一般民用建筑设计用钢量控制方法研究_论文发表__墨水学术,论文发

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:231

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　　一般民用建筑设计用钢量控制方法研究
　　秦思耀杨先科
　　广西桂林建筑设计研究院广西桂林541002
　　摘要：建筑结构设计原则是：在安全、符合现行国家规范前提下，做到经济合理。作为结构设计师总是希望越安全越好，但作为投资方总是希望成本越低越好。建筑单位面积用钢量是目前工程建设有关方相当关心的一个重要经济技术指标,也是设计单位方案投标时的一个重要指标。本文阐述了影响民用建筑设计用钢量的因素及控制方法,以期提高有关设计人员控制建筑用钢量,进而控制建筑造价的意识。
　　关键词：民用建筑，设计，用钢量，控制
　　建筑物单位面积用钢量的大小不仅反映出设计人员的技术水平,更重要的是成为项目业主最为关注的指标,它将直接影响项目的投资效益。对此设计方应给予充分的理解和配合。结构设计中在保证结构安全,各项配筋构造符合规范要求的前提下,如何减少用钢量,或者说如何使单位面积用钢量控制在一定的范围空间内，这个问题不仅是建筑设计师的职责，更是衡量建筑企业的市场竞争力的标志。在签署委托合同时,内行的投资方往往提出对用钢量的限制条款,俗称“限额”设计,笔者认为只要该限量合理科学,就不应认为是苛刻条件,客观上还可以使设计者更精心地完成设计。
　　一、影响用钢量因素
　　影响用钢量的因素很多，大概有以下几种：结构类型，如：砖混、框架、框剪、剪力墙等；基础类型，如：条基、片筏、梁筏、桩筏等；抗震级别，与本地抗震设防烈度、地震加速度、场地土类别、建筑物类别相关；建筑物层数，多层、高层、超高层；建筑各层平面布局，是否有人防地下室？是否采用框支剪力墙？平面布局是否规整？
　　只用用钢量来衡量，无法涵盖上述各因素的影响。但如果只是概而论之，再加上具体修正，也能反映出结构设计的经济合理性。根据各种结构类型不同分述如下：
　　1.1砖混结构
　　砖混结构钢筋主要用于以下结构构件：现浇板（卫生间、厨房、阳台、现浇板带）；现浇受力梁（包括悬挑梁）；现浇构造柱；现浇圈梁；配筋砖砌体；预制板及墙体内构造、锚拉钢筋。
　　如果建筑平面合理，符合抗震要求，就能减少构造柱、配筋砖砌体的数量，降低用钢量，反之，建筑平面凸凹不平，墙体无法贯通，为满足抗震验算势必要多设构造柱、配筋砖砌体，造成用钢量的大幅上升也不足为怪，甚至可以超过30公斤/m2。
　　如：一个商住小区，砼条基，埋深三米，底层楼板为现浇架空层（底层每套房内有一个房为预制板，在架空层模板折除后封起来），构造柱较多，带观景阳台（面积折半），客厅较大，开间4.5米（板厚12cm),其它楼层板10cm，屋面坡层面（42%可计算面积）双层双向配筋板12cm，卧室和客顶窗带飘窗和空调板（算不了面积）.三室两厅两卫套型为主，钢筋含量达到36kg/m2。
　　1.2现浇钢筋砼结构（一般民用建筑）
　　现浇钢筋砼结构的用钢量和所采用的结构形式、建筑物高度、抗震设防烈度、地震加速度、场地土类别、抗震构件的设防级别、轴网（开间）尺寸、填充墙自重、是否有人防地下室、是否有转换层相关。
　　二、控制用钢量措施
　　2.1建筑结构材料
　　随着我国工业生产和城市建设的发展，一些新型的建筑材料也随着市场需要大量的产生，这为工程建设多方面的选择建筑材料提供了便利。
　　在结构材料中，高强度混凝土、冷轧带肋、冷轧扭等已经普遍使用，新三级钢筋以及型钢等也已经在工程中使用，冷轧(扭)带肋钢筋虽说只在一般的现浇板中使用，但也使楼板的用钢量减少，新三级钢筋、型钢在结构的抗侧力体系中使用，将使结构的用钢量更加减少。
