含刚量经验表.wps

摘要摘要 综合多种统计数据综合多种统计数据,编制出各类编制出各类建筑结构建筑结构含钢量的实际统计值表含钢量的实际统计值表,分析影响含钢量的因素分析影响含钢量的因素,提出降低含钢量的措施提出降低含钢量的措施,可供土建有关人员参考。可供土建有关人员参考。 1 引言引言 土建土建工程造价工程造价一般占建筑总造价一般占建筑总造价(不包括工艺设备不包括工艺设备)的的 70%80%；在土建工程造价中；在土建工程造价中,75%为材料费。一般地为材料费。一般地,砂石价格为几十元吨砂石价格为几十元吨,水泥价格为几百元水泥价格为几百元 吨吨,钢材价格却为几千元吨。为了降低造价钢材价格却为几千元吨。为了降低造价,要求设计者尽量减小含钢量。有的地方要求设计者尽量减小含钢量。有的地方,设计概算的含钢量甚至成了设计能否中标的决定性因素。设计概算的含钢量甚至成了设计能否中标的决定性因素。 2 含钢量的实际统计值含钢量的实际统计值 建筑结构的含钢量是指建筑主体结构建筑结构的含钢量是指建筑主体结构(不算装修不算装修)总用钢量除以总建筑面积得到的一个建筑经济指标总用钢量除以总建筑面积得到的一个建筑经济指标,通常以通常以(kgm2)表示。木结构的含钢量几乎为零表示。木结构的含钢量几乎为零,砌体砌体 结构结构较少较少,混凝土结构混凝土结构较多较多,钢结构钢结构最多。 砌体结构以砖石砌块作竖向承重构件最多。 砌体结构以砖石砌块作竖向承重构件,梁板一般为钢筋混凝土构件梁板一般为钢筋混凝土构件,需用一定量的钢材。 钢筋是钢筋混凝土构件的骨需用一定量的钢材。 钢筋是钢筋混凝土构件的骨 架架,配筋多少决定构件承载能力的大小配筋多少决定构件承载能力的大小,混凝土结构用钢量太少反而不经济。所以混凝土结构用钢量太少反而不经济。所以,建筑结构的含钢量有一个合理范围。建筑结构的含钢量有一个合理范围。 实际工程含钢量的统计数据实际工程含钢量的统计数据,在各种论述建筑经济和造价的著作中有所记载在各种论述建筑经济和造价的著作中有所记载,其数据大多为其数据大多为20世纪世纪90年代以前的。文献年代以前的。文献5记载了全国数百个建筑工程的技记载了全国数百个建筑工程的技 术经济指标术经济指标,其中就包括含钢量。其中就包括含钢量。 21世纪后世纪后,一些建筑工程造价网站发布了典型建程的技术经济指标。 作者根据上述统计数据一些建筑工程造价网站发布了典型建程的技术经济指标。 作者根据上述统计数据,汇总出各类建筑结构实际的含汇总出各类建筑结构实际的含 钢量钢量,见表见表15。 表表1 砌体结构的含钢量 砌体结构的含钢量(kgm2) 单层厂房仓库 单层厂房仓库 1-2层住宅 多层住宅 多层办公楼 底框商住楼 层住宅 多层住宅 多层办公楼 底框商住楼 公共建筑公共建筑 1530 2228 18 26 2330 2530 4060 表表2 住宅类混凝土结构的含钢量 住宅类混凝土结构的含钢量(kgm2) 框 架 框 架 剪力墙 剪力墙 框框-剪剪 多层多层(6 层层) 小高层小高层(711 层层) 高层高层(12 层层) 小高层 小高层 高层 高层 高层高层 2540 3550 5060 25 50 5575 4085 表表3 办公商业类混凝土结构的含钢量 办公商业类混凝土结构的含钢量(kgm2) 结 构结 构 形 式 形 式 框 架 框 架 剪力墙 剪力墙 框 框-剪 剪 框框(筒筒)-筒筒 多层 多层 高层 高层 高层 高层 高层 高层 超高层 高层超高层 高层 综合楼综合楼 商 厦商 厦 3060 40100 50100 50120 70120 60170 50120 65140 145210 70225 55105 (4595) 60110 表表4 单层排架厂房混凝土结构的含钢量 单层排架厂房混凝土结构的含钢量(kgm2) 冷加工 热加工 重型厂房吊车冷加工 热加工 重型厂房吊车75t 轻工食品 仓库轻工食品 仓库 4050 5065 7580 40 60 3060 表表5 钢结构的含钢量 钢结构的含钢量(kgm2) 屋盖 厂房 民用建筑屋盖 厂房 民用建筑 屋 架 网 架屋 架 网 架 网 壳 轻 型网 壳 轻 型 门 架 吊车门 架 吊车 100 t 多 层 住多 层 住 宅 别 墅 高 层 公 共宅 别 墅 高 层 公 共 建 筑建 筑 3550 1565 3060 160 330 40100 90200 180300 以上表格中的数值以上表格中的数值,均不考虑地下室和桩基均不考虑地下室和桩基,若考虑桩基应增加若考虑桩基应增加 10 %左右。而单独计算地下室左右。而单独计算地下室,其含钢量为其含钢量为 80490kgm2 (上限为考虑人防上限为考虑人防)。 应当指出应当指出,采用轻型钢结构的厂房和住宅采用轻型钢结构的厂房和住宅,虽然为全钢结构虽然为全钢结构,但它们的含钢量比钢筋混凝土结构多不了多少。但它们的含钢量比钢筋混凝土结构多不了多少。 3 影响含钢量的因素影响含钢量的因素 表表15的数据说明的数据说明:即使是同一结构类型的建筑即使是同一结构类型的建筑,其含钢量也有多有少其含钢量也有多有少,差值可达一两倍。 但是差值可达一两倍。 