建筑结构设计含钢量的控制措施分析

1、建筑结构设计含钢量的控制措施分析    【摘要】根据大量统计数据和实践证实,随着科学与经济的快速发展,对于控制工程总造价来说现代建筑结构设计的优化有着非常重要的意义,根据现在建筑结构的发展趋势,就高层建筑结构设计中如何进行含钢量控制作了探讨,提出了具体的控制措施,指出钢筋混凝土结构要做到节省用钢量就必须从宏观上定性掌握,微观上定量控制。本文着重介绍了高层建筑转换层的施工方法,并详细地阐述了转换层施工的结构设计特点。 【关键词】结构设计，转换层， 含钢量，结构施工 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 一.前言 随着市场经济的一步一步的发展,建

2、筑开发商为降低房屋造价,较以往更为重视结构含钢量。一般在设计合同内对含钢量加以限制,这就对现代建筑结构设计提出了更高的要求。现代高层建筑是在向更高、外型更复杂、结构形式更多样化、功能更加齐全、综合性更加强的方向上发展。但是在设计中,因为结构下部楼层受力比较大,上部楼层受力比较少,在布置时候下部的刚度要大,而网密墙多柱,到了上部时候就渐渐减少墙,柱扩大轴线之间距离。为了满足建筑物的主要功能要求,实现结构的布置不同, 设置转换层必须要在结构变换的楼层中进行,转换层大致有梁式行、空腹桁架式行、桁架式行、箱形和板式行等。本文仅就笔者多年设计经验,提出了一些对控制钢筋混凝土结构含钢量的有效措施。 二.建

3、筑结构成本控制的意义与现状 大量统计数据和工程实践表明，工程设计的优劣对工程总造价的影响度愈来愈大，所占比例大概为75% 95%，因此，建筑结构成本控制显得尤为重要，是建筑成本控制的重要内容，结构设计的优化对于控制工程总造价意义重大。对于结构成本控制，目前存有三种认识：1.认为随着建筑方案确定，结构成本就基本确定了；2.认为结构成本与结构安全是矛盾的对立面，认为降低结构成本必然是以结构安全储备的下降为代价的；3.认为在结构设计中必须增加结构的安全储备。因此，目前结构成本进行控制大多考虑的是经济指标，认为伴随着结构设计中含钢量、含混凝土量愈来愈低设计愈来愈优秀。这是一种与实际情况相偏离的观点，大

4、量事实证实，结构的设计优化必须遵循“度”上的合理性，一味追求低含钢量和混凝土量是错误的，应综合考虑质量、成本、进度等因素，从中找到平衡，达到通盘兼顾。所以，为了更好的控制建筑总造价，我们必须要对建筑结构的设计进行全面的优化设计以及对材料的更加精准的估算。 三. 合理的建筑方案设计 1.对方案设计的要求 由于建筑方案设计对结构设计方案有重大影响,所以建议结构设计人员应尽早介入建筑方案的设计过程, 为了满足建筑功能布在局要求的前提下方案设计人员需要被提醒尽量考虑到结构规范的限制。否则,建筑设计人员有可能由于对结构设计的有关规范要求不够熟悉,而做出来的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规

5、范的要求。为了尽量避免出现平面不规则,在建筑平面方面,应让平面简单对称。在考虑到建筑竖向布置方案时, 建筑设计人员和结构设计人员相互沟通和协调,因为建筑师不能脱离具体情况而一味提出采用大跨度的柱距和不必要的竖向抗侧力构件转换等要求。这些都要求,设计人员要达到降低含钢量和优化整体设计的目的。 2.恰当选择结构型式和优化 （一）常规结构型式如框剪结构、框架结构和剪力墙结构等等是结构型式选择的首选方案，对于造价较高、抗震性能差的结构型式应尽量避免。下面以剪力墙的优化设计为例分析 （二）位置上：剪力墙的布置方向最好沿主轴，剪力墙间距和侧向刚度要合理，促使剪力墙结构的可利用空间得以增大，同时确保剪力墙的

6、抗侧力刚度和承载能力能够充分起到作用。平面布置尽量做到均匀、对称，力求结构的刚度中心和质量中心相重合，达到减少扭转的目的。在竖向，剪力墙最好是自下到上连续布置，有效减少刚度突变； （三）数量上：将计算结果中水平位移与规范限值要求相对比分析，如果结构水平位移远远满足规范限值的要求，说明剪力墙数量或减薄厚度可以减少些。如果在上述条件满足的情况下，可是位移比不满足规范要求，应该减少中间剪力墙数量； （四）长度上：过于长了，则地震力加大，过于短了，例如变为短肢墙，则受力不好，两种情况都将导致成本的增加。所以，结构试算时可将剪力墙的长度取墙厚的8倍+100mm。在结构含钢量影响因素当中, 决定结构体系含

