摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的含鋼量會影響工程的總造價，在進(jìn)行工程建筑時，控制建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量是一個重要的問題，它使建筑設(shè)計更加的科學(xué)合理。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不同的區(qū)域、不同的建筑都會影響結(jié)構(gòu)含鋼量的大小。本文將理論與實踐結(jié)合起來，對比分析建筑結(jié)構(gòu)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(jìn)程度等因素，提出了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中節(jié)省含鋼量的方法。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；含鋼量；方法
1引言
房地產(chǎn)建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展加強(qiáng)了對建筑材料合理使用和科學(xué)規(guī)范要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計市場的競爭日趨激烈，甲方將含鋼量的多少作為選擇設(shè)計單位的優(yōu)先條件�，F(xiàn)在許多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)該把避免浪費和優(yōu)化設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計的全程角度考慮，結(jié)構(gòu)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(shè)計出更為安全更為經(jīng)濟(jì)的建筑。在建筑材料中，結(jié)構(gòu)含鋼量的高低控制著工程建設(shè)的總成本，它影響著后續(xù)工程造價的估算，而結(jié)構(gòu)的主體部分約占總造價的50%。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不同的區(qū)域、不同的建筑都會影響結(jié)構(gòu)含鋼量的大小，追求以最少的成本得到最安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的結(jié)構(gòu)是開發(fā)商共同的目標(biāo)。
2影響建筑結(jié)構(gòu)中含鋼量的主要因素
2.1復(fù)雜的建筑平面形狀和地震烈度。復(fù)雜的建筑平面設(shè)計會影響建筑含鋼量大小。復(fù)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在設(shè)計時應(yīng)盡量增加含鋼量，同時，凹凸面的設(shè)計會提高對建筑材料的要求，例如，建筑結(jié)構(gòu)的采光和保溫都要考慮到結(jié)構(gòu)的平面形狀，這樣不但增加了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計成本，還增加了對建筑結(jié)構(gòu)含鋼量的控制難度。建筑結(jié)構(gòu)因地震強(qiáng)度的不同而不同。建筑設(shè)防烈度范圍在Ⅶ度和Ⅷ度時，結(jié)構(gòu)所承受的地震作用會相差約40%，而不同地區(qū)的建筑其結(jié)構(gòu)設(shè)計也不相同，在地震頻繁、震害較大的地區(qū)，建筑物的含鋼量顯著的高。一般來說，地震頻發(fā)地區(qū)的建筑較沒有地震的地區(qū)考慮的因素比較多，設(shè)計和含鋼量也相對嚴(yán)格。建筑結(jié)構(gòu)會因不同類別的建筑場地而不同，相應(yīng)承載力的不同會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)含鋼量的不同，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須根據(jù)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(jié)構(gòu)的高度。合理的控制建筑物的高度關(guān)系到結(jié)構(gòu)含鋼量的大小。城市化進(jìn)程的推進(jìn)、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(qiáng)度的大小，也間接的控制了結(jié)構(gòu)含鋼量的多少。對于地下室的建造，應(yīng)該根據(jù)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(yīng)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(zhuǎn)問題。另外，應(yīng)該注意適當(dāng)減少高層建筑中的剪力墻數(shù)量，在水平布置的構(gòu)件中應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)重要構(gòu)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(jī)實現(xiàn)，但是實際建筑物的含鋼量會大于計算模擬的結(jié)果。
2.3控制使用的材料。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼筋主要功能是承重，所以在設(shè)計時盡量減少其他建筑材料的使用，從而減少結(jié)構(gòu)的含鋼量。結(jié)構(gòu)材料的使用應(yīng)優(yōu)先考慮高強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jié)點過密以致混凝土不密實的質(zhì)量問題。在科技進(jìn)步與發(fā)展和新型建筑材料不斷涌現(xiàn)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(shè)計從始至終遵循強(qiáng)柱弱梁的原則，利用有利因素規(guī)避不利因素，通過整體設(shè)計完善整個建筑，合理的控制結(jié)構(gòu)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(jù)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(zhì)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(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際情況，選擇性價比高的鋼筋才能合理的控制結(jié)構(gòu)的含鋼量。
3工程實例分析
一個小區(qū)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(biāo)準(zhǔn)層來進(jìn)行分析
3.1在建筑結(jié)構(gòu)體型設(shè)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(cè)的建筑連接起來，整個結(jié)構(gòu)的布置很不規(guī)則，受力比較復(fù)雜，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，中間部位比較單薄，承載力會不足，通過與建筑方的協(xié)調(diào)進(jìn)行了一定的調(diào)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(dāng)數(shù)量的墻體和結(jié)構(gòu)的墻體剛度。目前，設(shè)計單位主要使用的軟件為PKPM，其中有很多參數(shù)需要進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)的合理性直接影響計算結(jié)果的真實性。比如，地震信息中周期的折減系數(shù)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(shè)計人員實際測量考察，并按照規(guī)范最小配筋率進(jìn)行設(shè)計的。非加強(qiáng)區(qū)200厚剪力墻水平筋為準(zhǔn)8@200，加強(qiáng)區(qū)200厚和250厚剪力墻水平筋為準(zhǔn)10@200，豎向筋為準(zhǔn)8@200，梁配筋將30層分為9段進(jìn)行設(shè)計。合理控制后的含鋼量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2所優(yōu)化后的含鋼量變少了，節(jié)約了資源，減少了成本。
4控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中含鋼量的方法分析
4.1與實力高、信譽高的設(shè)計單位合作。開發(fā)商一般會選用實力高和信譽高的設(shè)計單位，這樣的單位效率高，容易設(shè)計出符合開發(fā)商品味的建筑設(shè)計圖，并且在符合要求的前提下最大限度的控制建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量。建筑設(shè)計形狀的不同直接影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，外凹和內(nèi)斂會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)兩個方向的剛度不均勻，直接影響結(jié)構(gòu)的配筋。4.2根據(jù)計算結(jié)果確定含鋼量。對于柱的配筋，設(shè)計人員在配筋的時候應(yīng)該了解掌握混凝土的造價和混凝土的強(qiáng)度，分析科學(xué)合理的軸壓比，使大部分柱配筋都是依靠構(gòu)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(yīng)該達(dá)到抗震規(guī)范設(shè)計規(guī)定的指標(biāo)。對于剪力墻配筋，應(yīng)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(shù)，應(yīng)該根據(jù)計算和最小配筋率來進(jìn)行確定。在進(jìn)行多層磚混住宅設(shè)計時，設(shè)計磚墻上的梁參考非框架的梁結(jié)構(gòu)，從而減輕相關(guān)工作人員的工作量。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的條令，沿梁的腹板高度設(shè)置構(gòu)造鋼筋，且每個側(cè)面的鋼筋總截面應(yīng)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(jù)，當(dāng)混凝土表現(xiàn)為彈性性質(zhì)時，采用彈性理論來計算變形及其內(nèi)力的大��；當(dāng)混凝土表現(xiàn)為塑形性質(zhì)時，根據(jù)塑形理論進(jìn)行計算。
5結(jié)束語
科學(xué)合理地對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，能夠最大限度控制結(jié)構(gòu)的含鋼量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的含鋼量會影響工程的總造價，在進(jìn)行工程建筑時，控制建筑結(jié)構(gòu)的含鋼量是一個重要的問題，它使建筑設(shè)計更加的科學(xué)合理。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼筋主要功能是承重，所以在設(shè)計時盡量減少其他建筑材料的使用，從而減少結(jié)構(gòu)的含鋼量。
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