但是,对于一个具体的工程来说对于一个具体的工程来说,含钢量应该为确定的数值。 那么含钢量应该为确定的数值。 那么,哪哪 些因素会影响含钢量？些因素会影响含钢量？ 3.1 自然条件自然条件 作用在建筑结构上的外力作用在建筑结构上的外力,主要有地震作用和风荷载。处在抗震设防烈度高或者风压大的地区主要有地震作用和风荷载。处在抗震设防烈度高或者风压大的地区,含钢量高含钢量高,反之较低。反之较低。 在气候恶劣、温差变化剧烈的地区在气候恶劣、温差变化剧烈的地区,为抵抗温度应力为抵抗温度应力,增加抗拉性能优良的钢筋的配置增加抗拉性能优良的钢筋的配置,是工程师常用的办法。是工程师常用的办法。 建筑场地土质差建筑场地土质差,浅层土承载力低浅层土承载力低,持力层埋深大时持力层埋深大时,需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏板需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏板,含钢量较大。含钢量较大。 3.2 政策法规政策法规 长期以来长期以来,我国因缺少钢材而对建筑用钢加以限制。从我国因缺少钢材而对建筑用钢加以限制。从 1996 年钢产量首次超过一亿吨大关年钢产量首次超过一亿吨大关,跃居世界第一位以后跃居世界第一位以后,我国钢产量连年增长我国钢产量连年增长,并一直保持钢产量世并一直保持钢产量世 界排名第一的位置。 目前界排名第一的位置。 目前,我国钢材年产量已超过我国钢材年产量已超过 4亿吨亿吨,国家开始出台优惠政策国家开始出台优惠政策,鼓励建筑行业积极合理地推广应用钢结构。鼓励建筑行业积极合理地推广应用钢结构。 1997 年年 11 月建设部发布的 中月建设部发布的 中 国建筑技术政策国建筑技术政策 (19962010 年年)中中,明确提出发展建筑钢材、 建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求明确提出发展建筑钢材、 建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求,使中国长期以来实行的“节约钢材”政策转变使中国长期以来实行的“节约钢材”政策转变 为“合理用钢”政策。为“合理用钢”政策。 设计规范作为上层建筑设计规范作为上层建筑,必然反映时代社会经济的特色和需要。短缺经济的主要倾向是竭尽全力去约束消费和限制投资必然反映时代社会经济的特色和需要。短缺经济的主要倾向是竭尽全力去约束消费和限制投资,并伴以过多的行政干预来加以保证并伴以过多的行政干预来加以保证。 设计规范的低安全度和某些荷载标准值的过低取值设计规范的低安全度和某些荷载标准值的过低取值,也是短缺经济造成的。为了增强延性和防倒塌能力也是短缺经济造成的。为了增强延性和防倒塌能力,主要还得靠合理加大构造用钢量主要还得靠合理加大构造用钢量1。 我国混凝土结构设计规范对各类构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率的规定我国混凝土结构设计规范对各类构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率的规定,最早引自原苏联规范最早引自原苏联规范,取值偏低。取值偏低。2002 版的混凝土设计规范版的混凝土设计规范,对非抗震结构对非抗震结构 中受弯、偏心受拉和轴心受拉构件中的受拉纵向钢筋最小配筋率改用特征值表达式和下限值相结合的取值方案中受弯、偏心受拉和轴心受拉构件中的受拉纵向钢筋最小配筋率改用特征值表达式和下限值相结合的取值方案,使其取值水准适度提高使其取值水准适度提高;通过对抗震框架梁通过对抗震框架梁 受拉纵向钢筋最小配筋率增加特征值表达式受拉纵向钢筋最小配筋率增加特征值表达式,适度提高了其在混凝土强度等级偏高情况下的取值适度提高了其在混凝土强度等级偏高情况下的取值;适度提高了非抗震受压构件和抗震框架柱的纵向钢筋最适度提高了非抗震受压构件和抗震框架柱的纵向钢筋最 小配筋率取值小配筋率取值;新增了基础底板最小配筋率的取值规定新增了基础底板最小配筋率的取值规定2。 2002版规范基于以上理由版规范基于以上理由,对建筑结构的含钢量要求对建筑结构的含钢量要求,较之上世纪的规范较之上世纪的规范,有明显的提高有明显的提高,设计试算表明设计试算表明,提高幅度约为提高幅度约为 5 %15 %。 3.3 设计参数设计参数 建筑专业的设计建筑专业的设计,对含钢量影响最大的一个方面对含钢量影响最大的一个方面,是建筑物的规则性是建筑物的规则性,具体体现在开间、 进深、 层高、 平面形状的凹凸、 竖向立面的缩进、 悬挑等等。 如果一座具体体现在开间、 进深、 层高、 平面形状的凹凸、 竖向立面的缩进、 悬挑等等。 如果一座 总面积不大的房子总面积不大的房子,开间、 进深、 层高各不相同开间、 进深、 层高各不相同,平面立面多有变化平面立面多有变化,其含钢量必然很大其含钢量必然很大,这也是一般公共建筑这也是一般公共建筑(剧院、 体育馆等剧院、 体育馆等)比同等面积的住宅办公楼含钢量比同等面积的住宅办公楼含钢量 大一两倍的原因。 