 控制豎向規(guī)則程度 </p><p>　　與控制平面規(guī)則程度的原因類似，結(jié)構(gòu)豎向布置較規(guī)則，則在側(cè)向及豎向荷載作用下構(gòu)件內(nèi)力比較小，同樣豎向規(guī)則性較差的建筑物

9、，在突出或收進的地方應(yīng)力集中，則帶來混凝土及鋼筋用量的提升?？刂曝Q向規(guī)則程度的措施主要包括減小建筑物的高寬比、盡量避免突出和收進所形成的薄弱層。 </p><p>　　3.1.4 不可忽略的“非主要”因素 </p><p>　　高層住宅的填充墻墻體材料等“非主要”因素對含鋼量也有不可忽視的影響。 </p><p>　　常用的填充墻材料有：混凝土小型砌塊、粉煤灰加氣砌

10、塊、陶粒混凝土砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊等。前三種砌體材料容重較大，會導(dǎo)致墻下梁的配筋有所增加，但其本身價格相對較低；后兩種砌體材料相對來說容重較小，對墻下梁的負擔(dān)較小，梁配筋相對會較少，但其本身的價格相對較高。這就要求開發(fā)商仔細對比，詳細比較，選擇容重相對較小又經(jīng)濟合理的填充墻材料。 </p><p>　　3.2 合理的計算模型及合理的荷載取值 </p><p>

11、　　模型的合理性及荷載取值的合理性直接導(dǎo)致后期施工圖配筋的多少。 </p><p>　　一個好的模型既能夠正確反映建筑物各部位間的受力關(guān)系，又能很好的傳導(dǎo)力，使得每一段墻、每一根梁、每一塊板的受力合理，配筋適當(dāng)。而不合理的模型（主次梁搭接錯亂、墻段過短、洞口開設(shè)不當(dāng)?shù)龋?dǎo)致梁計算錯誤、受力集中，結(jié)果是梁墻板配筋過大、墻柱軸壓比超限、梁板撓度超限等。 </p><p>　　判斷一個模型是否

12、合理可以從結(jié)果文件中看出： </p><p>　?。?）軸壓比――主要為控制結(jié)構(gòu)的延性； </p><p>　?。?）周期比――主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響； </p><p>　?。?）剪重比――主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性； </p><p>　?。?）剛度比――主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛

13、度突變，形成薄弱層； </p><p>　?。?）剛重比――主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在風(fēng)載或地震力的作用下整體失穩(wěn)； </p><p>　?。?）層間受剪承載力比――主要為控制豎向不規(guī)則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層； </p><p>　?。?）位移比――主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 </p

14、><p>　　荷載取值主要包括墻柱梁板的恒載、活載的取值。比如梁上填充墻的線荷載、板上的均布荷載等。拿梁上的線荷載為例，梁上砌筑200mm厚，2.4m高，容重11KN/m3砌塊，墻體每側(cè)抹20mm厚砂漿，則梁上線荷載為11×0.2×2.4+0.02×20×2.4=6.24KN/m。這時梁上線荷載可取為6.3KN/m，但不要隨意就將荷載取為6.5KN/m。雖然看似增加的不多，但是

15、從整體上來看，一棟高層中的梁有很多，每根梁上的荷載增加一點，從下至上累積起來會增加相當(dāng)可觀的荷載量。這部分荷載量勢必會帶來配筋上的增加。除了梁上線荷以外，墻柱和板上的荷載取值也是一個道理。所以荷載的合理取值對于整個建筑的經(jīng)濟性也有不容忽視的作用。 </p><p>　　3.3 施工圖階段的優(yōu)化設(shè)計 </p><p>　　3.3.1選擇合理的基礎(chǔ)形式 </p><p>

16、;　　在進行高層建筑基礎(chǔ)方案選擇時，應(yīng)進行多種基礎(chǔ)方案的分析比較，選擇出既安全可靠又經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)形式。一般情況下，高層建筑應(yīng)采用整體性好、能滿足地基承載力和建筑物允許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。工程地質(zhì)條件是選擇基礎(chǔ)類型的重要依據(jù)。如基礎(chǔ)下遇到良好的土層，地基承載力較高，則可以直接利用天然地基。18層以下的高層可以選擇做梁筏式基礎(chǔ)，這樣既可以滿足承載力的要求，又可以降低混凝土及鋼筋的用量。18層以上的高層可以選擇筏板式基礎(chǔ)，

17、這樣的基礎(chǔ)整體性較好，可以很好的協(xié)調(diào)整個建筑的變形及沉降。如基礎(chǔ)下遇到不良地質(zhì)情況，可以采用地基處理或者樁筏基礎(chǔ)，這樣可以有效的控制基礎(chǔ)的沉降，使得基礎(chǔ)的變形控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。 </p><p>　　3.3.2合適恰當(dāng)?shù)呐浣?</p><p>　　無論是基礎(chǔ)的配筋還是墻柱梁板的配筋，都應(yīng)在滿足規(guī)范最小配筋率及構(gòu)造要求的前提下、滿足各個構(gòu)件受力的前提下，盡量按照計算所得配筋數(shù)量配置。

18、還拿梁配筋為例，計算所得梁支座負筋為1700mm2，很多情況下配置4根25直徑的鋼筋，配筋面積為1963mm2，這樣就造成263 mm2的多余量。這里建議配置2根22直徑加上2根25直徑的鋼筋，配筋面積為1741 mm2，而且將2根22直徑的放在角部通長，將2根25直徑的放在中部斷開，這樣既滿足了計算配筋，又節(jié)省了鋼筋的用量。過高的配筋率只能造成毫無意義的浪費。 </p><p><b>　　4.結(jié)語

19、</b></p><p>　　安全和經(jīng)濟是結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的基本任務(wù)，為此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中既要考慮高層建筑投資建設(shè)方也要對高層住宅居住者負責(zé)。結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要懷著高度的責(zé)任心，深入學(xué)習(xí)規(guī)范條文，通過平時的積累和總結(jié)尋找結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法，從而建造出既安全又經(jīng)濟的高層住宅項目。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><