超高層結構優化之含鋼量分析

2022-09-24 10:33:03 字數 1987 閱讀 7055

由於本專案主體為100m高層和超高層,這裡暫以常用結構形式—框筒結構為例進行分析;

(一)框筒設計要點

1、對核心筒要求

核心筒宜貫通建築物全高,寬度不宜小於筒體高度的1/12。根據《高規》:核心筒外牆厚不應小於200mm,內牆厚度不應小於160 mm。牆肢應布置均勻。

2、對外圍框架柱的要求

周邊框架柱的柱距一般可取8-10 m。框架柱與核心筒壁中心的距離一般可取6-12 m。

(二)、地下室結構的設計控制及優化分析

影響地下室(地落車庫)結構造價的因素有:層高、覆土厚度、建築墊層、排水找坡及荷載等。

①層高每公升高100mm,綜合成本增加約18-30元/㎡

②覆土厚度每增加300 mm,綜合成本增加約30-60元//㎡

③墊層每增加100 mm,綜合成本增加28-50元/㎡

④荷載應主要考慮和控制——人防及消防荷載

補充:地下室層高=建築淨高+結構樑高+空調管高度+消防噴淋高度

(三)、框架梁、柱的控制和優化分析

辦公、商業樓:框架梁跨度一般取8-12m,梁截面高度取l/12-l/20,梁寬度取h/2-2h。針對100m高層,框架柱截面變化應每5-8層變化一次(柱截面收級)。

框架柱最小配筋率(%)

框架柱最小配筋率一般在邊柱、角柱放大1.1-1.5倍。框架梁最小配筋率一股控制在1.0%-1.8%左右。

(四)、建築含鋼量及混凝土含量舉例及優化分析

1、降低建築含鋼量的方案及優化分析

①含鋼量,又稱單位面積鋼筋含量,以工程中鋼筋總量除以建築面積得來。

②建築平面布置上力求規則

③建築物的體型應規整

④柱網尺寸應均勻

⑤控制層高。層高每降低100 mm,造價降1%左右,牆體材料可節約10%左右。

⑥抗側力構件位置

⑦建築立面盡量少做複雜構架、外凸較大線條。

選用合理的基礎形式

合理選用鋼筋

採用新結構形式、新型樓蓋、隔牆系統(隔牆費用佔造價12%左右)。

2、混凝土的選用及優化分析

現澆框架梁的混凝土強度等級不宜大於c40。

地下室外牆混凝土宜採用c30,不宜大於c35。梁板式筏基不宜大於c40。

30層左右的百公尺高層,其豎向構件及水平構件混凝土等級搭配如下:

c40(c30)—c35(c30)—c30(c25)——c25(c25)

一般梁混凝土強度等級較高的,對梁彎矩影響較小,所以梁混凝土強度等級宜控制在c25-c40範圍內。

一般板混凝土強度等級較高的,對板承載力無明顯提高,所以板混凝土強度等級宜控制在c25-c30範圍內。

建築成本優化分析

補充:合理、精確的設計可以降低工程總造價的5%-10%。

(五)、綜述

以重慶英利大廈為例:

工程完工決算材料用量(包括地下室和基礎):

混凝土總用量:60000 m3,鋼筋總用量9100t

混凝土含量:0.44 m3/㎡,含鋼量:66.8kg/㎡

(由於內容較複雜,參比因素較多,這裡暫不贅述)

通過以上分析,百為高層及超高層含鋼量控制範圍如下:

含鋼量:100 m高層:55~60kg/㎡;超高層:含鋼量:65~70kg/㎡

混凝土含量:100 m高層:0.35~0.40 m3/㎡;超高層: 0.41~0.44 m3/㎡

柱距(筒體剪力牆相鄰一跨框架柱距離):8.1/8.4m

層高:100m高層:3.7m~3.9m 超高層:4.1-4.2m

地下室含鋼量:

普通地下室(80公尺以下):車庫區130—160;樁基105 kg/㎡

純地下室:樁基—110 kg/㎡;片筏基礎—130 kg/㎡;

人防地下室(塔樓80公尺以下):155—175 kg/㎡

補充:當頂板採用無樑樓蓋,車庫區增加5kg/㎡,覆土區增加0.3—0.5m(規劃要求),含鋼量增加5—7 kg/㎡。

若干天然筏基,此部分含鋼量增加15—20kg/㎡

純塔樓地下室增加10kg/㎡

考慮消防荷載,增加5—7kg/㎡。

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