此外大一两倍的原因。 此外,对于工业厂房对于工业厂房,影响含钢量的设计参数影响含钢量的设计参数,则是厂房的跨度、 高度、 柱距、 吊车吨位和楼面荷载则是厂房的跨度、 高度、 柱距、 吊车吨位和楼面荷载(对多层厂房而言对多层厂房而言)。 吊车吨位。 吊车吨位200 t 的重型厂的重型厂 房房,采用全钢结构采用全钢结构,含钢量含钢量 300kgm2 并不算多。并不算多。 结构专业的设计结构专业的设计,直接左右着含钢量的大小。 要想降低含钢量直接左右着含钢量的大小。 要想降低含钢量,必须多方案比较。 如美国纽约必须多方案比较。 如美国纽约 102 层的帝国大厦采用的是框架层的帝国大厦采用的是框架-剪力墙体系 剪力墙体系 ,用钢量为用钢量为206kg m2;而芝加哥而芝加哥 110层的西尔斯大厦层的西尔斯大厦,采用束筒体系采用束筒体系,用钢量仅用钢量仅 161kgm2,比帝国大厦降低了比帝国大厦降低了 20 %。在结构设计中 。在结构设计中,结构方案选择不合理造成的浪费结构方案选择不合理造成的浪费,往往比配往往比配 筋计算的不精确造成的浪费大得多。筋计算的不精确造成的浪费大得多。 3.4 施工变更施工变更 由于施工变更是在现场提出的由于施工变更是在现场提出的,要求尽快实施要求尽快实施,没有时间反复计算比较没有时间反复计算比较,设计人员凭经验做出答复设计人员凭经验做出答复, 这些变更一般偏于保守。另一种常见的情况是因为采购不这些变更一般偏于保守。另一种常见的情况是因为采购不 到设计所要求品种规格的钢筋到设计所要求品种规格的钢筋,必须进行钢筋代换必须进行钢筋代换,代换后的用钢量多数只增不减。据决算部门统计代换后的用钢量多数只增不减。据决算部门统计,施工变更造价占整个工程造价的比例达施工变更造价占整个工程造价的比例达 10%,有时甚至有时甚至 更多更多,这其中就有含钢量增加的因素。这其中就有含钢量增加的因素。 4 降低含钢量的措施降低含钢量的措施 4.1 优化设计方案优化设计方案 建筑师应能同结构师一道建筑师应能同结构师一道,摒弃片面追求新奇摒弃片面追求新奇,使建筑平面规则整齐使建筑平面规则整齐,体型简洁协调 体型简洁协调 ,设计出自然和谐、美观大方的建筑设计出自然和谐、美观大方的建筑,从而达到建筑、结构和经济的协调从而达到建筑、结构和经济的协调 统一。统一。 采用什么结构体系对于工程造价关系重大采用什么结构体系对于工程造价关系重大,能做落地剪力墙的就不做框支转换层能做落地剪力墙的就不做框支转换层,能使短肢剪力墙减少就尽量减少。长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率以能使短肢剪力墙减少就尽量减少。长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率以 及减少暗柱数量。长肢墙使得暗柱数量大为减少及减少暗柱数量。长肢墙使得暗柱数量大为减少,其边缘构件纵向筋配筋率往往较低。其边缘构件纵向筋配筋率往往较低。 例如对高层住宅例如对高层住宅,一般采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。 从承载力方面来看一般采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。 从承载力方面来看,小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥。 过多的剪力墙小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥。 过多的剪力墙(结构的侧向刚度结构的侧向刚度 过大过大),还会导致较大的地震作用。由于结构自重较大还会导致较大的地震作用。由于结构自重较大,增加了基础工程的投资。大开间剪力墙结构体系与小开间体系相比增加了基础工程的投资。大开间剪力墙结构体系与小开间体系相比,使用功能灵活使用功能灵活,经济指标合理经济指标合理,是高是高 层住宅设计的发展方向。层住宅设计的发展方向。 4.2 合理的基础形式合理的基础形式 一般来说一般来说,钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础(包括混凝土桩包括混凝土桩)的配筋率并不高的配筋率并不高,但因其工程量大但因其工程量大,耗用的钢筋总量仍是巨大的。所以对基础采取什么形式耗用的钢筋总量仍是巨大的。所以对基础采取什么形式,必须反复权衡必须反复权衡,能用浅能用浅 基础时就不要用桩基基础时就不要用桩基,采用桩基时求短不求长采用桩基时求短不求长,灌注桩配筋又有通长和二分之一、三分之一桩长的节省办法。此外灌注桩配筋又有通长和二分之一、三分之一桩长的节省办法。此外,采用加固软土地基新技术可以避免使用钢采用加固软土地基新技术可以避免使用钢 筋混凝土桩筋混凝土桩,而进行桩而进行桩-土复合基础的设计土复合基础的设计,则可减少桩的数量或桩长。凡此种种则可减少桩的数量或桩长。凡此种种,每一项均可大大减少用钢量。每一项均可大大减少用钢量。 