控制多高層住宅建筑含鋼量的有效措施|高層住宅含鋼量

　　控制含鋼量須從宏觀上定性掌握，有合理的建筑方案，合理的電算計算參數(shù)，在確保結(jié)構(gòu)方案盡可能合理的前提下，從微觀上定量控制，對各結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行精細化設(shè)計，采用適度的構(gòu)造措施。只有深刻理解規(guī)范條文，結(jié)合當前時代的社會情況，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能做出安全合理又經(jīng)濟美觀的建筑。
　　
　　市場經(jīng)濟高速發(fā)展的情況下，建筑開發(fā)商為降低房屋造價，較以往更為重視結(jié)構(gòu)含鋼量。一般在設(shè)計合同內(nèi)對含鋼量加以限制，這就對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計師總是希望越安全越好，但作為投資方總是希望成本越低越好。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則應(yīng)該是：在安全、符合現(xiàn)行國家規(guī)范前提下，做到經(jīng)濟合理。
　　多高層鋼筋混凝土住宅建筑要做到節(jié)省用鋼量就必須從宏觀上定性掌握，微觀上定量控制。以下從幾個方面來簡述在實際工程中減少含鋼量行之有效的措施。
　　
　　1.合理的建筑方案
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)積極介入建筑方案的設(shè)計過程，提醒方案設(shè)計人員在滿足建筑功能布局要求的前提下盡量考慮到結(jié)構(gòu)規(guī)范的限制。一般結(jié)構(gòu)體系的不規(guī)則主要受建筑方案不規(guī)則的影響，主要表現(xiàn)為平立面形狀及豎向構(gòu)件的連續(xù)性等方面。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（平面長度尺寸及長寬比、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。優(yōu)化建筑方案換言之選擇適合的結(jié)構(gòu)類型，這是問題的關(guān)鍵所在，其實這一步是建筑與結(jié)構(gòu)的綜合體現(xiàn)。一個經(jīng)濟性較高的工程，一開始就決定在建筑的方案里面了。
　　
　　2.合理輸入電算計算參數(shù)，合理控制規(guī)范要求的各項指標
　　目前國內(nèi)使用較為普遍的電算軟件SATWE，有大量的參數(shù)需要用戶自定，這些參數(shù)的確定直接影響著含鋼量的變化，因此， 必須弄清楚每個參數(shù)的內(nèi)在核心意義，才能正確地選擇。如周期折減系數(shù)、梁彎矩放大系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)及各項地震錄入信息。透徹理解《抗規(guī)》、《高規(guī)》、《高規(guī)補充規(guī)定》中提出的各項重要指標性要求，如六項比值指標：軸壓比、剪重比、剛度比、位移比、周期比和剛重比，各項指標都存在間接或者直接的聯(lián)系，是結(jié)構(gòu)布置合理與否的真實反映；過剛或過柔的結(jié)構(gòu)也是不合理的，過剛的結(jié)構(gòu)換言之就是結(jié)構(gòu)將吸收過多的地震力，代價就是用構(gòu)件來抗力，也就是含鋼量會增加。而過柔結(jié)構(gòu)本來就是不符合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求了，所以結(jié)構(gòu)的合理性原則就是平衡和恰到好處。對于計算結(jié)果要進行認真分析，不能拿來就用。對個別計算結(jié)果明顯不合理的部分，要采用多種計算方法或力學(xué)概念去分析，然后按照合理的計算結(jié)果和構(gòu)造再進行配筋。
　　
　　3.從常見構(gòu)件設(shè)計的角度控制含鋼量
　　3.1剪力墻配筋控制
　　首先必須是結(jié)構(gòu)合理布置，那么邊緣構(gòu)件的配筋通常采用構(gòu)造配筋。其次邊緣構(gòu)件分為加強部位和非加強部位兩類，前者必須按約束邊緣構(gòu)件配筋，后者則按構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋。不管是節(jié)點區(qū)還是其余墻段，前者的配筋量均遠大于后者，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中嚴格區(qū)分抗震墻的加強部位和非加強部位，對鋼筋用量而言是具有很大意義的，而隨意擴大抗震墻的加強部位肯定會增加用鋼量�？拐饓θ缒芎侠淼夭贾�、截面合理取值，其配筋多半不是內(nèi)力控制配筋而是構(gòu)造配筋，這樣其節(jié)點區(qū)主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都可按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置。即使因建筑物的重要性等級較高而需要提高其配筋率，也應(yīng)控制在較小的幅度內(nèi)，否則將大幅增加用鋼量。
