結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性措施

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性措施1 建筑體型2 結(jié)構(gòu)計算2.1 整體計算指標(biāo)控制2.2 重力荷載2.2.1 重力荷載的計算要點2.2.1 重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值控制范圍2.3 基本自振周期3 結(jié)構(gòu)材料3.1 鋼筋3.2 混凝土4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計4.1 樓板設(shè)計4.2 梁設(shè)計4.3 墻柱設(shè)計4.4 基礎(chǔ)及地下室設(shè)計5 高層住宅經(jīng)濟性指標(biāo)參考1 建筑體型多層建筑一般是豎向重力荷載起主導(dǎo)作用，而對于高層建筑，如何抵抗水平荷載則是首要問題。建筑物的體型對抗風(fēng)、抗震的影響非常大，好的體型決定了建筑物抗風(fēng)、抗震的上限，合理的計算和構(gòu)造只是去接近這個上限。在建筑方案階段，結(jié)構(gòu)工程師的重要工作就是要說服建筑師采用較為規(guī)整的體型?？?/p>

2、震設(shè)計時，平面不利于抗震的體型有凹凸過大、細(xì)腰和角部重疊形、樓板開大洞等；立面不利于抗震的體型有頭重腳輕、h形立面等。抗風(fēng)設(shè)計時，要控制建筑物體型的光滑程度。圓形、橢圓形是最佳體型，方形切角，整個平面沒有直角或銳角也是比較好的體型。建筑外表面要盡量避免裝飾性的突起，盡量光滑。2 結(jié)構(gòu)計算2.1 整體計算指標(biāo)控制結(jié)構(gòu)整體計算需要控制的指標(biāo)有：位移比、周期比、剛度比、層間受剪承載力比、剪重比、剛重比、層間位移角、軸壓比等。結(jié)構(gòu)計算要讓所有參數(shù)滿足規(guī)范要求，但為了經(jīng)濟性又不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值，整個建模計算過程需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不停的嘗試、不停的糾錯，在整體指標(biāo)“通過計算”和“經(jīng)濟合理”之間找到契合點。2

3、.2 重力荷載計算重力荷載一般由4部分組成：結(jié)構(gòu)自重；樓、底面粉刷、吊頂自重，屋面找坡、防水、保溫層等自重；填充墻及門窗自重；使用活荷載。結(jié)構(gòu)設(shè)計時候應(yīng)建立兩個清楚的概念：（1）輕。盡量采用輕質(zhì)、高強的建筑材料，減輕自重；（2）準(zhǔn)。重力荷載的計算牽一發(fā)動全身，它的準(zhǔn)確計算，關(guān)系到建筑物的實際安全度的準(zhǔn)確控制，也關(guān)系到結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。2.2.1 重力荷載的計算要點（1）計算結(jié)構(gòu)自重時，扣除梁板重疊部分的板重、墻板重疊部分的板重、梁柱重疊部分的梁重等；（2）使用活荷載計算要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009-2012第5.1.2條的規(guī)定進行折減；（3）消防車活荷載計算要根據(jù)板跨和覆土厚度進行折減，

4、折減系數(shù)可參見荷載規(guī)范附錄B；（4）設(shè)計樓面梁時，消防車活載應(yīng)做折減，單向樓蓋次梁和雙向樓蓋主、次梁折減系數(shù)取0.8，單向樓蓋的主梁折減系數(shù)取0.6；（5）計算填充墻自重時，應(yīng)扣除梁高，且根據(jù)門窗洞口的大小進行適當(dāng)?shù)恼蹨p。2.2.2 重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值控制范圍采用普通輕質(zhì)填充墻（墻密度為10001300 kg/m³）的各類現(xiàn)澆混鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的平均重力，其范圍大致如下表2.2所示：表2.2 重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值控制范圍結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)平均重力（kN/）101413151416<附件1>為荷載計算書范例，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程實際情況填寫，施工圖審查時

5、作為結(jié)構(gòu)計算書的依據(jù)之一。<附件2>為消防車荷載計算表，供設(shè)計人員參考，用于工程設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)仔細(xì)驗證。2.3 基本自振周期高層建筑結(jié)構(gòu)的基本自振周期，是在自身質(zhì)量和側(cè)移剛度確定后，自身固有的及其重要的力學(xué)特性。它的大小直接影響到水平荷載，如風(fēng)和地震這兩類動力荷載作用于建筑物自身的效應(yīng)，同時又是衡量一個高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度是否匹配、剛度是否合理的重要指標(biāo)。高層建筑結(jié)構(gòu)基本自振周期較佳幅值：T1=（0.100.14）n 框架結(jié)構(gòu)T1=（0.080.12）n 框剪、框筒結(jié)構(gòu)T1=（0.050.08）n 剪力墻結(jié)構(gòu)n為高層建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)。3 結(jié)構(gòu)材料3.1 鋼筋結(jié)構(gòu)受力鋼筋均采用三級