4.3 采用采用hrb400 级钢筋级钢筋(新级钢筋新级钢筋) 级钢筋级钢筋(hrb335)强度设计值为强度设计值为 fy=300nmm2, 新级钢筋强度设计值为新级钢筋强度设计值为 f y=360nmm2,新级钢筋强度设计值与级钢筋强度设计值之比为新级钢筋强度设计值与级钢筋强度设计值之比为 360 300=1.2;新级钢筋目前的市场价格比级钢筋略高新级钢筋目前的市场价格比级钢筋略高,综合价格比为综合价格比为 1.05。若将。若将 强度低的级钢筋改为强度较高的级钢筋用于建筑强度低的级钢筋改为强度较高的级钢筋用于建筑,则可节约钢材约则可节约钢材约 14 %(1.21.05-1=14 %) ,这是降低含钢量最直接的措施。这是降低含钢量最直接的措施。 此外此外,在板构件中采用冷轧带肋焊接钢筋网片代替普通钢筋在板构件中采用冷轧带肋焊接钢筋网片代替普通钢筋,节约率可达节约率可达 15%3。 4.4 采用新型楼盖和隔墙系统采用新型楼盖和隔墙系统 楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一,其重量占整个房屋重量的 其重量占整个房屋重量的 22 %左右。 楼盖结构多次重复使用左右。 楼盖结构多次重复使用,其累计质量占建筑总质量的很大比例。 降低楼盖其累计质量占建筑总质量的很大比例。 降低楼盖 质量质量,可大幅度减轻建筑总质量可大幅度减轻建筑总质量,从而减轻地震作用从而减轻地震作用;同时同时,还可降低墙、 柱及基础的造价。 降低楼盖体系自身高度还可降低墙、 柱及基础的造价。 降低楼盖体系自身高度,不仅可减少层高不仅可减少层高,节约建筑空间节约建筑空间,还可降低围还可降低围 护结构、管线材料及施工机具的费用。护结构、管线材料及施工机具的费用。 目前目前,国内外常见的钢筋混凝土楼盖体系有如下几种国内外常见的钢筋混凝土楼盖体系有如下几种: 现浇梁板式楼盖现浇梁板式楼盖;井字楼盖井字楼盖;无梁楼盖无梁楼盖;预应力框架扁梁密肋楼盖预应力框架扁梁密肋楼盖;无粘结预应力无梁楼盖无粘结预应力无梁楼盖。 钢筋用量最少的是无粘结预应力无梁楼盖、其次是预应力框架扁梁密肋楼盖钢筋用量最少的是无粘结预应力无梁楼盖、其次是预应力框架扁梁密肋楼盖,钢筋用量最多的是井字楼盖和现浇梁板式楼盖。钢筋用量最多的是井字楼盖和现浇梁板式楼盖。 近年出现了许多新研制的楼盖系统近年出现了许多新研制的楼盖系统,钢筋用量减少钢筋用量减少 10 %30 %。 隔墙费用占房屋造价的隔墙费用占房屋造价的 12 %左右。 同济大学左右。 同济大学建筑设计建筑设计研究院针对一座上海地区正在建造的研究院针对一座上海地区正在建造的 28层剪力墙结构的高层住宅建筑作了采用石膏板内隔墙系统与层剪力墙结构的高层住宅建筑作了采用石膏板内隔墙系统与 传统砖石混凝土墙体系统的造价和经济性比较。 研究表明传统砖石混凝土墙体系统的造价和经济性比较。 研究表明,在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系,主要的土建结构造价主要的土建结构造价(包括楼板、 外墙、 内墙、 梁、 基包括楼板、 外墙、 内墙、 梁、 基 础结构体系等础结构体系等)比传统砖石混凝土体系的土建结构造价降低比传统砖石混凝土体系的土建结构造价降低 10% ,建筑工程的总造价降低建筑工程的总造价降低 4.27%。 4.5 设计精打细算设计精打细算,出图准确明白出图准确明白 有关资料表明有关资料表明,合理的设计可以降低工程总造价的合理的设计可以降低工程总造价的 5 %10%,甚至甚至 20%。对同一工程同类型建筑进行设计。对同一工程同类型建筑进行设计,不同设计人员设计方案的钢筋含量相差竟达 不同设计人员设计方案的钢筋含量相差竟达 20 kgm2以上以上(多用钢材多用钢材 38%)4。 例如例如,在实际设计过程中出于方便施工、 提高设计效率等诸多目的在实际设计过程中出于方便施工、 提高设计效率等诸多目的,会对构件进行分类归并。 为了能涵盖面广会对构件进行分类归并。 为了能涵盖面广,往往会用较大配筋的构件往往会用较大配筋的构件,去包罗较小配筋的同去包罗较小配筋的同 断面构件断面构件,以确保结构安全度以确保结构安全度,这一过程不可避免的会增大配筋。其实应该对电算结果中输出的各层配筋划分区段这一过程不可避免的会增大配筋。其实应该对电算结果中输出的各层配筋划分区段,使各区段内配筋相差不大使各区段内配筋相差不大,再分段出图。再分段出图。 又如又如,工程中常将二跑楼梯一律设计成板式楼梯。实际上工程中常将二跑楼梯一律设计成板式楼梯。实际上,当梯板跨度大于当梯板跨度大于 3m 或活荷载较大时或活荷载较大时,就应设计为梁式楼梯。如一个梯段跨度就应设计为梁式楼梯。如一个梯段跨度 3.6 m、活载、活载 2.5kn m2的楼梯的楼梯,采用板式楼梯时采用板式楼梯时,板厚为板厚为 130mm,混凝土用量为混凝土用量为1.5m3,钢筋用量为钢筋用量为 50kg,而采用梁式楼梯时 而采用梁式楼梯时,踏步板的底板厚度为踏步板的底板厚度为40mm,斜梁截面斜梁截面 bh=150mm250 mm,总混凝土用量为总混凝土用量为 1.3m3,钢筋用量为钢筋用量为 26kg,显然显然,梁式楼梯更为经济。