討論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)約用鋼量的方法.doc

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1、討論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)約用鋼量的方法(2009-07-2820:39:01)一、影響用鋼量的宏觀因素：影響建筑物結(jié)構(gòu)用鋼量的宏觀因素，首先是建筑物的體型（平面長(zhǎng)度尺寸及長(zhǎng)寬比、豎向高寬比、立面形狀等），其次是柱網(wǎng)尺寸、層高以及主要抗側(cè)力構(gòu)件所在位置等。1平面長(zhǎng)度尺寸：即結(jié)構(gòu)單元是否超長(zhǎng)，當(dāng)建筑物較長(zhǎng)，而結(jié)構(gòu)又不設(shè)永久縫時(shí)就成為超長(zhǎng)建筑。超長(zhǎng)建筑由于必須考慮混凝土的收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，它相對(duì)于非超長(zhǎng)建筑主要對(duì)待的僅是荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，其單位面積用鋼量顯然要多些。2平面長(zhǎng)寬比：平面長(zhǎng)寬比較大的建筑物，不論其是否超長(zhǎng)，由于兩主軸方向的動(dòng)力特性（也即整體剛度）相差甚遠(yuǎn)，在水平力（風(fēng)力或地震）作用

2、下，兩向構(gòu)件受力的不均勻性造成配筋不均。3豎向高寬比：這主要針對(duì)高層建筑而言，高寬比大的建筑其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性肯定不如高寬比小的建筑，為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，勢(shì)必要設(shè)置較剛強(qiáng)的抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，這類(lèi)構(gòu)件的增多自然使得用鋼量增多勻，使得其單位面積用鋼量相對(duì)于平面長(zhǎng)寬比接近的建筑物要多。4立面形狀：這是指豎向體型的規(guī)則性和均勻性，即外挑或內(nèi)收程度以及豎向剛度有否突變等。如側(cè)向剛度從下到上逐漸均勻變化，則其用鋼量就較少，否則將增多，較典型的有豎向剛度突變的設(shè)轉(zhuǎn)換層的高層建筑。5平面形狀：若平面較規(guī)則、凹凸少則用鋼量就少，反之則較多，每層面積相同或相近而外墻長(zhǎng)

3、度越大的建筑，其用鋼量也就越多，平面形狀是否規(guī)則不僅決定了用鋼量的多少，而且還可衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)劣，從這點(diǎn)上分析得知用鋼量節(jié)約的結(jié)構(gòu)其抗震性能未必就低。6柱網(wǎng)尺寸：包括柱網(wǎng)絕對(duì)尺寸及其疏密程度，它直接影響到樓蓋梁板的結(jié)構(gòu)布置。一般而言，柱網(wǎng)大的樓蓋用鋼量較多，反之雖則較少，但同時(shí)因柱數(shù)增多而使柱構(gòu)件用鋼量增加，其中柱端及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)加密箍筋的增加量幾乎占全部增加量的50％。柱網(wǎng)尺寸較均勻一致不僅使結(jié)構(gòu)（包括柱和梁）受力合理，而且其用鋼量要比柱網(wǎng)疏密不一的要節(jié)省，這點(diǎn)似乎不難理解。7層高：對(duì)于高層建筑而言，層高與用鋼量之間很難確定某種關(guān)系，換言之不能肯定層高對(duì)用鋼量的影響究竟有多大

4、。就柱的箍筋而言，總高度相同的建筑物，層高較小即層數(shù)較多，其配筋量反而較多，但按單位面積攤銷(xiāo)后其用鋼量可能反而更少。至于跨層柱，由于其受力的復(fù)雜性以及截面較大，用鋼量一般比正常層高的柱要多。?8抗側(cè)力構(gòu)件位置：剛度中心與質(zhì)量中心相重合或靠近，或者抗側(cè)力構(gòu)件所在位置能產(chǎn)生較大的抗扭剛度，結(jié)構(gòu)的抗扭效應(yīng)小，因而結(jié)構(gòu)整體用鋼量就少，反之則多。?二、影響用鋼量的微觀因素影響建筑物結(jié)構(gòu)用鋼量的微觀因素主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程師對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體操作上，首先是結(jié)構(gòu)布置，其次是構(gòu)件的配筋構(gòu)造。?1豎向構(gòu)件布置：有關(guān)柱網(wǎng)大小和疏密，基本上在建筑方案階段已經(jīng)確定，抗震墻的合理數(shù)量及合適位置一般也在結(jié)構(gòu)工種介入

5、方案設(shè)計(jì)過(guò)程中得到確定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體操作就是合理地確定墻柱截面，墻柱一般是壓彎構(gòu)件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構(gòu)造配筋，因此在其混凝土強(qiáng)度等級(jí)合理取值且滿足軸壓比要求的前提下，墻柱截面不宜過(guò)大，否則用鋼量將隨其截面增大而增加。住宅建筑的框架或框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，有時(shí)為了在室內(nèi)不露柱角而將柱外露，且為了立面的需要又使柱截面上下一致，這種設(shè)計(jì)方法對(duì)于小高層（+-層以下）住宅是可以接受的，倘若層數(shù)再多些，則采用該法肯定會(huì)增加用鋼量。即使從結(jié)構(gòu)受力角度看，這種設(shè)計(jì)方法也是不宜提倡的，因樓層荷載在柱位處會(huì)產(chǎn)生較大偏心，尤其是角柱。柱截面種類(lèi)不宜太多是設(shè)計(jì)中的一個(gè)原則，在柱網(wǎng)疏密不

6、均的建筑中，某根柱或?yàn)閿?shù)不多的若干根柱由于軸力大而需較大截面，而建筑考慮便于裝修則希望柱截面相同，此時(shí)如將所有柱截面放大以求其統(tǒng)一，勢(shì)必增加用鋼量。合理經(jīng)濟(jì)的做法應(yīng)是對(duì)個(gè)別柱位的配筋采用加芯柱，加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以勁性鋼筋以提高其軸壓比，從而達(dá)到控制其截面尺寸的目的。這里運(yùn)用的是個(gè)別處理總比大面積增加用鋼量更科學(xué)經(jīng)濟(jì)的道理和做法?2利用豎向交通井道而形成的剪力墻筒體，其外圍墻體對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)最大，而內(nèi)部墻體則貢獻(xiàn)甚微。在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度的前提下，筒體內(nèi)部的剪力墻不宜過(guò)多過(guò)厚和過(guò)于零碎，否則會(huì)增加該部位墻體用鋼量且對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)大作用。從施工角度看，剪力墻形成的筒體越是完整劃

7、一，施工就越方便。從受力角度看，筒體內(nèi)部隔墻若設(shè)梁支承于筒體外圍墻上，從而增大外圍墻的軸力避免受拉對(duì)其受力反而有利，尤其是內(nèi)筒的角部處。3如果是高層建筑，墻柱截面還有一個(gè)收級(jí)問(wèn)題。從節(jié)省用鋼量的角度出發(fā)，墻柱截面應(yīng)盡量小，只要符合50MM模數(shù)，幾乎可以每層都收級(jí)，但從結(jié)構(gòu)整體特別是從施工角度考慮，一幢高層建筑的墻柱截面變化過(guò)于頻繁、截面種類(lèi)過(guò)多卻不科學(xué)，這種只看局部不顧整體、因小失大的做法是不妥當(dāng)?shù)?。正因如此，一幢?00米的高層建筑，其柱截面變化在正常情