基于材料价格的钢筋混凝土梁经济配筋率估算.pdf

江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 1 9期 收稿日期 2 0 0 7 1 1 0 9 作者简介 王秀哲 女 1 9 7 8 南京市江宁区建筑安装工程质量监 督站 硕士 工程师 主要从事建筑工程施工质量和桩基础研究 引言 近年来 我国建筑材料价格波动较大 总体呈上升趋 势 钢筋混凝土结构由钢筋和混凝土两种材料组成 两种材 料的市场价格比也随着供求关系剧烈波动 对于承载能力 相同的钢筋混凝土构件来说 截面尺寸越大 配筋量越少 成本随截面尺寸和配筋量的变化也各不相同 因此 建立以 材料市场价格为基础的钢筋混凝土构件的经济配筋率的估 算方法 对于降低构件的总成本具有重要的现实意义 本文 通过简化次要因素 对成本函数求极值的方法 建立了钢筋 混凝土梁经济配筋率的估算公式 可以为实际工程设计初 选梁的截面尺寸提供参考 1钢筋混凝土梁的近似成本 设混凝土市场价格为p c 单位 元 m 3 含施工浇筑费 用 钢筋市场价格为p c 单位 元 m 3 含加工费 钢筋和混 凝土的总体积用量分别为V c和Vs 不考虑梁中箍筋成本 时 则混凝土梁总成本为 P p cVc psVs 1 设梁长度为L 则 Vc b h L Vs AsL 式中 b h As分别为 梁截面宽度 截面高度和抗弯纵筋总面积 2截面尺寸与配筋量的关系 设作用到梁上的弯矩设计值为M 根据钢筋混凝土受 弯构件正截面承载力计算原理 1 有 s M f cb h 2 0 2 s 1 2 s 3 As M sfyh0 4 式中 f c 混凝土抗压强度设计值 fy 钢筋抗拉强度设 计值 s 公式推导用的中间参数 s 承载能力极限状态 时梁截面内力臂系数 h 0 截面有效高度 3经济配筋率估算 将V c Vs和 4 式代入 1 式得 P p cb h L ps M sfyh0 5 设h b k h h 0 代入 5 式并变形得 P L p cm 2 kh 2 0 ps M sfyh0 6 梁总成本最低问题可转化为求P L的极值问题 s随 基于材料价格的钢筋混凝土梁经济配筋率估算 王秀哲 1 李红梅 2 1南京市江宁区建筑安装工程质量监督站 江苏南京2 1 1 1 0 0 2海通集团 江苏南京 2 1 1 1 0 0 摘 要 近几年建筑材料价格波动较大 直接影响到建筑物的总造价 文章通过建立钢筋混凝土梁成本与截面尺寸和配 筋率的相关函数 采用求函数极值的方法推导出不同混凝土和钢材价格条件下经济配筋率的近似估算公式 并提出设计时 对应于经济配筋率的初选截面尺寸建议计算公式 文章最后提供了相关算例 关键词 材料价格 钢筋混凝土 梁 经济配筋率 中图分类号 T U 3 7 5 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 6 2 7 0 2 0 0 8 0 3 0 0 4 0 0 2 A p p r o x i ma t e C a l c u l a t i o no nE c o n o mi c a l R e i n f o r c e me n t P e r c e n t a g e o f R e i n f o r c e dC o n c r e t e B e a mB a s e do nMa t e r i a l P r i c e WA N GX i u z h e 1 L I H o n g m e i 2 1 C o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g Q u a l i t y S u p e r v i s i o nS t a t i o n J i a n g n i n g D i s t r i c t N a n j i n gJ i a n g s u2 1 1 1 0 0C h i n a 2 H a i t o n g G r o u p J i a n g n i n g D i s t r i c t N a n j i n gJ i a n g s u2 1 1 1 0 0C h i n a A b s t r a c t I nt h i s p a p e r ac o r r e l a t i v ef u n c t i o nt h a t i s a b o u t t h ec o s t o f r e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a mw i t hs e c t i o n s i z e a n dr e i n f o r c e m e n t p e r c e n t a g e w a s s e t u p B y t h e w a y o f c a l