梁式楼梯更为经济。 此外此外,很多工程造价的增多很多工程造价的增多,往往是由于施工方对图纸理解不全面或理解偏差所致。 当图纸上出现模棱两可的表述时往往是由于施工方对图纸理解不全面或理解偏差所致。 当图纸上出现模棱两可的表述时,施工方一般是朝着有利于自身利益的方施工方一般是朝着有利于自身利益的方 向去理解向去理解,虽然图纸最终的解释权在设计方虽然图纸最终的解释权在设计方,但由此造成的浪费往往是既成事实。施工图纸过于简单、粗糙和施工单位技术力量薄弱造成施工中的错误和浪但由此造成的浪费往往是既成事实。施工图纸过于简单、粗糙和施工单位技术力量薄弱造成施工中的错误和浪 费费,屡见不鲜。屡见不鲜。 最后还须指出最后还须指出,文中虽然提出了一些降低含钢量的措施文中虽然提出了一些降低含钢量的措施,但并不提倡含钢量越少越好。规范规定了最小配筋率但并不提倡含钢量越少越好。规范规定了最小配筋率,某些构造和施工要求的配筋却无法量化某些构造和施工要求的配筋却无法量化,如为如为 防止较长结构产生裂缝而配置的温度钢筋及厚板架立筋等等防止较长结构产生裂缝而配置的温度钢筋及厚板架立筋等等,都是必不可少的。 还有一些细部处理需要的构造钢筋都是必不可少的。 还有一些细部处理需要的构造钢筋,规范没有明确规定规范没有明确规定,也是结构工程师在具也是结构工程师在具 体设计时不能节省的。体设计时不能节省的。 参考文献参考文献 1 陈肇元陈肇元.对混凝土结构设计安全度和规范修订的几点看法对混凝土结构设计安全度和规范修订的几点看法j.建筑科学建筑科学,1999 , (5) :23 25. 2 白绍良等白绍良等.钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值j.建筑结构建筑结构,2003 , (8) :3 8. 3 孙洪军孙洪军.冷轧带肋钢筋焊接网在某工程中的应用分析冷轧带肋钢筋焊接网在某工程中的应用分析j. 建筑科学建筑科学, 2004 , (10) :79 82. 4 罗月华罗月华. 试论施工图设计阶段对工程造价的控制试论施工图设计阶段对工程造价的控制j.广东土木与建筑广东土木与建筑, 2003 , (1) :55 56. 5 中国勘察设计协会技术经济委员会中国勘察设计协会技术经济委员会, 建设部标准定额研究所建设部标准定额研究所. 民用建筑技术经济指标民用建筑技术经济指标m .北京北京:中国计划出版社出版中国计划出版社出版,1996. pkpm 结构计算及模型调整结构计算及模型调整 选取合理的设计参数选取合理的设计参数 一根据工程概况可确定如下参数：一根据工程概况可确定如下参数： 长度：可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，缝宽见 抗规长度：可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，缝宽见 抗规 gb50011-2001,现浇屋面板配温度筋 现浇屋面板配温度筋 砼 第砼 第10.1.9 条，现浇砼基础是条，现浇砼基础是 否设计伸缩缝或后浇带。否设计伸缩缝或后浇带。 宽度：高宽比是否满足，根据平面的凹凸形状判断平面是否规则，见 抗规宽度：高宽比是否满足，根据平面的凹凸形状判断平面是否规则，见 抗规gb50011-2001 第第 3.4.1-3.4.6 条。是否选条。是否选 用空间计算程序。用空间计算程序。 高度：高宽比是否满足，与结构类型有关。 根据 抗规高度：高宽比是否满足，与结构类型有关。 根据 抗规 gb50011-2001 第第3.4.2 条，判断竖向是否规则。 是否选用空间条，判断竖向是否规则。 是否选用空间 计算程序。计算程序。 平面形状：判断平面是否规则，可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，是否划分为若干单元，是否选用空间计算程序。平面形状：判断平面是否规则，可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，是否划分为若干单元，是否选用空间计算程序。 工程设计等级：按工程设计等级：按2002年年8 月月29 日建设部第一百零二号令日建设部第一百零二号令 附：工程类别及等级确定。（分特级，一级，二级，附：工程类别及等级确定。（分特级，一级，二级， 三级）三级） 二根据工程功能和结构类型可确定如下参数：二根据工程功能和结构类型可确定如下参数： 1 抗震设防分类：按抗震设防分类：按gb50223 确定建筑抗震设防分类：甲类，乙类，丙类，丁类确定建筑抗震设防分类：甲类，乙类，丙类，丁类 2 抗震等级：根据结构类型按抗震等级：根据结构类型按 gb50011-2001 确定抗震等级：一级，二级，三级，四级确定抗震等级：一级，二级，三级，四级 3 地震设防烈度和分组：按地震设防烈度和分组：按 gb50011-2001 确定确定 4 结构安全等级：按结构安全等级：按gb50060-2001 建筑结构建筑结构可靠设计标准 确定，安全等级一级，可靠设计标准 确定，安全等级一级，100 