6、鋼（HRB400），構(gòu)造鋼筋采用三級鋼（HRB400）或一級鋼（HPB300），避免使用二級鋼（HRB335）。3.2 混凝土粱、板：C40C25，盡量不宜超過C35，高標(biāo)號混凝土不經(jīng)濟且容易開裂，除屋面外住宅上部樓層可以采用C25；框架柱：C60C30，當(dāng)?shù)貤l件應(yīng)許下，應(yīng)盡可能提高柱子的混凝土強度等級，減小柱截面尺寸；剪力墻：C50C30；側(cè) 壁：C30，地下室側(cè)壁一般長度較大對混凝土強度要求不高。4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計4.1 樓板設(shè)計（1）樓板受力鋼筋采用三級鋼HRB400時，其最小配筋率采用0.15和45ft/fy中的較大值。例如：厚度100mm的樓板，砼等級為C30時，最小配筋率為max0.

7、15%，0.179%=0.179%，按最小配筋率可配6150（188mm2/m）。（2）樓板底筋最小直徑可取6，支座筋最小直徑宜為8。（3）地下室、屋面等需要設(shè)置通長鋼筋的樓板，按最小配筋率設(shè)置通長鋼筋，配筋不足之處附加。（4）地震設(shè)防區(qū)跨度1.2m的樓層懸臂結(jié)構(gòu)，如無特殊要求宜采用梁板式結(jié)構(gòu)；當(dāng)跨度1.2m可采用懸臂板式結(jié)構(gòu)。（5）小跨度樓板上砌磚墻時墻底可不設(shè)次梁，但上機計算時應(yīng)按等效荷載法輸入隔墻荷載。4.2 梁設(shè)計（1）抗震等級為一、二級的框架梁應(yīng)有1/4的負(fù)筋拉通（且不應(yīng)小于底面縱筋的1/4），直徑不應(yīng)小于14mm；拉通面筋的數(shù)量應(yīng)與箍筋肢數(shù)對應(yīng)，不足時應(yīng)配置架立筋補足；對于三級及以

8、下的框架梁，可用架立筋與梁負(fù)筋搭接。（2）除設(shè)計特別注明外，樓層梁架立筋宜按下表4.2配置。一般情況下，次梁在跨中可按下表設(shè)置架立筋而不需設(shè)置通長面筋，對于承受荷載較大同時跨度也較大時的框架梁和次梁（如地下室頂板），可采用部分支座縱筋作為通長面筋。表4.2 梁架立筋選取表梁類型梁跨度L4m4mL6mL6m次梁101214框架梁121416圖4.2梁頂縱筋示意圖（3）梁縱向鋼筋的經(jīng)濟配筋率在0.6%1.5%之間，當(dāng)無特別要求時，可按此配筋率確定梁高。（4）框架梁箍筋加密區(qū)間距根據(jù)情況可選用150mm（如抗震等級為三、四級，梁高600時）；梁截面寬度選擇時，宜盡量避免4肢箍筋（b350mm）。（5

9、）當(dāng)梁腹板高度hw450時，在梁的兩個側(cè)面沿高度應(yīng)配置腰筋，每側(cè)構(gòu)造腰筋的間距不宜大于200mm，截面積不應(yīng)小于腹板截面面積（b×hw）的0.1%，梁寬較寬時可適當(dāng)放松。（注：hw=h0-h，h為板厚）（6）等高十字梁相交處可不設(shè)附加箍筋。（7）高層住宅樓層較多時，梁配筋應(yīng)按樓層分段配筋。（8）當(dāng)框架梁內(nèi)力由水平作用控制，支座底筋較大而跨中底筋較小時，可采用另加支座底筋的形式配置鋼筋。（9）框架梁支座鋼筋不應(yīng)超配，當(dāng)實配鋼筋與計算鋼筋相差較小時，可將支座面筋調(diào)幅到梁底筋（注：支座面筋過多，易造成施工困難，影響節(jié)點澆筑質(zhì)量，且容易形成強梁弱柱，不利于抗震）。4.3 墻柱設(shè)計（1）合理布

10、置剪力墻： 適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)周邊剪力墻長度或其翼緣長度，減少結(jié)構(gòu)內(nèi)部長肢剪力墻和核心筒附近的部分剪力墻； 優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，盡量避免采用短肢剪力墻和框支剪力墻； 高層住宅結(jié)構(gòu)的最大層間位移角出現(xiàn)在中部樓層偏下部位，當(dāng)建筑層數(shù)較多時，上部樓層可適當(dāng)縮短剪力墻長度，減小其剛度； 混凝土強度等級只用來控制剪力墻軸壓比，不應(yīng)考慮提高砼等級來加強剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度。（2）約束邊緣構(gòu)件箍筋根據(jù)體積配箍率經(jīng)計算確定，箍筋間距可在100200mm之間取值，箍筋應(yīng)采用三級鋼（HRB400），有利于降低箍筋配筋值。（3）剪力墻截面厚度不大于400mm可采用雙排配筋；大于400mm、但不大于700mm時，宜采用三排配筋；大于

