建筑結構設計含鋼量研究

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摘要：建筑結構設計中的含鋼量會影響工程的總造價，在進行工程建筑時，控制建筑結構的含鋼量是一個重要的問題，它使建筑設計更加的科學合理。在進行建筑結構設計時，不同的區域、不同的建筑都會影響結構含鋼量的大小。本文將理論與實踐結合起來，對比分析建筑結構的平面形狀、所處地域的地震烈度、材料的選用以及方案的跟進程度等因素，提出了建筑結構設計中節省含鋼量的方法。

關鍵詞：建筑結構設計；含鋼量；方法

1引言

房地產建筑事業的蓬勃發展加強了對建筑材料合理使用和科學規范要求。建筑結構設計市場的競爭日趨激烈，甲方將含鋼量的多少作為選擇設計單位的優先條件。現在許多建筑結構設計公司要求一定要做到滿足甲方的合同限額要求。從理論上講，人們應該把避免浪費和優化設計作為最終的目的，而不能一味的追求低的含鋼量。從建筑結構設計的全程角度考慮，結構本身與建筑方案都會影響含鋼量的大小，只有綜合考慮各方面的因素才能設計出更為安全更為經濟的建筑。在建筑材料中，結構含鋼量的高低控制著工程建設的總成本，它影響著后續工程造價的估算，而結構的主體部分約占總造價的50%。在進行建筑結構設計時，不同的區域、不同的建筑都會影響結構含鋼量的大小，追求以最少的成本得到最安全、經濟、美觀的結構是開發商共同的目標。

2影響建筑結構中含鋼量的主要因素

2.1復雜的建筑平面形狀和地震烈度。復雜的建筑平面設計會影響建筑含鋼量大小。復雜的平面形狀會增加建筑的施工難度，其中為了增加凹凸結構的穩定性，在設計時應盡量增加含鋼量，同時，凹凸面的設計會提高對建筑材料的要求，例如，建筑結構的采光和保溫都要考慮到結構的平面形狀，這樣不但增加了建筑結構的設計成本，還增加了對建筑結構含鋼量的控制難度。建筑結構因地震強度的不同而不同。建筑設防烈度范圍在Ⅶ度和Ⅷ度時，結構所承受的地震作用會相差約40%，而不同地區的建筑其結構設計也不相同，在地震頻繁、震害較大的地區，建筑物的含鋼量顯著的高。一般來說，地震頻發地區的建筑較沒有地震的地區考慮的因素比較多，設計和含鋼量也相對嚴格。建筑結構會因不同類別的建筑場地而不同，相應承載力的不同會導致建筑結構含鋼量的不同，因此，在結構設計中必須根據地基承載力和建筑場地的類別來確定含鋼量的大小。2.2建筑結構的高度。合理的控制建筑物的高度關系到結構含鋼量的大小。城市化進程的推進、建筑用地的緊缺以及土地價格的上漲決定了高層建筑的類型，建筑物高度的限制決定了承載力強度的大小，也間接的控制了結構含鋼量的多少。對于地下室的建造，應該根據其嵌固條件的實際情況來確定含鋼量的多少。高層建筑的布置應該盡量均勻、對稱以及分散，避免因兩個方向剛度不同而引起的扭轉問題。另外，應該注意適當減少高層建筑中的剪力墻數量，在水平布置的構件中應盡量使力的傳遞路徑簡單明確，從而減少工程的造價。在計算承受荷載的主配筋結構時，要合理考慮其有利影響和不利影響，例如，采用中震彈性和中震不屈原則設計建筑結構，增強重要構件的安全性，這種荷載的計算工程量非常大，一般采用計算機實現，但是實際建筑物的含鋼量會大于計算模擬的結果。2.3控制使用的材料。在建筑結構設計中，鋼筋主要功能是承重，所以在設計時盡量減少其他建筑材料的使用，從而減少結構的含鋼量。結構材料的使用應優先考慮高強度的鋼筋，比如，HRB400鋼筋或者HRB500鋼筋。利用三級鋼筋替換二級和一級鋼筋對降低結構的含鋼量是最直接的，另外，三級鋼筋還可以解決施工中鋼筋過密的問題，緩解梁柱節點過密以致混凝土不密實的質量問題。在科技進步與發展和新型建筑材料不斷涌現的情況下，選擇污染少和性價比高的建筑材料能夠很好的控制建筑的含鋼量。建筑設計從始至終遵循強柱弱梁的原則，利用有利因素規避不利因素，通過整體設計完善整個建筑，合理的控制結構的含鋼量。2.4鋼筋的加工條件以及造價在實際的建筑工程中，根據實際的問題和實際情況來選擇鋼筋，事先了解鋼筋的加工條件和造價，在保證質量一致的情況下，選擇造價低的鋼筋，避免造成不必要的浪費。總之，根據建筑結構設計的實際情況，選擇性價比高的鋼筋才能合理的控制結構的含鋼量。