7、钢量的宏观因素是结构方案的合理性和规则性,它也是首要因素,该问题属概念设计的范畴之内。主要包括建筑物的体型(如平面长度尺寸和长宽比和竖向高宽比以及立面形状等) 和柱网尺寸以及主要抗侧力构件所在的位置等。 3.构造措施要适度 根据规范采用合理的构造措施要求,按照规范规定配筋对次要构件,甚至一些非结构构件,随意加大配筋是没有必要的。为了追求立面上的美观一些建筑项目,突出线条大样比较多。假果屋面栏板厚度为131mm左右,往往都是由于钢筋混凝土构件而造成的,这些大样对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会降低钢筋使用的构件寿命期,由于设计人员没有仔细进行计算,随意配尘11x110左右是不恰当的。在一些公共

8、建筑物上面, 大样比件较多非受力构件,如果能不用混凝土配筋构件,尽量去用砖砌筑。比如一些阳台栏板, 采用砌砖加压顶办法是可以考虑的,如果非要配筋构件的话,也要经过仔细的计算,满足计算的要求即可。 四.关于转换层的结构设计和安全保障 1.转换层的设计特点 由于结构的下部楼层的受力比较大,在转换层的结构设计当中当正常布置时候是下部刚度大, 上部楼层的受力比较小, ,墙多柱网密,到上部渐渐减少墙,柱扩大轴线之间距离。转换层桁架式、有梁式、空腹桁架式箱形和板式等。如果和一般结构层相比的话,转换层结构特点有结构重量大、结构几何尺寸超大、层刚度大,受力比较复杂,所以说建筑物的主要构件是由转换结构组成的,

9、它们的设计是否合理、安全、经济是由整个结构的安全性、结构造价施工费用等来决定的。转换层的结构设计大部分都是按照:弱化转换层上部、强化转换层及其下部的原则进行的,使得转换层上下主体结构的侧向刚度尽量的可以相近,平滑过渡等要求。转换层大部分都是设置在4层及4层以上。 2.节省用钢量的方法 在能够达到规范规定的前提下根据构件的配筋构造的要求,有着许多方法能够达到节省用钢量的目的。(1) 柱: 设计中通过混凝土强度等级的合理性的确定来控制其截面尺寸和轴压比的目的是为了使绝大部分柱段构造配筋而非内力控制配筋的目的,此时选择主柱筋规格是由主筋按规定的最小配筋率或比其略高的配筋率来选择的;而柱箍筋的体积配筋

10、率,采用高强度钢筋比低强度钢筋更可节省用钢量。（2） 梁: 大多配筋由内力控制着,但是仍然有一小部分由最小配筋(箍) 率来控制的。要使梁的用钢量不是太高的方法有:混凝土强度等级不宜太过高; 如果采用高强度钢筋的话。前者不仅可降低最小配筋(箍) 率,更重要的是有利于作为受弯构件的梁的抗裂性能。跨度较大的悬臂梁, 其弯矩内力都是急剧下降的,不管它的承受的是均布荷载或者是梁端集中荷载,所以当面筋较多时候,除角筋需伸至梁端除外,其余钢筋尤其是以2 排钢筋均可在跨中切断,既方便施工又节省钢筋。 3.需要采用的安全措施一个符合实际的安全保障措施是建筑可以施工的关键所在,因为高空危险作业是属于高层建筑中转换

11、层施工的。建筑施工中的危险因素是由建筑工程施工的特点性质来决定的,它大多存在于高空处交叉施工作业、电气工具使用垂直运输、以及基础工程施工作业中。建设施工中的最主要伤害有高处掉落、物体的打击、机械的伤害、触电施工坍塌和中毒事故等类型等事故一般都是属于建筑工程的施工的时候伤亡事中的主要事故。 五.结语 近几年来高层建筑技术的不断改进,国民经济也逐渐发生变化,城市对建筑需求的转变。因为转换处结构的刚度与质量产生变化,在外力作用下就有可能引起比较大的反应,以至于在转换层附近发生较大的楼层反应力,促使转换层出现薄弱层,同时也对建筑结构产生不利影响。所以在钢筋混凝土结构方面要尽量做到节省用钢量,必须从宏观上定性掌握,微观上定量控制。宏观上,建筑物体型要合理;微观上,结构构件布置和构件截面选择在满足受力及变形前提下要节省用钢量,构件配筋构造要在满足规范前提下,仔细推敲,做出合理的设计选择。 【参考文献】： 1 高立人,王跃. 结构设计的新思路概念设计J.工业建筑, 1999,(01) . 2 周和生. 建设项目全过程造价管理.