減少用鋼量措施試行

2021-08-22 02:07:27 字數 4413 閱讀 4836

普通鋼筋混凝土結構用鋼量控制措施

(試行)

1 含鋼量的實際統計值

根據一些建築工程造價**發布的典型建築工程的技術經濟指標。統計資料彙總出各類建築結構實際的含鋼量,見表1~5。

表1 砌體結構的含鋼量(kg/m2)

表2 住宅類混凝土結構的含鋼量(kg/m2)

表3 辦公商業類混凝土結構的含鋼量(kg/m2)

表4 單層排架廠房混凝土結構的含鋼量(kg/m2)

表5 鋼結構的含鋼量(kg/m2)

以上**中的數值,均不考慮地下室和樁基,若考慮樁基應增加10%左右。而單獨計算地下室,其含鋼量為80~490 kg/m2(上限為考慮人防)。

2、建築方案的早期協作

從方案設計開始結構設計工程師應盡早參與到方案設計中,要在平面布置、立面造型、柱網尺寸等方面提出結構設計工程師的建議和要求,以求在後期的施工圖設計中為降低結構用鋼量掌握主動權。方案設計應該控制以下要點:

(建築物的體量,包括平面尺寸,柱網尺寸,層高,總高度等因素,決定了結構的形式,因而也就決定了結構的造價範圍。)

2.1 建築平面布置上力求方正,盡量避免出現平面不規則, 控制平面長寬比,房間(板塊)分隔不要相差太大。

(盡量避免出現平面不規則,這就可以少布置或不需要布置抗扭構件來降低鋼筋的使用量; 控制平面長寬比:平面長寬比較大的建築物,由於兩主軸方向的整體剛度相差甚遠,在水平力作用下,兩向構件受力的不均勻性造成配筋不均,增加鋼筋用量。房間(板塊)分隔不要相差太大,相鄰板塊相差越大會導致計算負筋增大。

)2.2 建築物的體型規整,結構的側向剛度和水平承載力沿高度宜均勻變化,層高相差不要太大。

(避免因為層間剛度比不滿足規範要求而增加抗側力構件,從而提高鋼筋用量)

注:以上2.1、2.2條可參照按《抗規》《高混規》相關條款。

2.3立面上盡量少作一些通過鋼筋累積起來的複雜構架、外凸較大的線條大樣等。

(。或者通過設計一些二次裝修的玻璃幕牆、玻璃頂棚、鋼結構網架來完善建築的功能和保持造型的新穎)

2.4 採暖、通風、給排水、電力及建築物的豎向運輸裝置等服務設施對結構設計在某些情況下也會有重大影響。

3 結構布置

3.1 合理選擇結構體系,高烈度區可採用「隔震」「耗能減震」技術。

(應根據建築平面布置、豎向布置和使用功能要求合理選擇結構體系,如美國紐約102層的帝國大廈採用的是框架-剪力牆體系,用鋼量為206 kg/m2;而芝加哥110層的西爾斯大廈,採用束筒體系,用鋼量僅161 kg/m2,比帝國大廈降低了20%。)

3.2 結構布置

影響建築物結構用鋼量的因素,首先是建築物的體型(平面長度尺寸及長寬比、豎向高寬比、立面形狀等),其次是柱網尺寸、層高以及主要抗側力構件所在位置等。

3.2.1控制平面長度尺寸,合理設縫。

(即結構單元是否超長當建築物較長,而結構又不設永久縫時就成為超長建築。超長建築由於必須考慮混凝土的收縮應力和溫度應力,它相對於非超長建築(主要對待的僅是荷載產生的應力),其單位面積用鋼量顯然要多些)

3.2.2控制平面長寬比。

(平面長寬比較大的建築物,不論其是否超長,由於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**)作用下,兩向構件受力的不均勻性造成配筋不均。使得其單位面積用鋼量相對於平面長寬比接近1.0的建築物要多,這是不言而喻的。

)3.2.3 控制豎向高寬比。

(這主要針對高層建築而言,為了保證結構的整體穩定並控制結構的側向位移,勢必要設定較剛強的抗側力構件來提高結構的側向剛度,這類構件的增多自然使得用鋼量增多。)

3.2.4豎向體型應規則和均勻。

(即外挑或內收程度以及豎向剛度有否突變等。如側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、有豎向剛度突變的就是設定轉換層的高層建築。)

3.2.5平面形狀應規則。

(若平面形狀較規則,凸凹少則用鋼量就少,反之則較多,平面形狀是否規則不僅決定了用鋼量的多少,而且還可以衡量結構抗震效能的優劣,從這點分析得知用鋼量節約的結構其抗震效能未必就低。)

3.2.6柱網尺寸應均勻。

(包括柱網絕對尺寸及其疏密程度。它直接影響到梁板樓蓋的結構布置。一般而言,柱網大的樓蓋用鋼量較多,反之雖則較少但同時因柱數增多而使柱構件用鋼量增加,其中柱端及梁柱節點區內加密箍筋的增加量幾乎佔全部增加量的50%。

柱網尺寸較均勻一致,不僅使結構(包括柱和梁)受力合理,而且其用鋼量要比柱網疏密不一的要節省。)

3.2.7控制層高。

(對於高層建築而言。層高與用鋼量之間很難確定某種關係,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築物,層高較小即層數較多,其配筋量反而較多,但按單位面積攤銷後其用鋼量可能反而更少。