　　采用Ⅲ级钢及冷轧双翼变形钢筋（或冷轧变形钢筋）。其对降低含钢量有着非常有效的作用，而且这些钢筋的价格比普通钢筋价格增加并不是太高。由于按目前规范最小配筋率计算，冷轧双#p#副标题#e#翼变形钢筋对荷载及板跨较大的板，其优越性较为显著，对住宅楼层内跨度较小的板，节省钢材的效果不明显。因此，应区分使用。梁、柱、地下室底板尽量采用HRB400钢筋；现浇楼板推广采用冷带肋钢筋；首层人防楼面采用预应力钢筋。
　　总之，对建筑结构材料来说，随着建筑高度的增加，结构面积占去建筑使用面积的比例愈来愈大，为了改善这一不合理状况，采用强度高的混凝土和高强度的钢材已势在必行。房屋越高，建筑自重越大，引起的水平地震作用越大，对竖向构件的地基造成的压力也越大，从而带来一连串的不利影响。因此,目前在高层建筑中，已大量推广应用轻型隔墙、轻质外墙板，以及采用陶粒、火山渣等为骨料的轻质混凝土，以减轻建筑自重。而这些也都能减少混凝土结构的用钢量。
　　2.2结构体系
　　抗震设防的高层建筑平、立面宜简单、规则、对称；不宜采用不规则、特别不规则的结构体系；宜避免采用错层，转换层、加强层、连体、大底盘多塔楼等复杂结构体系；不应采用严重不规则的结构体系。建议尽量少采用无角柱转角窗、坡屋面、大于8m的柱网等结构形式。
　　在多层建筑中，结构的荷载，主要是以重力为代表的竖向荷载。高层建筑层数多，总重大，每个竖构件所负担的重力荷载很大，而且水平荷载又在竖向构件中引起较大的弯矩、水平剪力和倾覆力矩，所以高层建筑一般都采用钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构等等，超高层建筑则采用钢结构、混凝土-钢混合结构或型钢混凝土结构。新规范对抗震设计提出了更高的要求。
　　建筑方案应采用合理的柱网尺寸和竖向布置方案。建筑师不能不顾具体情况，一味提出采用大跨度的柱距和不必要的竖向抗侧力构件转换等要求。此外，采暖、通风、给排水电力及建筑物的竖向运输设备等服务设施对结构设计在某些情况下也会有重大影响，如高层建筑中的电梯井的布置和利用、音乐厅的音响和采光等问题。这就要求建筑设计对结构设计与空间形式和服务需求同时考虑，从而达到优化整体设计和降低用钢量的目的。
　　2.3荷载取值
　　建筑结构的设计，除了合理的结构体系外，荷载是结构设计中的一个主要因素，荷载设计取值的合理性对建筑结构的安全和经济性的影响特别明显。建筑结构的竖向荷载主要是恒载(结构自重)和活载(使用荷载)。
　　风荷载选取某市各镇区10年、50年、100年重现期的风压值分别不低于0.35KN/m2、0.55KN/m2、0.65KN/m2。基本风压的重现期与设计使用年限应一致。但安全等级为一级或高度超过60m的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。
　　首层楼面宜考虑施工荷载≥10KN/m2。构件承载力验算时，施工荷载的分项系数可取1.0。地下室顶板考虑园林设计，若无特别覆土厚度要求时，一般按1.0m厚考虑，土的容重取16KN/m3，活荷载按3.5KN/m2，消防车道按地沟做盖板处理方式，总荷载与有覆土时相同。
　　建筑结构的恒载在计算时要充分考虑使用功能。目前房地产开发前景广阔，但是开发楼盘的使用功能往往是一个未知数，既就是商品住宅也要考虑装修面层的做法，水泥地面、水磨石、地板砖(湿铺：水泥沙浆粘贴；干铺：细石混凝土加水泥浆粘贴)、木地板、大理石、花岗岩等等应有尽有，怎样选定合理的荷载取值要充分的了解市场需要，不能盲目选用大值，这样才能使设计安全可靠经济适用。在建筑结构计算时要合理的考虑使用荷载组合,使得使用荷载合理有效,结构在设计合理使用年限内处于安全状态。
　　三、结束语
　　为了减少结构用钢量，必须对建筑方案和结构设计进行综合考虑。同时在结构设计时，必须注重概念设计，正确理解规范，采用合理的计算模型、设计荷载、参数和构造措施，才能达到经济合理的含钢量。
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