建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含鋼量的控制措施分析

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含鋼量的控制措施分析    【摘要】根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)踐證實(shí),隨著科學(xué)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)于控制工程總造價(jià)來說現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化有著非常重要的意義,根據(jù)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì),就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行含鋼量控制作了探討,提出了具體的控制措施,指出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要做到節(jié)省用鋼量就必須從宏觀上定性掌握,微觀上定量控制。本文著重介紹了高層建筑轉(zhuǎn)換層的施工方法,并詳細(xì)地闡述了轉(zhuǎn)換層施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換層， 含鋼量，結(jié)構(gòu)施工 中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 一.前言 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的一步一步的發(fā)展,建

2、筑開發(fā)商為降低房屋造價(jià),較以往更為重視結(jié)構(gòu)含鋼量。一般在設(shè)計(jì)合同內(nèi)對(duì)含鋼量加以限制,這就對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。現(xiàn)代高層建筑是在向更高、外型更復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式更多樣化、功能更加齊全、綜合性更加強(qiáng)的方向上發(fā)展。但是在設(shè)計(jì)中,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)下部樓層受力比較大,上部樓層受力比較少,在布置時(shí)候下部的剛度要大,而網(wǎng)密墻多柱,到了上部時(shí)候就漸漸減少墻,柱擴(kuò)大軸線之間距離。為了滿足建筑物的主要功能要求,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的布置不同, 設(shè)置轉(zhuǎn)換層必須要在結(jié)構(gòu)變換的樓層中進(jìn)行,轉(zhuǎn)換層大致有梁式行、空腹桁架式行、桁架式行、箱形和板式行等。本文僅就筆者多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),提出了一些對(duì)控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)含鋼量的有效措施。 二.建

3、筑結(jié)構(gòu)成本控制的意義與現(xiàn)狀 大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和工程實(shí)踐表明，工程設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)工程總造價(jià)的影響度愈來愈大，所占比例大概為75% 95%，因此，建筑結(jié)構(gòu)成本控制顯得尤為重要，是建筑成本控制的重要內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)于控制工程總造價(jià)意義重大。對(duì)于結(jié)構(gòu)成本控制，目前存有三種認(rèn)識(shí)：1.認(rèn)為隨著建筑方案確定，結(jié)構(gòu)成本就基本確定了；2.認(rèn)為結(jié)構(gòu)成本與結(jié)構(gòu)安全是矛盾的對(duì)立面，認(rèn)為降低結(jié)構(gòu)成本必然是以結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備的下降為代價(jià)的；3.認(rèn)為在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須增加結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。因此，目前結(jié)構(gòu)成本進(jìn)行控制大多考慮的是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，認(rèn)為伴隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中含鋼量、含混凝土量愈來愈低設(shè)計(jì)愈來愈優(yōu)秀。這是一種與實(shí)際情況相偏離的觀點(diǎn)，大

4、量事實(shí)證實(shí)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化必須遵循“度”上的合理性，一味追求低含鋼量和混凝土量是錯(cuò)誤的，應(yīng)綜合考慮質(zhì)量、成本、進(jìn)度等因素，從中找到平衡，達(dá)到通盤兼顧。所以，為了更好的控制建筑總造價(jià)，我們必須要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及對(duì)材料的更加精準(zhǔn)的估算。 三. 合理的建筑方案設(shè)計(jì) 1.對(duì)方案設(shè)計(jì)的要求 由于建筑方案設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案有重大影響,所以建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡早介入建筑方案的設(shè)計(jì)過程, 為了滿足建筑功能布在局要求的前提下方案設(shè)計(jì)人員需要被提醒盡量考慮到結(jié)構(gòu)規(guī)范的限制。否則,建筑設(shè)計(jì)人員有可能由于對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)范要求不夠熟悉,而做出來的建筑方案很可能使相應(yīng)的結(jié)構(gòu)方案難以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)