年合理使用年限，年合理使用年限，0=1.1；安全等级；安全等级 二级，二级，50 年合理使用年限，年合理使用年限，0=1.0；安全等级三级或设计使用年限；安全等级三级或设计使用年限 1-5 年的结构构件年的结构构件,00.9 5 砌体的施工质量控制等级：按砌体的施工质量控制等级：按 gb50003-2001 第第 3.2.1 条确定条确定(b 级，级，c 级）级） 6 地基基础设计等级：按地基基础设计等级：按 gb50007-2002 第第 3.0.1 条确定（甲级，乙级，丙级），以确定是否需要验算地基变形条确定（甲级，乙级，丙级），以确定是否需要验算地基变形 7 建筑场地类别：根据地勘报告确定建筑场地类别（类，类，类，类），以及获得场地卓越周期，避免因结构自振建筑场地类别：根据地勘报告确定建筑场地类别（类，类，类，类），以及获得场地卓越周期，避免因结构自振 周期接近场地卓越周期而产生共振周期接近场地卓越周期而产生共振 。 结构计算及模型调整结构计算及模型调整 在结构方案确定以后，并且收集了大量设计信息，设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的在结构方案确定以后，并且收集了大量设计信息，设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的 工作，这项工作大多数要往返多次才能取得合理的结构模型。工作，这项工作大多数要往返多次才能取得合理的结构模型。 建模之前，一定要通读结构计算所选用的程序使用说明书，这是特别重要的。只有全部了解程序使用手册的内容，建模之前，一定要通读结构计算所选用的程序使用说明书，这是特别重要的。只有全部了解程序使用手册的内容， 才能更好的运用，为下部建模作准备。才能更好的运用，为下部建模作准备。 初次建模时，结构构件尺寸及技术条件都是以设计经验和规范确定的，初次建模时，结构构件尺寸及技术条件都是以设计经验和规范确定的，框架结构框架结构梁柱尺寸按 抗规梁柱尺寸按 抗规 gb50011-2001 第第 6.1.5,第第6.3.1,第第6.3.2,第第 6.3.6,第第6.3.7 条。初次建模完成后便进行结构计算，在结构计算前处理部分，特别要注意计算程序所条。初次建模完成后便进行结构计算，在结构计算前处理部分，特别要注意计算程序所 要求输入的各项软件所需的参数，一类是技术参数，一类是条件参数。条件参数是工程本身在特定条件下所具有的；技术参要求输入的各项软件所需的参数，一类是技术参数，一类是条件参数。条件参数是工程本身在特定条件下所具有的；技术参 数，主要是软件内部根据规范或设计常规所需要确定的，例如是否考虑数，主要是软件内部根据规范或设计常规所需要确定的，例如是否考虑 p- 效应，选效应，选cqc 法，选取振型个数等。法，选取振型个数等。 在计算完成后，打开计算结果文件，首先要察看的是层间位移是否满足规范要求，在计算完成后，打开计算结果文件，首先要察看的是层间位移是否满足规范要求，(如框架结构为如框架结构为 1/550),如不满足表如不满足表 明梁柱刚度过小，应加大梁柱尺寸或提高砼强度等级。 另外建筑物的高宽比不得超过规范（如高规中框架结构要求小于明梁柱刚度过小，应加大梁柱尺寸或提高砼强度等级。 另外建筑物的高宽比不得超过规范（如高规中框架结构要求小于4）。）。 接下来需要查看的是结构自振周期接下来需要查看的是结构自振周期 t1,如如 t1,t2,t3 相差很近，表明该结构前几个振型联系紧密，如前面技术参数选择了耦联相差很近，表明该结构前几个振型联系紧密，如前面技术参数选择了耦联 就是合理的，否则应返回重新选择耦联，重新计算。需要说明的是就是合理的，否则应返回重新选择耦联，重新计算。需要说明的是 t1 值应在计算前处理部分，风荷载计算内容中的自振周值应在计算前处理部分，风荷载计算内容中的自振周 期中填入，程序用来计算风振系数期中填入，程序用来计算风振系数,以接近实际的风载作用效应。当然，此时以接近实际的风载作用效应。当然，此时 t1 应是在将结构模型调整合理的情况，在返回应是在将结构模型调整合理的情况，在返回 重填重算，以求得接近实际的计算结果。 高层建筑重填重算，以求得接近实际的计算结果。 高层建筑混凝土结构混凝土结构技术规程技术规程 jgj3-2002 第第 4.3.5 条中规定结构扭转为主的第一自条中规定结构扭转为主的第一自 振周期与平动为主的第一自振周期之比，振周期与平动为主的第一自振周期之比，a 级高度建筑不应大于级高度建筑不应大于 0.9，b 级高度建筑；混合结构高层建筑及本规程第十章所级高度建筑；混合结构高层建筑及本规程第十章所 指的复杂高层建筑不应大于指的复杂高层建筑不应大于0.85,这也是调整楼面刚度梁柱尺寸的依据。这也是调整楼面刚度梁柱尺寸的依据。 另外，还要避免因结构自振周期接近场地卓越周期而产生共振。另外，还要避免因结构自振周期接近场地卓越周期而产生共振。 其次查看柱的计算结果信息，柱计算结果要看如下的内容：轴压比是否超规范，见抗规其次查看柱的计算结果信息，柱计算结果要看如下的内容：轴压比是否超规范，见抗规gb50011-2001 第第6.3.7 条条 如超需调整柱尺寸及砼等级。