浅谈民用建筑设计中的含钢量影响因素及控制措施

来源:用户上传      作者: 黄 磊

　　摘 要:结合实践经验,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。
　　关键词:结构设计;含钢量;结构设计
　　
　　引言
　　 随着市场经济的进一步发展,建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,这就对结构设计提出了更高的要求。面对人们对建筑物功能及艺术效果要求愈来愈高,如何设计出既安全又经济的经济成果,是每一个建筑设计工作者必须面对的重大课题。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。
　　1 合理的建筑方案设计
　　由于建筑方案设计对结构设计方案有重大影响,因此建议结构设计人员应尽早介入建筑方案的设计过程,提醒方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制。否则,建筑设计人员有可能因为对结构设计的有关规范要求不熟悉,做出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范的要求。在建筑平面方面,尽量避免出现平面不规则,应让平面简单、对称。考虑竖向布置方案时,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。这些都要求建筑设计人员和结构设计人员相互沟通和协调,从而达到优化整体设计和降低含钢量的目的。
　　2 结构的具体设计
　　2.1 结构概念设计
　　在众多结构含钢量影响因素中,结构方案的合理性和规则性是决定结构体系含钢量的宏观因素,也是首要因素,该问题属概念设计的范畴。主要包括建筑物的体型(平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等) 及柱网尺寸以及主要抗侧力构件所在位置等。
　　2.2 采用计算软件应注意的问题
　　目前,计算高层的软件常用的有TBSA、PKPM等几种,这
　　里着重谈一谈PKPM使用中应注意的几个问题。对于上部结构而言,PKPM系列软件CAD系统中包含有全面的各种计算分析模块。根据结构工程的特点,合理地选用软件,适当地分析模块对提高设计质量和效率十分重要。TAT软件是PKPM系列软件中计算高层结构较重要的一个三维动能模块,在功能和应用方面的特点是:①可计算的钢筋混凝土柱截面除矩形、圆形外还有I型、T型、L型、十字型、空心柱等,截面类型信息在PM-CAD建模中自动给出;②可计算多塔、连体、错层及底部不等高嵌固结构,多塔及错层分析信息由程序从PMCAD模型自动识别生成;③可计算常用的各种形状截面的钢梁、钢柱和支撑的钢结构,钢结构截面和支撑信息由PMCAD建模生成并自动传给;TAT软件应用的缺陷是楼板刚度无穷大假定和剪力墙洞口上、下必须对齐的要求。SATWE软件是PKPM系列软件中计算高层结构的另一个重要模块,它是高层建筑空间有限元分析软件,采用空间有限元壳元模型计算剪力墙,用弹性板单元计算楼板。不过在使用程序时应注意几个问题:首先对结构计算软件依据工程情况进行选择,其次是对计算的结构体系进行分析,最后应是对计算结果的合理调整。完成这些必须阶段才能将计算结果用于施工图的设计,而不是盲目依赖程序。如何通过电算结果,正确判断取值,这是高层建筑结构设计的一个重要问题。
　　3 正确的荷载取值
　　拿到建筑平面、立面、剖面提资后,首先认真吃透建筑的使用功能,以及结合建筑项目所在地(不同的地方,墙体的容重是不相同的,特别是一些县份,墙体规格的选择受限更加明显)进行正确的荷载取值。吃透建筑的意图是正确建立结构计算模型,正确荷载取值的基础。活载值活载应根据建筑功能严格按健筑结构荷载规褂《全国民用建筑工程设计技术措施》取值,不要擅自放大。
　　3.1 节省用钢量的方法
　　构件的配筋构造在符合规范规定的前提下,有许多方法能达到节省用钢量的目的。1) 柱:设计中应通过混凝土强度等级的合理确定来控制其截面尺寸和轴压比,使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋,此时柱主筋就可以按规定的最小配筋率或比其略高的配筋率选择主筋规格;至于柱箍筋的体积配筋率,采用高强度钢筋比低强度钢筋更可节省用钢量。2) 梁:配筋大多由内力控制,但仍有小部分由最小配筋(箍) 率控制。要使梁的用钢量不太高,方法有:a. 混凝土强度等级不宜过高;b. 采用高强度钢筋。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,不论其承受的是均布荷载还是梁端集中荷载,其弯矩内力都是急剧下降的,因此当面筋较多时,除角筋需伸至梁端外,其余钢筋尤其是2 排钢筋均可在跨中切断,既节省钢筋又方便施工。
　　3.2 构造措施要适度
　　根据规范采用合理的构造措施,对次要构件,甚至一些非结构构件。按照规范规定配筋,随意加大配筋是没有必要的。一些建筑项目追求立面上的美观,突出线条大样比较多。如果屋面栏板厚度为120mm,往往都是钢筋混凝土构件,这些大样对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会提高钢筋用t的构件,设计人员没有仔细计算,随意配尘12@100左右是不恰当的。在一些公共建筑,非受力构件大样比较多,假如能够不用混凝土配筋构件,尽t用砖砌筑。比如阳台栏板,可以考虑采用砌砖加压顶办法,如果非要配筋构件,也要细算,满足计算即可。
　　4 结语
　　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。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]王顺卿. 谈建筑结构设计中的概念设计[J].山西建筑, 2006,(16) .

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