11、700mm時宜采用四排配筋。剪力墻按構(gòu)造要求配置的水平、豎向分布鋼筋可參考下表4.3設(shè)置：表4.3 剪力墻分布鋼筋構(gòu)造要求墻厚排數(shù)分布鋼筋配筋率0.20%0.25%0.30%0.50%20028250820081501015025028200815010200121753002102501020010150121503502102001017510175141754002101801015012175141504.4 基礎(chǔ)及地下室設(shè)計（1）建筑物基礎(chǔ)選型應(yīng)選擇經(jīng)濟合理適用的基礎(chǔ)型式，優(yōu)先級依次為天然地基上的淺基礎(chǔ)、天然地基上的深基礎(chǔ)、人工地基上的淺基礎(chǔ)、人工地基上的深基礎(chǔ)。（2）大直徑灌注樁的

12、鋼筋一般情況下應(yīng)參照下表4.4.1設(shè)置，對受荷特別大的樁、抗拔樁及穿越液化土層的樁應(yīng)根據(jù)計算及實際情況確定配筋。表4.4.1 大直徑灌注樁樁身配筋表樁直徑d通長縱筋配筋率%加勁箍螺旋箍Ln筋加密區(qū)段80012140.3712200082002000100014160.3612200082002000120018160.3212200082002000140022160.2914200082003000160026160.26142000102003000180030160.24162000102003000200030180.24162000102003000220034180.2316200

13、0122003500240036180.20182000122003500260040180.19182000122003500280040200.20182000122003500（3）地下室底板宜優(yōu)先選用以天然基礎(chǔ)或樁承臺為柱帽的平板式結(jié)構(gòu)，計算配筋時應(yīng)考慮天然基礎(chǔ)或樁承臺的有利影響。（4）主樓以外地下室面積較大時，地下室頂板應(yīng)根據(jù)建筑首層室外布置確定消防車通道范圍，非消防車通道范圍頂板的活載一般取5 kN/。（5）地下室頂板荷載較大，梁鋼筋太多導(dǎo)致鋼筋間距過密或梁縱筋超過2排，可采用大直徑鋼筋28、32，減少鋼筋數(shù)量。（6）常用地下室頂蓋的經(jīng)濟性比較見表4.4.2。表4.4.2 地下室頂

14、板結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟性比較樓蓋類型柱距框架梁截面次梁截面樓板厚度每平方混凝土用量（m3）每平方鋼筋用量（kg）無梁樓蓋8.1×8.14500.52450十字梁樓蓋8.1×8.1550×900300×8001800.37699井字梁樓蓋8.1×8.1500×900300×7001800.41089單向肋梁樓蓋8.1×8.1600×900350×8001800.36586根據(jù)上表的統(tǒng)計和工程經(jīng)驗：當(dāng)荷載較大時，無梁樓蓋的含鋼量最小，具有較好的經(jīng)濟性；當(dāng)荷載較小時，單向肋梁樓蓋的經(jīng)濟性較好。5 高層住宅經(jīng)濟

15、性指標(biāo)參考（1）高層住宅結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性一般以單位面積用鋼量控制為主，單位面積混凝土用量控制為輔，應(yīng)分開地下室及塔樓進行控制。（2）塔樓的經(jīng)濟性控制指標(biāo)可根據(jù)項目建設(shè)地點的設(shè)防烈度、基本風(fēng)壓及建筑高度等條件確定，常規(guī)情況下長沙地區(qū)高層住宅塔樓單位面積用鋼量指標(biāo)可參考表5.1.1選用（按建筑面積計算），并根據(jù)項目的設(shè)計特點（層高、建筑面層做法、平面規(guī)則性、是否轉(zhuǎn)換等）進行適當(dāng)調(diào)整。表5.1 塔樓單位面積用鋼量控制標(biāo)準(zhǔn)(kg/)設(shè)防烈度1219層，60m2026層，80m2733層，100m6度（0.05g）3640384141457度（0.10g）3842404344487度（0.15g）4046424745528度（0.20g）4147455047548度（0.30g）454949525560注：1.表中數(shù)據(jù)適用于一般不規(guī)則、不需進行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換且建筑面層不大于5cm的高層住宅。2.當(dāng)結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)換時候，用鋼量一般增加22.5 kg/。 3.本指標(biāo)適用于場地土類別為類，如為類場地應(yīng)略減，、類場地應(yīng)增加。4.本