結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含鋼量問題

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含鋼量問題 近年來，隨著房地產(chǎn)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，如何控制成本，發(fā)明更大的利潤(rùn)，成了各房地產(chǎn)商追求的目標(biāo)。在一個(gè)房地產(chǎn)項(xiàng)目中，一般土建筑價(jià)約占建造總造價(jià)的70，在土建筑價(jià)中鋼筋混凝土用量占主要部分，而混凝土價(jià)格為幾百元噸，鋼材的價(jià)格為幾千元噸。所以控制建造的含鋼量成了房地產(chǎn)商控制成本最有效的手段之一，有些房地產(chǎn)商甚至把建造含鋼量要求寫入設(shè)計(jì)合同。建造結(jié)構(gòu)含鋼量指的是建造總用鋼量除以總建造面積得到的一個(gè)建造經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通常以kgm表示。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度，對(duì)影響建造結(jié)構(gòu)含鋼量的因素及控制措施舉行一些探討。 1影響含鋼量的因素及控制措施 11建造結(jié)構(gòu)布置 影響結(jié)構(gòu)含鋼量的因素首先是建造物的

2、體型，包括建造物的開間、進(jìn)深、層高，平面樣子的高低、豎向立面的縮進(jìn)、懸挑等等。建造布置的任何平面不規(guī)章或豎向不規(guī)章都將導(dǎo)致含鋼量的增強(qiáng)。有些結(jié)構(gòu)工程師往往過于遷就建造專業(yè)，不對(duì)某些無須要的不規(guī)章狀況提出看法，造成結(jié)構(gòu)平面或豎向嚴(yán)峻不規(guī)章，將一個(gè)原來可以不超限的高層做成超限高層，大大增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)含鋼量，造成了奢侈。這就要求結(jié)構(gòu)工程師提前介入建造方案的爭(zhēng)論，使終于的建造方案盡可能容易、規(guī)章。在決定建造物的體型后，就要舉行結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置。我們主要按照建造物的高度及建造的空間使用功能決定結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)勻稱、對(duì)稱，力求剛心和質(zhì)心重合，盡量避開消失GB50011-2022建造抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱

3、新抗規(guī))第343條及JGJ3-2022高層建造混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱高規(guī))第433條等相關(guān)不規(guī)章狀況。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)。 12結(jié)構(gòu)計(jì)算模型荷載取值 荷載取值的大小直接影響結(jié)構(gòu)含鋼量是否合理，過小的荷載會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不平安，過大的荷載則造成奢侈。設(shè)計(jì)工作中應(yīng)盡量選用輕質(zhì)墻體材料，按照建造墻身做法具體計(jì)算荷載，門窗荷載應(yīng)折去。活載應(yīng)按照詳細(xì)建造功能嚴(yán)格按GB50009-2022建造結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2022版)(以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)取值。非固定隔墻的荷載應(yīng)折人樓面活載。對(duì)于荷載規(guī)范412條可以折減的項(xiàng)目，應(yīng)予以折減。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)對(duì)各種結(jié)構(gòu)形式的單位面積質(zhì)量有

4、一定了解。 13結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的抉擇 目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件有許多，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，務(wù)必了解其意義及對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 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)該考慮的振型數(shù)量，使計(jì)算結(jié)果失真；取值太大，不僅奢侈時(shí)光，還能使計(jì)算結(jié)果畸變。振型個(gè)數(shù)一般取振型參加質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90所需的振型數(shù)即可。 2)結(jié)構(gòu)基本周期。結(jié)構(gòu)基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)。該參數(shù)對(duì)于以風(fēng)荷載起控制作用的高層建造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。3)中梁剛

5、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152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)算出來的梁的內(nèi)力和配筋都會(huì)有所提高。故該數(shù)值應(yīng)當(dāng)按實(shí)際狀況取值，人為的增強(qiáng)剛度而引起含鋼量增強(qiáng)是不須要的。 14結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)的控制 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)不致消失過大的扭轉(zhuǎn)。高規(guī)第435條：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比，A級(jí)高度高層建造不應(yīng)大于09，B級(jí)高度高層建造、混合結(jié)構(gòu)高層建造及復(fù)雜高層建造不應(yīng)大于085。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)工程師按照計(jì)算書中的周期值自行

