結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性措施(DOC)

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性措施1 建筑體型2 結(jié)構(gòu)計(jì)算2.1 整體計(jì)算指標(biāo)控制2.2 重力荷載2.2.1 重力荷載的計(jì)算要點(diǎn)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(jì)4.1 樓板設(shè)計(jì)4.2 梁設(shè)計(jì)4.3 墻柱設(shè)計(jì)4.4 基礎(chǔ)及地下室設(shè)計(jì)5 高層住宅經(jīng)濟(jì)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(duì)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(duì)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(jì)算和構(gòu)造只是去接近這個(gè)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(jì)時(shí)，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?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)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(jì)算2.1 整體計(jì)算指標(biāo)控制結(jié)構(gòu)整體計(jì)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(jì)算要讓所有參數(shù)滿足規(guī)范要求，但為了經(jīng)濟(jì)性又不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值，整個(gè)建模計(jì)算過程需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不停的嘗試、不停的糾錯(cuò)，在整體指標(biāo)“通過計(jì)算”和“經(jīng)濟(jì)合理”之間找到契合點(diǎn)。2

3、.2 重力荷載計(jì)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(jì)時(shí)候應(yīng)建立兩個(gè)清楚的概念：（1）輕。盡量采用輕質(zhì)、高強(qiáng)的建筑材料，減輕自重；（2）準(zhǔn)。重力荷載的計(jì)算牽一發(fā)動(dòng)全身，它的準(zhǔn)確計(jì)算，關(guān)系到建筑物的實(shí)際安全度的準(zhǔn)確控制，也關(guān)系到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。2.2.1 重力荷載的計(jì)算要點(diǎn)（1）計(jì)算結(jié)構(gòu)自重時(shí)，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(jì)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(jìn)行折減；（3）消防車活荷載計(jì)算要根據(jù)板跨和覆土厚度進(jìn)行折減，

4、折減系數(shù)可參見荷載規(guī)范附錄B；（4）設(shè)計(jì)樓面梁時(shí)，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(jì)算填充墻自重時(shí)，應(yīng)扣除梁高，且根據(jù)門窗洞口的大小進(jìn)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/m）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為荷載計(jì)算書范例，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況填寫，施工圖審查時(shí)作為結(jié)構(gòu)計(jì)算書的依據(jù)之一。為消防車

5、荷載計(jì)算表，供設(shè)計(jì)人員參考，用于工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)仔細(xì)驗(yàn)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(dòng)力荷載作用于建筑物自身的效應(yīng)，同時(shí)又是衡量一個(gè)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(jí)鋼（HRB400），構(gòu)造鋼筋采用三級(jí)鋼（HRB400）或

6、一級(jí)鋼（HPB300），避免使用二級(jí)鋼（HRB335）。3.2 混凝土粱、板：C40C25，盡量不宜超過C35，高標(biāo)號(hào)混凝土不經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度等級(jí)，減小柱截面尺寸；剪力墻：C50C30；側(cè) 壁：C30，地下室側(cè)壁一般長(zhǎng)度較大對(duì)混凝土強(qiáng)度要求不高。4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)4.1 樓板設(shè)計(jì)（1）樓板受力鋼筋采用三級(jí)鋼HRB400時(shí)，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(jí)為C30時(shí)，最小配筋率為max0.15%，0.179%=0.179%，按最小配筋率可配61

7、50（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(zhǎng)鋼筋的樓板，按最小配筋率設(shè)置通長(zhǎng)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(shí)墻底可不設(shè)次梁，但上機(jī)計(jì)算時(shí)應(yīng)按等效荷載法輸入隔墻荷載。4.2 梁設(shè)計(jì)（1）抗震等級(jí)為一、二級(jí)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(duì)應(yīng)，不足時(shí)應(yīng)配置架立筋補(bǔ)足；對(duì)于三級(jí)及以下的框架梁，可用架立筋與梁負(fù)筋搭接。（2）除設(shè)計(jì)特別注明