5、范的要求。為了盡量避免出現(xiàn)平面不規(guī)則,在建筑平面方面,應(yīng)讓平面簡(jiǎn)單對(duì)稱。在考慮到建筑豎向布置方案時(shí), 建筑設(shè)計(jì)人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員相互溝通和協(xié)調(diào),因?yàn)榻ㄖ煵荒苊撾x具體情況而一味提出采用大跨度的柱距和不必要的豎向抗側(cè)力構(gòu)件轉(zhuǎn)換等要求。這些都要求,設(shè)計(jì)人員要達(dá)到降低含鋼量和優(yōu)化整體設(shè)計(jì)的目的。 2.恰當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)型式和優(yōu)化 （一）常規(guī)結(jié)構(gòu)型式如框剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)等等是結(jié)構(gòu)型式選擇的首選方案，對(duì)于造價(jià)較高、抗震性能差的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)盡量避免。下面以剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)為例分析 （二）位置上：剪力墻的布置方向最好沿主軸，剪力墻間距和側(cè)向剛度要合理，促使剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間得以增大，同時(shí)確保剪力墻的

6、抗側(cè)力剛度和承載能力能夠充分起到作用。平面布置盡量做到均勻、對(duì)稱，力求結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心相重合，達(dá)到減少扭轉(zhuǎn)的目的。在豎向，剪力墻最好是自下到上連續(xù)布置，有效減少剛度突變； （三）數(shù)量上：將計(jì)算結(jié)果中水平位移與規(guī)范限值要求相對(duì)比分析，如果結(jié)構(gòu)水平位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足規(guī)范限值的要求，說明剪力墻數(shù)量或減薄厚度可以減少些。如果在上述條件滿足的情況下，可是位移比不滿足規(guī)范要求，應(yīng)該減少中間剪力墻數(shù)量； （四）長(zhǎng)度上：過于長(zhǎng)了，則地震力加大，過于短了，例如變?yōu)槎讨珘?，則受力不好，兩種情況都將導(dǎo)致成本的增加。所以，結(jié)構(gòu)試算時(shí)可將剪力墻的長(zhǎng)度取墻厚的8倍+100mm。在結(jié)構(gòu)含鋼量影響因素當(dāng)中, 決定結(jié)構(gòu)體系含

7、鋼量的宏觀因素是結(jié)構(gòu)方案的合理性和規(guī)則性,它也是首要因素,該問題屬概念設(shè)計(jì)的范疇之內(nèi)。主要包括建筑物的體型(如平面長(zhǎng)度尺寸和長(zhǎng)寬比和豎向高寬比以及立面形狀等) 和柱網(wǎng)尺寸以及主要抗側(cè)力構(gòu)件所在的位置等。 3.構(gòu)造措施要適度 根據(jù)規(guī)范采用合理的構(gòu)造措施要求,按照規(guī)范規(guī)定配筋對(duì)次要構(gòu)件,甚至一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,隨意加大配筋是沒有必要的。為了追求立面上的美觀一些建筑項(xiàng)目,突出線條大樣比較多。假果屋面欄板厚度為131mm左右,往往都是由于鋼筋混凝土構(gòu)件而造成的,這些大樣對(duì)抗震及提高承載力沒有任何幫助而只會(huì)降低鋼筋使用的構(gòu)件壽命期,由于設(shè)計(jì)人員沒有仔細(xì)進(jìn)行計(jì)算,隨意配塵11x110左右是不恰當(dāng)?shù)?。在一些公?/p>

8、建筑物上面, 大樣比件較多非受力構(gòu)件,如果能不用混凝土配筋構(gòu)件,盡量去用磚砌筑。比如一些陽(yáng)臺(tái)欄板, 采用砌磚加壓頂辦法是可以考慮的,如果非要配筋構(gòu)件的話,也要經(jīng)過仔細(xì)的計(jì)算,滿足計(jì)算的要求即可。 四.關(guān)于轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全保障 1.轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 由于結(jié)構(gòu)的下部樓層的受力比較大,在轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中當(dāng)正常布置時(shí)候是下部剛度大, 上部樓層的受力比較小, ,墻多柱網(wǎng)密,到上部漸漸減少墻,柱擴(kuò)大軸線之間距離。轉(zhuǎn)換層桁架式、有梁式、空腹桁架式箱形和板式等。如果和一般結(jié)構(gòu)層相比的話,轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)幾何尺寸超大、層剛度大,受力比較復(fù)雜,所以說建筑物的主要構(gòu)件是由轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成的,