如柱纵向筋，是否超筋，有没有办法配筋，规范要求纵筋净距不大于如超需调整柱尺寸及砼等级。如柱纵向筋，是否超筋，有没有办法配筋，规范要求纵筋净距不大于 200，同时又不得小于，同时又不得小于 50，对角柱中柱最小配筋率规范有要求，见抗规，对角柱中柱最小配筋率规范有要求，见抗规gb50011-2001 第第 6.3.8-6.3.14 条，如不满足同样要调整柱。条，如不满足同样要调整柱。 第三是察看梁的计算结果信息。 梁的计算结果查看如下内容：纵筋的超筋情况，配箍超筋情况，虽未超筋，但实际是第三是察看梁的计算结果信息。 梁的计算结果查看如下内容：纵筋的超筋情况，配箍超筋情况，虽未超筋，但实际是 否可配，梁纵向钢筋要放几排，每排根数，此两项是梁尺寸、 砼强度等级调整的依据，见 抗规否可配，梁纵向钢筋要放几排，每排根数，此两项是梁尺寸、 砼强度等级调整的依据，见 抗规 gb50011-2001 第第 6.3.3-6.3.7 条。另外需注意的是梁平面平法施工图中调整钢筋是要逐个梁进行，以确定梁的跨数和实际支座情况，出图后要对梁的编号条。另外需注意的是梁平面平法施工图中调整钢筋是要逐个梁进行，以确定梁的跨数和实际支座情况，出图后要对梁的编号 后缀都须核实更改，柱的平法图中要注明柱的纵筋锚固搭接构造和箍筋加密区尺寸位置按各柱的实际高度尺寸确定，柱的纵后缀都须核实更改，柱的平法图中要注明柱的纵筋锚固搭接构造和箍筋加密区尺寸位置按各柱的实际高度尺寸确定，柱的纵 筋在两个方向的配筋都要够，柱的角筋不能公用，如公用配筋将不满足。筋在两个方向的配筋都要够，柱的角筋不能公用，如公用配筋将不满足。 以上主要是对框架结构的模型修改和结构计算过程中需运用的技巧和方法。对于其他结构，同理可以按上面的思路进行模型以上主要是对框架结构的模型修改和结构计算过程中需运用的技巧和方法。对于其他结构，同理可以按上面的思路进行模型 修改和调整，只不过其他修改和调整，只不过其他结构规范结构规范有相应的要求，所以要想搞好结构设计，熟悉和掌握及运用规范是做好结构设计的前提。有相应的要求，所以要想搞好结构设计，熟悉和掌握及运用规范是做好结构设计的前提。 如框架如框架-剪力墙结构，除对于框架梁柱有要求外，还有剪力墙的厚度，剪力墙的合理数量，剪力墙的设置部位，剪力墙的刚剪力墙结构，除对于框架梁柱有要求外，还有剪力墙的厚度，剪力墙的合理数量，剪力墙的设置部位，剪力墙的刚 度等都是需要合理设置和调整的。度等都是需要合理设置和调整的。 控制含钢量的技术措施控制含钢量的技术措施 1.主题内容和适用范围主题内容和适用范围 本技术措施为了规范华方公司在建筑结构控制含钢量的设计，在“安全、 经济、 适用”的原则下追求合理的含钢量而编写本技本技术措施为了规范华方公司在建筑结构控制含钢量的设计，在“安全、 经济、 适用”的原则下追求合理的含钢量而编写本技 术措施说明。术措施说明。 本技术措施适用于华方公司在工程建筑结构控制含钢量的设计中常见问题，但常被忽视的问题，而提出了具体的设计要本技术措施适用于华方公司在工程建筑结构控制含钢量的设计中常见问题，但常被忽视的问题，而提出了具体的设计要 求。求。 2.依据依据 本措施是在国家相应标准及规范的基础上，结合多年工程实践经验编制而成。本措施是在国家相应标准及规范的基础上，结合多年工程实践经验编制而成。 3.本措施涉及术语：配筋、剪力墙、风压、箍筋等本措施涉及术语：配筋、剪力墙、风压、箍筋等 4.相关措施要求：相关措施要求： 4.1 结构选型与布置要合理：结构选型与布置要合理： 4.1.1 抗震设防的高层建筑平、 立面宜简单、 规则、 对称；不宜采用不规则、 特别不规则的结构体系；宜避免采用错层，转换层、 加强抗震设防的高层建筑平、 立面宜简单、 规则、 对称；不宜采用不规则、 特别不规则的结构体系；宜避免采用错层，转换层、 加强 层、连体、大底盘多塔楼等复杂结构体系；不应采用严重不规则的结构体系。层、连体、大底盘多塔楼等复杂结构体系；不应采用严重不规则的结构体系。 4.1.2 建议建筑专业尽量少采用无角柱转角窗、坡屋面、大于建议建筑专业尽量少采用无角柱转角窗、坡屋面、大于 8m的柱网等结构形式。的柱网等结构形式。 4.1.3 建议给排水专业在无地下室时尽量把地下水池设在建筑物以外。建议给排水专业在无地下室时尽量把地下水池设在建筑物以外。 4.2 结构计算与内力分析要准确：结构计算与内力分析要准确： 4.2.1 设计参数要合理，按表一执行。设计参数要合理，按表一执行。 表表 一一 序号序号参数参数数值数值序号序号参数参数数值数值 1场地类别场地类别12周期折减周期折减按实际按实际 2水平力与整体坐标夹角水平力与整体坐标夹角按实际按实际130.2 剪力调整剪力调整按实际按实际 3梁端弯矩调幅梁端弯矩调幅0.814梁端考虑刚域梁端考虑刚域是是 4梁弯矩放大梁弯矩放大1.0 5扭矩折减扭矩折减0.416柱配筋计算原则柱配筋计算原则按单偏压计算按单偏压计算 6修正后基本风压修正后基本风压0.6517不规则结构不规则结构是是 7地面粗糙类别地面粗糙类别b18 8体形系数体形系数1.319考虑偶然偏心考虑偶然偏心高层考虑高层考虑,多层不考虑多层不考虑 9中梁刚度放大中梁刚度放大1.820考虑双向地震考虑双向地震是是 10连梁刚度折减连梁刚度折减0.721偏心地震偏心地震是是 11结构类别结构类别按实际按实际22 4.2.2 对于计算结果要进行认真分析，不能拿来就用。