6、判定第一扭轉(zhuǎn)和第一平動(dòng)周期。當(dāng)周期比不滿意高規(guī)第435條時(shí)，需舉行結(jié)構(gòu)布置調(diào)節(jié)，詳細(xì)可以增強(qiáng)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，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。 2)位移比。位移比是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)章性的重要指標(biāo)。高規(guī)第435條給出了相應(yīng)的規(guī)定。該值倘若超過了12，說明結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件布置的不勻稱，剛心和質(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)節(jié)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，按照新抗規(guī)第341343條及其條文說明的內(nèi)容，位移比1214時(shí)，為一般不規(guī)章狀況；位移比大于14時(shí)，為特殊不規(guī)章狀況。位移比是判別該建造是否為超限高層的重要指

7、標(biāo)，對(duì)含鋼量影響很大。 3)剛度比。剛度比是控制豎向不規(guī)章的重要指標(biāo)，同時(shí)也是判別該建造是否為超限高層的重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)按照實(shí)際狀況，對(duì)上下層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度舉行調(diào)節(jié)，以達(dá)到削減內(nèi)力、控制含鋼量的目的。 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)章的重要指標(biāo)。 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)有的截面合理，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)按照配筋率舉行構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)。梁縱向受拉鋼筋的經(jīng)濟(jì)、合理的配筋率宜在0615范圍內(nèi)，若超過這一范圍，宜加大或減小梁截面。 15施工圖繪制 由于不同結(jié)構(gòu)工程師的閱歷、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，

8、導(dǎo)致同樣的計(jì)算結(jié)果，最君繪制出來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)實(shí)行同類歸并，用較大的配筋構(gòu)件去包絡(luò)較小的配筋同截面構(gòu)件，但有時(shí)候由于受力不同，兩根跨度、截面相同的梁，配筋差異會(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(1)22或(I)25的通長(zhǎng)筋，這種做法對(duì)非框架梁和三級(jí)或四級(jí)框架梁來說沒有須要。按新抗規(guī)第634條，可以將梁的上部鋼筋在跨度中問13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)人員加大梁上部支座鋼筋，認(rèn)為鋼筋加大，結(jié)

9、構(gòu)就更平安。其實(shí)這樣增強(qiáng)鋼筋，反而起到了相反的作用，增強(qiáng)了梁端的剛度，而沒有增強(qiáng)柱端剛度，是結(jié)構(gòu)在遭受地震作用時(shí)，柱端先于梁端消失破壞，違反了“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，這樣箍筋用量就會(huì)增強(qiáng)，還會(huì)造成因箍筋太密而影響混凝土的施工質(zhì)量。有閱歷的設(shè)計(jì)人員會(huì)適當(dāng)考慮一些重疊部分的箍筋，這樣既節(jié)約了工程造價(jià)，又便利了施工。現(xiàn)在市場(chǎng)上鋼筋種類許多，抉擇不同的鋼筋對(duì)含鋼量影響很大。 新版GB500102022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)節(jié)，增強(qiáng)了HRB335，HRB500等高強(qiáng)度鋼筋，剔除了原HPB235鋼筋?？偟膩碚f是提高了鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，并倡導(dǎo)采用高強(qiáng)度鋼筋，以達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平安儲(chǔ)備和節(jié)約資源的目的。比如HRB400級(jí)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為HRB335級(jí)鋼筋的12倍，而市場(chǎng)價(jià)格HRB400級(jí)鋼筋是HRB335級(jí)鋼筋的105倍，采用HRB400級(jí)鋼筋比采用HRB335級(jí)鋼筋理論上可以節(jié)省造價(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好處。 2結(jié)語(yǔ) 在國(guó)