9、它們的設(shè)計(jì)是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)是由整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)施工費(fèi)用等來決定的。轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分都是按照:弱化轉(zhuǎn)換層上部、強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層及其下部的原則進(jìn)行的,使得轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度盡量的可以相近,平滑過渡等要求。轉(zhuǎn)換層大部分都是設(shè)置在4層及4層以上。 2.節(jié)省用鋼量的方法 在能夠達(dá)到規(guī)范規(guī)定的前提下根據(jù)構(gòu)件的配筋構(gòu)造的要求,有著許多方法能夠達(dá)到節(jié)省用鋼量的目的。(1) 柱: 設(shè)計(jì)中通過混凝土強(qiáng)度等級(jí)的合理性的確定來控制其截面尺寸和軸壓比的目的是為了使絕大部分柱段構(gòu)造配筋而非內(nèi)力控制配筋的目的,此時(shí)選擇主柱筋規(guī)格是由主筋按規(guī)定的最小配筋率或比其略高的配筋率來選擇的;而柱箍筋的體積配筋

10、率,采用高強(qiáng)度鋼筋比低強(qiáng)度鋼筋更可節(jié)省用鋼量。（2） 梁: 大多配筋由內(nèi)力控制著,但是仍然有一小部分由最小配筋(箍) 率來控制的。要使梁的用鋼量不是太高的方法有:混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜太過高; 如果采用高強(qiáng)度鋼筋的話。前者不僅可降低最小配筋(箍) 率,更重要的是有利于作為受彎構(gòu)件的梁的抗裂性能?？缍容^大的懸臂梁, 其彎矩內(nèi)力都是急劇下降的,不管它的承受的是均布荷載或者是梁端集中荷載,所以當(dāng)面筋較多時(shí)候,除角筋需伸至梁端除外,其余鋼筋尤其是以2 排鋼筋均可在跨中切斷,既方便施工又節(jié)省鋼筋。 3.需要采用的安全措施一個(gè)符合實(shí)際的安全保障措施是建筑可以施工的關(guān)鍵所在,因?yàn)楦呖瘴ｋU(xiǎn)作業(yè)是屬于高層建筑中轉(zhuǎn)換

11、層施工的。建筑施工中的危險(xiǎn)因素是由建筑工程施工的特點(diǎn)性質(zhì)來決定的,它大多存在于高空處交叉施工作業(yè)、電氣工具使用垂直運(yùn)輸、以及基礎(chǔ)工程施工作業(yè)中。建設(shè)施工中的最主要傷害有高處掉落、物體的打擊、機(jī)械的傷害、觸電施工坍塌和中毒事故等類型等事故一般都是屬于建筑工程的施工的時(shí)候傷亡事中的主要事故。 五.結(jié)語(yǔ) 近幾年來高層建筑技術(shù)的不斷改進(jìn),國(guó)民經(jīng)濟(jì)也逐漸發(fā)生變化,城市對(duì)建筑需求的轉(zhuǎn)變。因?yàn)檗D(zhuǎn)換處結(jié)構(gòu)的剛度與質(zhì)量產(chǎn)生變化,在外力作用下就有可能引起比較大的反應(yīng),以至于在轉(zhuǎn)換層附近發(fā)生較大的樓層反應(yīng)力,促使轉(zhuǎn)換層出現(xiàn)薄弱層,同時(shí)也對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。所以在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方面要盡量做到節(jié)省用鋼量,必須從宏觀上定性掌握,微觀上定量控制。宏觀上,建筑物體型要合理;微觀上,結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置和構(gòu)件截面選擇在滿足受力及變形前提下要節(jié)省用鋼量,構(gòu)件配筋構(gòu)造要在滿足規(guī)范前提下,仔細(xì)推敲,做出合理的設(shè)計(jì)選擇。 【參考文獻(xiàn)】： 1 高立人,王躍. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路概念設(shè)計(jì)J.工業(yè)建筑, 1999,(01) . 2 周和生. 建設(shè)項(xiàng)目全過程造價(jià)管理.