对个别计算结果明显不合理的部分，要采用多种计算方法或力学概念去分析对于计算结果要进行认真分析，不能拿来就用。对个别计算结果明显不合理的部分，要采用多种计算方法或力学概念去分析， 然后按照合理的计算结果和构造再进行配筋。然后按照合理的计算结果和构造再进行配筋。 4.3 细部设计与构造要合理经济：细部设计与构造要合理经济： 4.3.1 地下室底板设计：地下室底板采用地下室底板设计：地下室底板采用 pkpm程序中厚板有限元计算或经验系数法计算，配筋采用通长（程序中厚板有限元计算或经验系数法计算，配筋采用通长（16150， 14150）与局部加强相结合的办法。荷载取暴雨未排及时，室外地坪为计算水位。 ）与局部加强相结合的办法。荷载取暴雨未排及时，室外地坪为计算水位。 4.3.2 框架柱：框架柱的构造配筋比规范框架柱：框架柱的构造配筋比规范 规定提高规定提高 0.1%。 计算配筋过大（主筋。 计算配筋过大（主筋2%，箍筋，箍筋 12100）时，应调整整柱截面。 但矩形柱竖向筋不得小于）时，应调整整柱截面。 但矩形柱竖向筋不得小于 16，异形柱，异形柱 不得小于不得小于 12。 4.3.3 剪力墙：长墙（宽高比剪力墙：长墙（宽高比8）水平筋与竖向筋，构造配筋）水平筋与竖向筋，构造配筋 200宽墙可以采用宽墙可以采用 48email=10250200/email。 4.3.4 梁：梁： 地梁箍筋在满足抗剪要求时，无须支座加密；地梁箍筋在满足抗剪要求时，无须支座加密； 尽量少采用尽量少采用 350以上宽的梁；以上宽的梁； 单跨非框架梁架立筋，当跨度单跨非框架梁架立筋，当跨度3m 时，采用时，采用 2 12(2 10)；当；当 3m跨度跨度6m时，采用时，采用 2 14(2 12)；当跨度；当跨度6m 时，采用时，采用 2 162（ 14）；）； 关于梁平面配筋标准层的表达：框架结构最多关于梁平面配筋标准层的表达：框架结构最多 3 层作为一个标准层，框剪结构层最多层作为一个标准层，框剪结构层最多 5 层作为一个标准层。层作为一个标准层。 当框架梁跨度大于当框架梁跨度大于8m时，应控制梁底裂缝配筋，可不控制支座裂缝配筋。时，应控制梁底裂缝配筋，可不控制支座裂缝配筋。 悬挑梁底筋：悬挑梁底筋：satwe计算结果不合理，应按表二执行。计算结果不合理，应按表二执行。 表表 二二 底筋最小配筋量底筋最小配筋量 梁跨度梁跨度 l l10001000l15001500l20002000l2400 梁宽度梁宽度 b 200250250300250300250300350 底筋底筋210212212312214314216314414 梁跨度梁跨度 l 2400l30003000l4000 梁宽度梁宽度 b 250300350300350400 底筋底筋216316416316416416 列表考虑因素：底筋间距不大于列表考虑因素：底筋间距不大于 200，b350时采用四肢箍筋时采用四肢箍筋 4.3.5 板：板： 与边梁相连的楼板按简支计算，支座配筋按最小配筋率控制；与边梁相连的楼板按简支计算，支座配筋按最小配筋率控制； 当板计算跨度大于当板计算跨度大于4m时，应控制板底裂缝配筋，可不控制支座裂缝配筋；时，应控制板底裂缝配筋，可不控制支座裂缝配筋； 首层、屋面层应配置通长面筋，但通长筋不宜大于首层、屋面层应配置通长面筋，但通长筋不宜大于 8150 或或 10200； 楼梯跨度超过楼梯跨度超过 4m 时，采用梁式楼梯；时，采用梁式楼梯； 砼板最小配筋按表三、表四执行；砼板最小配筋按表三、表四执行； 表表 三三 表表 四四 4.4 材料的选择材料的选择 4.4.1 梁、柱、地下室底板尽量采用梁、柱、地下室底板尽量采用 hrb400 钢筋；钢筋； 4.4.2 现浇楼板推广采用冷带肋钢筋；现浇楼板推广采用冷带肋钢筋； 4.4.3 首层人防楼面采用预应力钢筋。首层人防楼面采用预应力钢筋。 4.5 荷载的合理选用荷载的合理选用 4.5.1 风荷载选取东莞市各镇区风荷载选取东莞市各镇区 10年、年、 50年、年、 100 年重现期的风压值分别不低于年重现期的风压值分别不低于 0.35kn/m2、 0.55kn/m2、 0.65kn/m2。 基本风压。 基本风压 的重现期与设计使用年限应一致。但安全等级为一级或高度超过的重现期与设计使用年限应一致。但安全等级为一级或高度超过 60m的高层建筑，其基本风压应按的高层建筑，其基本风压应按 100 年重现期的风压值采年重现期的风压值采 用。用。 4.5.2 首层楼面宜考虑施工荷载首层楼面宜考虑施工荷载10kn/m2。构件承载力验算时，施工荷载的分项系数可取。构件承载力验算时，施工荷载的分项系数可取 1.0。satwe 程序计算时按活载程序计算时按活载 7.5kn/m2 输入，考虑施工荷载时可不再考虑使用活荷载。输入，考虑施工荷载时可不再考