c u l a t i n ge x t r e m u mo f t h ef u n c t i o n t h ea p p r o x i m a t e l y f o r m u l a o f e c o n o m i c a l r e i n f o r c e m e n t p e r c e n t a g e w h i c hi s d i f f e r e n t v a l u e w i t ht h e m a r k e t p r i c e o f c o n c r e t e o r s t e e l b a r v a r y i n g w a s d e d u c t e d T h e f o r m u l a f o r c h o o s i n g i n i t i a l s e c t i o ns i z e w a s a l s o a d v i s e d As a m p l e w a s p r o v i d e di nt h e p a p e r s e n d K e yw o r d s p r i c e o f m a t e r i a l s r e i n f o r c e dc o n c r e t e b e a m e c o n o m i c a l r e i n f o r c e m e n t p e r c e n t a g e 4 0 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 江苏建筑2 0 0 8年第3期 总第1 2 0期 o s t p r o c P l o t R e s u l t s进行查询 整理数据如表1 分析表1中3组数据 得图3 图 4 由图3 图4可以看出索预应力大小对结构刚度有直 接影响 随着索预应力的增加 节点挠度几乎呈线性下降 即结构刚度增大 索预应力大小对受荷后索内力亦有直接 影响 随着索预应力的增加 受荷后的索内力随之增加 预应力结构往往在工作时应力会减小 即工作荷载对预 应力有卸荷作用 但单层正交索网工作时应力是增加的 因 此尽管预应力对结构刚度有增强作用也不能使预应力过 大 否则很小的荷载就会使钢拉索屈服 5结论 1 对单层索网体系进行有限元分析时 应该考虑索的 几何非线性 对于A N S Y S 则应通过同时考虑几何大变形和 应力刚化来得以实现 使计算结果符合实际工作状态 2 单层索网体系要承受垂直于表面的风荷载 只有通 过索网的大变形来承担 为保持初始状态的稳定 索要施加 预拉力 预拉力的大小对刚度和索内力均有不同的影响 确 定时要多方面考虑 参考文献 1 任俊超 张其林 李虎 空间悬索杂交结构的几何非线性 分析 J 空间结构 2 0 0 6 1 2 王元清 王喆 石永久 点式玻璃建筑中柔性支承体系 承载性能的非线性分析 J 工程力学 2 0 0 4 2 3 石永久 吴丽丽 王元清 点支式玻璃建筑单层索网柔性 支承体系及其工程应用 J 工业建筑 2 0 0 5 2 4 王德勤 单层索结构在建筑幕墙中的应用 J 建筑技术 2 0 0 4 9 5 李志强 杨立军 单层索网点支式玻璃幕墙的静力性能 研究 J 山西建筑 2 0 0 7 1 3 6 黄诚 张宇 孔维祥 单层平面索网点支式玻璃幕墙设计 与施工 J 施工技术 2 0 0 3 7 7 陈宏 孔鹏 预应力索杆支承结构非线性数值分析 J 8 张朝晖 A N S Y S 8 0结构分析及实例解析 M 机械工业 出版社 2 0 0 5 预应力 M P a 饶度 c m 工作期间 应力 M P a 工作期间 应力 M P a 施工期间 2 5 03 9 9 57 5 42 8 7 3 0 03 8 67 7 23 3 7 3 5 03 7 2 97 9 13 8 6 4 0 03 5 9 18 1 14 3 7 4 5 03 4 7 78 3 74 8 7 5 0 03 3 5 68 6 15 3 6 5 5 03 2 3 18 8 95 8 7 6 0 03 1 1 19 1 66 3 7 表1 图3预应力对单层索网挠度的影响 图4预应力对单层索网应力的影响 截面尺寸增大而增大 但变化范围较小 一般在0 8 0 9 5左 右 为简化计算 将 s看成不变量 公式 6 对 h 0求导并令 导数等于0 得 2 m 2 p c k h 0 M p s sfyh 2 0 0 7 h 3 0 M sfy k 2 m 2 p s p c 8 将 4 式和 8 式代入配筋率公式 A s p s 得 经济配筋 率 e c o 2 p c p s 9 经济配筋率对应的截面高度 h 3 M sfy m k e c o 1 0 4公式的应用实例 某钢筋混凝土梁采用C 3 0混凝土 H R B 3 3 5级钢筋 4 1该梁经济配筋率的估算 设C 3