3工程實例分析

一個小區的建筑工程，一共有8棟樓，每棟的要求必須有30層，且附帶2層地下室。地下2層是車庫，地下每層的高度分別為4.8m和3.9m。地上第一層架空，從第二層以上為居民住宅，總建筑面積為12萬m2。接下來選擇一個標準層來進行分析，如圖1所示。3.1在建筑結構體型設計上控制含鋼量。從圖1中可以看出樓梯和電梯把左右兩側的建筑連接起來，整個結構的布置很不規則，受力比較復雜，在建筑結構設計中，中間部位比較單薄，承載力會不足，通過與建筑方的協調進行了一定的調整，用剪力墻取代短肢剪力墻，并在在中間加上樓板，控制適當數量的墻體和結構的墻體剛度。目前，設計單位主要使用的軟件為PKPM，其中有很多參數需要進行設置，參數的合理性直接影響計算結果的真實性。比如，地震信息中周期的折減系數如表1所示。3.2在建筑中緊摳墻柱和梁配筋。此工程的板配筋與剪力墻是通過設計人員實際測量考察，并按照規范最小配筋率進行設計的。非加強區200厚剪力墻水平筋為準8@200，加強區200厚和250厚剪力墻水平筋為準10@200，豎向筋為準8@200，梁配筋將30層分為9段進行設計。合理控制后的含鋼量經濟指標如表2所優化后的含鋼量變少了，節約了資源，減少了成本。

4控制建筑結構設計中含鋼量的方法分析

4.1與實力高、信譽高的設計單位合作。開發商一般會選用實力高和信譽高的設計單位，這樣的單位效率高，容易設計出符合開發商品味的建筑設計圖，并且在符合要求的前提下最大限度的控制建筑結構的含鋼量。建筑設計形狀的不同直接影響結構的強度，外凹和內斂會導致結構兩個方向的剛度不均勻，直接影響結構的配筋。4.2根據計算結果確定含鋼量。對于柱的配筋，設計人員在配筋的時候應該了解掌握混凝土的造價和混凝土的強度，分析科學合理的軸壓比，使大部分柱配筋都是依靠構造配筋來支配。對于梁配筋，沿梁全長的底面和頂面配置兩根縱向配筋，且不小于梁兩端頂面與底面的最大截面的1/4，梁的架力筋應該達到抗震規范設計規定的指標。對于剪力墻配筋，應該按照抗震等級和剪力墻位置確定最小配筋率和配箍率，箍筋的間距不必取50的倍數，應該根據計算和最小配筋率來進行確定。在進行多層磚混住宅設計時，設計磚墻上的梁參考非框架的梁結構，從而減輕相關工作人員的工作量。根據混凝土結構設計規范中的條令，沿梁的腹板高度設置構造鋼筋，且每個側面的鋼筋總截面應該大于腹板面積的0.1%。在建筑理論中，彈性理論和塑性理論是計算板配筋的依據，當混凝土表現為彈性性質時，采用彈性理論來計算變形及其內力的大小；當混凝土表現為塑形性質時，根據塑形理論進行計算。

5結束語

科學合理地對建筑結構進行規劃設計，能夠最大限度控制結構的含鋼量。建筑結構設計中的含鋼量會影響工程的總造價，在進行工程建筑時，控制建筑結構的含鋼量是一個重要的問題，它使建筑設計更加的科學合理。在建筑結構設計中，鋼筋主要功能是承重，所以在設計時盡量減少其他建筑材料的使用，從而減少結構的含鋼量。

參考文獻

[1]譚澤先.鋼筋混凝土結構含鋼量的一般范圍和合理控制方法[J].建筑結構，2007，1（2）：14~17.

[2]李雅杰.淺析高層住宅結構設計中的含鋼量控制[J].科技致富向導，2013，4（8）：45~49.

[3]高立人，方鄂華，錢嫁茹.高層建筑結構概念設計[J].中國計劃出版社，2005，7（11）：36~46.

作者:張嘉榮 單位:廣州市白云建筑設計院有限公司