　　3.2柱配筋控制
　　設(shè)計中應(yīng)通過混凝土強度等級的合理確定來控制其截面尺寸和軸壓比，使絕大部分柱段都是構(gòu)造配筋而非內(nèi)力控制配筋，此時柱主筋就可以按規(guī)定的最小配筋率或比其略高的配筋率選擇主筋規(guī)格；至于柱箍筋的體積配筋率，由公式可以看出，采用高強度鋼筋比低強度鋼筋更可節(jié)省用鋼量。多層及高層住宅建筑通常由于層高不大，柱主筋完全可以每兩層連接一次，既減少了豎向鋼筋的接頭數(shù)量，又節(jié)約了鋼筋。
　　3.3梁配筋控制
　　梁配筋大多由內(nèi)力控制，但仍有小部分由最小配筋（箍）率控制。從梁主筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可以看出，要使梁的用鋼量不太高，一是混凝土強度等級不宜過高，二是采用高強度鋼筋，前者不僅可降低最小配筋（箍）率，更重要的是有利于作為受彎構(gòu)件的梁的抗裂性能。對截面寬度較小的梁，當配筋量較大時往往需要放2～3 排鋼筋，無疑將減小梁的有效高度，因此當不影響使用或建筑空間觀感時，梁寬宜略為放大，盡量布置成單排主筋，尤其是梁截面高度不太大時，以達到節(jié)省鋼筋的目的。梁承受集中荷載處要配置附加橫向鋼筋（加密箍筋及吊筋）。正常結(jié)構(gòu)布置的樓層梁，每一處集中荷載一般都不太大，在通常情況下，僅在梁側(cè)配置加密箍筋已經(jīng)足夠，若再加配吊筋則已能承受更大的集中荷載。但設(shè)計中盲目加大吊筋直徑，既沒必要又會造成鋼材的浪費。
　　3.4樓板配筋控制
　　現(xiàn)澆混凝土樓板的厚度通常在100或以上，在此條件下宜將板跨增大，使其配筋為內(nèi)力控制而非構(gòu)造配筋，按此結(jié)果樓板配筋只有采用高強鋼筋才能達到節(jié)省用鋼量的目的。對于大跨度雙向板，由于板底不同位置的內(nèi)力存在差異，設(shè)計中不宜以最大內(nèi)力處的配筋貫通整跨和整寬。為了節(jié)省用鋼量，一般應(yīng)分板帶配筋， 其次當板底筋間距為100或150時，不需將每根鋼筋都伸入支座，其中約半數(shù)鋼筋可在支座前切斷。當板面需要采用貫通面筋時，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過規(guī)定的最小配筋率， 支座不足夠時再配以短筋，這樣既符合規(guī)范規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。
　　3.5構(gòu)造鋼筋控制
　　按照理論來說，當構(gòu)件的配筋按照規(guī)范要求的最少配筋率來配置鋼筋是最經(jīng)濟的，然而由于各種條件限制，對于不同類型的構(gòu)件是難于實現(xiàn)的的。故各構(gòu)件經(jīng)濟的配筋率如下：板配筋率控制0.25～0.5%；梁構(gòu)件配筋率控制0.5～1.2%；柱、剪力墻屬受壓或偏心受壓構(gòu)件，其配筋一般由構(gòu)造控制，在滿足最小配筋率基礎(chǔ)上，適當提高配筋率即可；基礎(chǔ)等以沖切、抗剪控制的混凝土構(gòu)件，滿足受力及最小配筋率即可。
　　按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，構(gòu)件最小配筋率與混凝土強度和鋼筋強度有關(guān)。對于構(gòu)造鋼筋而言，選用HRB400級鋼筋可大大降低最小配筋率，尤其在樓板配筋中體現(xiàn)的更加充分。對于剪力墻、柱、粱等構(gòu)件選用HRB400級鋼筋，可以充分利用其高強度，可以大大降低鋼筋耗鋼量，對鋼筋加工、綁扎、施工周期都有很大的益處。推廣使用HRB400級鋼筋并不是浪費，而是充分利用鋼筋的高強度，降低鋼筋含量，節(jié)省成本的一種舉措。故建議于結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中多采用HRB400鋼筋，可大大降低結(jié)構(gòu)的含鋼量。
　　
　　4.結(jié)語
　　美國抗震專家Mark Fintel說過，一個國家的抗震政策（體現(xiàn)在規(guī)范上），實際上是一個國家的政府愿意為他的人民在抗震方面投多少保險。所以國家富了，可多投些保險費，窮國只能適當少投。中國并非一個富有的國家，所以在某種程度抗震投入上來說相對于美國是應(yīng)該減少或者是持平的。這是新時期建設(shè)對結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者提出新的要求，我們必須在確保設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)安全，滿足國家規(guī)范，盡可能合理的前提下，再對各結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行精細化設(shè)計，使結(jié)構(gòu)用鋼量盡量控制在一個經(jīng)濟合理的范圍內(nèi)。
　　
　　參考文獻
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