浅议混凝土结构含钢量的优化设计措施.pdf
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1、浅议混凝土结构含钢量的优化设计措施 祝雷 上海市建工设计研究院有限公司 上海 2 0 0 0 5 0 摘要 :控制 混凝 土结构 的含 钢量有多种途径 ,合理 的结构构造措施对于减 少含 钢量有着积极 的作用 ,但 不同的构造措 施又会带来施工工艺的差异,并直接影响工程造价。结合工程实例 ,分析该问题,并对以减少含钢量为目的的结构构 造优化措施进行一定的经济性比较,指出了其对控制工程造价的意义,可供相关工程借鉴。 关键词:混凝土结构 含钢量 优化设计 经济性 中圈分类号 : T U 2 0 9 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 3 6
2、 7 0 3 Br i e f Di s c u s s i o n o n Op t i ma l De s ig n Me a s u r e s f o r St e e l Co n t e n t o f Co n c r e t e S t r u c t u r e Zh u L ei S h a n gh a i Co n s t r u c t io n De s ign& Re s e a r c h I n s t it u t e Co L t d Sh a n gh a i 2 0 0 0 5 0 1 减少用钢量的基本方法 1 1建模计算阶段 合理 的结构布置、正确的
3、荷载取值与适当的计算参数 选择,是减少用钢量的前提。在建筑方案设计 的阶段 ,结 构设计人员就应及时参与 ,对于建筑形体及其构件布置规 则性的要求,通过与相关专业 的沟通 ,对建筑 的平、立面 布局以及承重构件的布置提出合理化建议 ,尽量避免或减 少诸如 凹凸不规则、楼板局部不连续、竖 向不规则等造成 用钢量大幅上升 的先天性缺陷 。在结构建模的阶段 ,应 严格按照建筑功能 ,确定各处恒、活荷载 的取值 ,不应随 意放大 ( 亦不可在无明确依据支持 的情况下擅 自折减 ), 在保证结构安全的前提下 ,忠实于实际工况选择正确 的折 减系数 。在结构模 型调试的阶段 ,对周期折减系数 、梁 弯矩放
4、大系数、梁刚度放大系数、地震信息的相关参数等 予以适 当选择、正确定义 ,可 以合理控制结构刚度、避免 因过度吸收地震力而造成的配筋增大。 对于高层结构 ,剪力墙的布置往往对工程造价有着较 大的影响。应尽量保证剪力墙落地 ,避免框支 。均匀合 理地布置墙体 ,使墙体钢筋计算结果尽可能地趋近构造配 筋,是结构设计师们不断努力的方向。剪力墙的布置并不 是越多越好 ,如果一味地提高结构的侧 向刚度 ,反而会吸 引更大的地震作用力,且增加不必要的造价。在建筑物平 面 的中心区域往往存在较多的竖向交通井 ,如楼梯 间、 电 梯井、设备管道井等 ,由于其位于平面 内部 ,此处布置的 QI_一 作者简介 :
5、祝雷 ( 1 9 81 一),男,硕士,结构工程师。 通讯地址 :上海市武夷路1 5 0 号 ( 2 0 0 0 5 0 )。 收稿日期 :2 01 4 0 1 2 l 墙体对结构的整体 刚度帮助并不大,故一般不宜在井道周 围布置较 多的剪力墙 。相较于 内部 的墙体 ,外围墙体对 提高结构整体刚度的效果更好 ,尤其是 山墙部位的墙体。 均 匀、分散 地把较多 的剪力墙布置在结构平 面的外围 , 适 当减少 中间部位的剪力墙 ,可以更有效地发挥墙体 的强 度、提高结构抗扭性能,达到其利用率的最优化嘲 。 剪力墙的分布钢筋大多是依构造要求配置,其数量难 以进一步降低 ,应从边缘构件着手 ,减少其
6、数量及配筋。 如能尽可能多布置较为长肢的墙体 ,暗柱等边缘构件 的数 量及其纵向配筋率均可进一步降低。 1 2 施工图设计阶段 在施工图设计周期主要通过精细而合理的构造措施 , 来实现对用钢量的控制。其经济性可以较为直观地看到 , 并且容 易进行量化 的比较 。在工程实践 中 ,设计 人员常 使用如下一些构造措施 ( 本文仅讨论 0 O 0 m以上结构部 分 ,地下结构不在本文论述范围之内 ) 。 ( a) 剪力墙构造配筋优 化。墙体竖向分布筋 与水平 分布筋并不一定要采用相 同的直径 ,满足构造要求及最小 配筋率即可, 建筑抗震设计规范 ( G B 5 0 0 1 m l 2 0 1 0)
7、( 以下简称 抗规 ) 第6 4 4 条规定 :抗 震墙 竖 向和横 向分布钢筋 的直径 ,均 不宜大于墙厚的1 门0 且不应小于 8 mm;竖向钢筋直径不宜小于1 O mm。对于轴压 比满足 抗规第6 4 5 条相关规定的墙体,设置构造边缘构件即 可。边缘构件 的设计 亦建议采用 多种规格 的钢 筋组合 , 例如 :内墙 非底部加强部位 的4 0 0 mm X 2 0 0 mm暗柱 , 抗震等级如 为三 级 ,按 构造边缘构件可 配置4 1 2 mm- I- 2 1 0 mm的纵筋。 ( b) 框架梁 配筋优化。 抗规 第6 3 4 条规定 :沿 2 01 4 4 Bui l d i n g
8、 c。 n s n I 3 6 7 梁全长顶面、底面的配筋 ,一、二级不应少于2 1 4 mm, 且分别不应少于梁顶面 、底面两端纵向配筋中较大截面面 积的1 4 三、四级不应少于2 1 2 mm。笔者认 为,规范 并未硬性要求框架梁上部钢筋一律取支座的2根角筋通长 布置,亦无 此必要 。对于三、四级框架结构 ,当支座负筋 直径较大时,可采取分离式配筋 ,以较小直径 ( 2 1 2 mm 或2 1 4 mm )的架立筋拉通,并连接支座角筋 ,可以有效 地减少钢筋用量。另外 , 混凝 土结构设计 规范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0) ( 以下简称 混规 ) 第9 2 1 3 条
9、规定 : 梁的腹板高度不小于4 5 0 mm时 ,在梁 的两个侧面应沿高 度配置纵 向构造钢筋。每侧纵 向构造钢筋 的间距不宜大于 2 0 0 mm,截面面积不应小于腹板截面面积 的0 1 ,但 当 梁宽较 大时可适 当放松。不少结构设计师在实践 中普遍设 置 1 2 mm2 0 0 mm的腰筋 ,并按梁的总高计算需要的腰 筋根 数。而实际上 ,扣 除楼板厚度 之后 ,规范所要 求的 腹板高度是小于梁高的 ,对于宽度为2 0 0 mm的梁 ,设置 1 0 2 0 0 mm的腰筋亦能满足最小配筋面积的要求。 ( c)楼 板 配 筋 优 化 。 三 级 钢 筋 强 度 设 计 值 为 3 6 0
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- 混凝土结构 含钢量 优化 设计 措施
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