8、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(zhǎng)面筋，對(duì)于承受荷載較大同時(shí)跨度也較大時(shí)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(zhǎng)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(jì)配筋率在0.6%1.5%之間，當(dāng)無特別要求時(shí)，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(jí)為三、四級(jí)，梁高600時(shí)）；梁截面寬度選擇時(shí)，宜盡量避免4肢箍筋（b350mm）。（5）當(dāng)梁腹板高度hw450時(shí)，在梁的兩個(gè)側(cè)面沿高度應(yīng)配置腰

9、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（bhw）的0.1%，梁寬較寬時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)配鋼筋與計(jì)算鋼筋相差較小時(shí)，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(diǎn)澆筑質(zhì)量，且容易形成強(qiáng)梁弱柱，不利于抗震）。4.3 墻柱設(shè)計(jì)（1）合理布置剪力墻： 適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)周邊剪力墻長(zhǎng)度或其翼緣長(zhǎng)度，減少結(jié)構(gòu)內(nèi)部長(zhǎng)肢

10、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(shí)，上部樓層可適當(dāng)縮短剪力墻長(zhǎng)度，減小其剛度； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)只用來控制剪力墻軸壓比，不應(yīng)考慮提高砼等級(jí)來加強(qiáng)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(jì)算確定，箍筋間距可在100200mm之間取值，箍筋應(yīng)采用三級(jí)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(shí)，宜采用三排配筋；大于700mm時(shí)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

11、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(jì)（1）建筑物基礎(chǔ)選型應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理適用的基礎(chǔ)型式，優(yōu)先級(jí)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）大直徑灌注樁的鋼筋一般情況下應(yīng)參照下表4.4.1設(shè)置，對(duì)受荷特別大的樁、抗拔樁及穿

12、越液化土層的樁應(yīng)根據(jù)計(jì)算及實(shí)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(zhǎng)縱筋配筋率%加勁箍螺旋箍Ln筋加密區(qū)段80012140.3712200082002000100014160.3612200082002000120018160.3212200082002000140022160.2914200082003000160026160.26142000102003000180030160.24162000102003000200030180.24162000102003000220034180.23162000122003500240036180.20182000122003

13、500260040180.19182000122003500280040200.20182000122003500（3）地下室底板宜優(yōu)先選用以天然基礎(chǔ)或樁承臺(tái)為柱帽的平板式結(jié)構(gòu)，計(jì)算配筋時(shí)應(yīng)考慮天然基礎(chǔ)或樁承臺(tái)的有利影響。（4）主樓以外地下室面積較大時(shí)，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(jì)性比較見表4.4.2。表4.4.2 地下室頂板結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)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

14、土用量（m3）每平方鋼筋用量（kg）無梁樓蓋8.18.14500.52450十字梁樓蓋8.18.15509003008001800.37699井字梁樓蓋8.18.15009003007001800.41089單向肋梁樓蓋8.18.16009003508001800.36586根據(jù)上表的統(tǒng)計(jì)和工程經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)荷載較大時(shí)，無梁樓蓋的含鋼量最小，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)荷載較小時(shí)，單向肋梁樓蓋的經(jīng)濟(jì)性較好。5 高層住宅經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)參考（1）高層住宅結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行控制。（2）塔樓的經(jīng)濟(jì)性控制指標(biāo)可根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的設(shè)防烈度、基本風(fēng)壓及

15、建筑高度等條件確定，常規(guī)情況下長(zhǎng)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(jì)算），并根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（層高、建筑面層做法、平面規(guī)則性、是否轉(zhuǎn)換等）進(jìn)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(jìn)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(shí)候，用鋼量一般增加22.5 kg/。 3.本指標(biāo)適用于場(chǎng)地土類別為類，如為類場(chǎng)地應(yīng)略減，、類場(chǎng)