至於跨層柱,由於其受力的複雜性以及截面較大,用鋼量一般比正常層高的柱要多。在滿足建築功能的前提下,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厘公尺,工程造價降低1%左右,牆體材料可節約10%左右。)

3.2.8抗側力構件位置。

(剛度中心與質量中心相重合或靠近,或者抗側力構件所在位置能產生較大的抗扭剛度,結構的抗扭效應小,因而結構整體用鋼量就少,反之則多。)

3.3 採用新型樓蓋體系

(樓蓋體系是建築結構的基本組成部分之一,其重量佔整個房屋重量的22%左右。樓蓋結構多次重複使用,其累計質量佔建築總質量的很大比例。降低樓蓋質量,可大幅度減輕建築總質量,從而減輕**作用;同時,還可降低牆、柱及基礎的造價。

降低樓蓋體系自身高度,不僅可減少層高,節約建築空間,還可降低圍護結構、管線材料及施工機具的費用。目前,國內外常見的鋼筋混凝土樓蓋體系有如下幾種:①現澆梁板式樓蓋;②井字樓蓋;③無樑樓蓋;④預應力框架扁梁密肋樓蓋;⑤無粘結預應力無樑樓蓋。

鋼筋用量最少的是無粘結預應力無樑樓蓋、其次是預應力框架扁梁密肋樓蓋,鋼筋用量最多的是井字樓蓋和現澆梁板式樓蓋。近年出現了許多新研製的樓蓋系統,鋼筋用量減少10%~30%。)

(當前流行的豪宅大面積客廳,其空間面積達40~60 m2,甚至更大,如此板塊採用普通混凝土平板,即使施加了預應力,其用鋼量都會較多,其主要原因是板的跨度和自重均較大。大跨度由使用功能決定而無法改變,要節省用鋼量,只能往「自重」上考慮,即改變樓板的結構形式。採用先進技術的現澆雙向空心樓板、加輕質填充塊的雙向密肋樓板都是可以考慮的途徑。

)3.4梁布置時不必每幅牆下都布置梁

(有時一些小板塊上的隔牆,即使把隔牆荷載等效為板麵荷載,其計算結果也是構造配筋。當板跨小、布梁多時使用鋼量肯定會增多,而且可能使樓面荷載多次傳遞,造成受力不合理。)

3.5 計算引數

1 結構抗震等級和柱的單雙偏壓計算模式等設計引數對含鋼率有較大影響,應認真結合規範和具體工程情況進行選擇。

2 計算振型數應合理

(用來判斷參與計算振型數是否夠的重要概念是有效質量係數,《高層建築混凝土結構技術規程》第5.1.13條規定b級高度高層建築結構有效質量係數應不小於0.

9,《建築抗震設計規範》第5.2.2條條文說明中建議有效質量係數應不小於0.

9。一般來講當有效質量係數大於0.9時,基底剪力誤差小於5%,所以滿足規範要求即可沒有必要過多增加振型數,使計算用時增加和計算書增厚。

)3 週期折減係數

(週期折減係數的取值直接影響到豎向構件的配筋,如果盲目折減,勢必造成結構剛度過大,吸收的**力也增大,最後柱配筋隨之增大。)

4 偶然偏心

(《高規》規定,高層建築在計算位移比時應考慮偶然偏心的影響、計算單項**作用時應考慮偶然偏心的影響。根據規範要求高層結構在計算時均應考慮偶然偏心的影響,考慮偶然偏心後結構牆及梁用鋼量將增加3%左右。)

5雙向**扭轉效應

(《高規》規定質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構,應計算雙向水平**作用下的扭轉影響。在實際工程中要求在剛性樓板假定及偶然偏心荷載作用下位移比不小於1.2時應考慮雙向**作用。

考慮雙向**作用後結構配筋一般增加5%~8%,單構件最大可能增加1倍左右,可見雙向**作用對結構用鋼量影響較大。控制高層結構位移比不超標是是否考慮雙向**作用的關鍵,也是控制鋼筋用量的關鍵環節。)

6 斜交抗側力構件方向的附加**作用

(《抗震規範》第5.1.1.

2條規定,有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大於15o時應分別計算各抗側力構件方向的水平**作用。考慮多方向**對構件配筋有明顯的影響,配筋平均增加5%左右。)

4 荷載取值

4.1活載應根據建築功能嚴格按《建築結構荷載規範》gb50009和《全國民用建築工程設計技術措施》取值,不要擅自放大,對於一些特殊功能的建築(規範未做規定的),應會同甲方共同測算活荷載的取值或按《建築結構荷載規範》條文說明4.1.

1條酌情取值。對於《建築結構荷載規範》第4.1.

2條可折減的專案,應嚴格按所列係數折減,尤其是消防車活載。對工業建築,原則上應按工藝設計中裝置的位置確定活載取值,活載不折減。如果按gb50009—2001附錄c取值,活載也不折減,但應分別對板、次梁及牆柱基礎取不同值進行分步計算,取相應的計算結果對各構件配筋。

動力荷載應成乘以相應的動力放大係數。

4.2恆載可以由構件和裝修的尺寸和材料的重量直接計算,材料的自重可採用《建築結構荷載規範》。恆荷載計算應當準確。在計算填充牆線荷載應扣除上一層樑高及門窗洞口部分重量。

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