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文档简介
1、影响项目钢筋含量及混凝土用量的因素影响单个项目含钢量及混凝土用量的因素有多个方面,没有唯一的判断标准, 包括建筑方案、荷载情况、结构体系、地质情况及基础方案、计算方法的选用、 高强材料的应用、习惯构造做法等是其中的最主要因素。一、建筑方案1、平面长度尺寸当结构单元长度超过规范应设置伸缩缝的间距时,成为超长建筑。一般情况下,地下室及上部结构的长度超过规范设置伸缩缝的要求,但考虑 到永久分缝会给建筑功能及建筑维护带来不利的影响,设计时通过适宜的结构措 施(设置预应力钢筋、采用微膨胀混凝土、设置后浇带、加强板配筋等)、建筑 措施(顶层及外墙加强保温和隔热措施等)及施工措施,地下室及上部结构可以 考虑
2、不设永久缝。但是,超长建筑由于必须考虑混凝土的收缩应力和温度应力, 相对于非超长建筑主要对待的仅是荷载产生的应力,其单位面积用钢量显然要多 些。2、平面长宽比一般的,平面长宽比较大的建筑物,不论其是否超长,由于两主轴方向的动 力特性(也即整体刚度)相差甚远,在水平作用(风荷载或地震作用)下,两主 轴方向构件受力的不均匀性容易造成建筑物的扭转,为了防止建筑产生扭转破坏, 使得其单位面积用钢量相对于平面长宽比接近1.0的建筑物要多。特别对抗震设 防的高层建筑,当设防烈度为6、7度时结构单元长度和宽度比值不宜大于6, 当设防烈度为8、9度时结构单元长度和宽度比值不宜大于5。3、竖向高宽比高层建筑的高
3、宽比,是对结构刚度、整体稳定、整体倾覆、承载能力和经济 合理性的宏观控制,不是强条或必须遵守。超过高规第4.2.3条规定数值就 必须付出比常规更大的结构造价。针对高层建筑而言,高宽比大的建筑其结构整体稳定性不如高宽比小的建筑, 为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移,势必要设置较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度,这类构件的增多自然使得用钢量增多。4、立面形状高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收。结构的侧向 刚度宜下大上小,逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。避免竖 向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。竖向体型的规则性和均匀性,主要指外挑或内收程度以及竖向刚
4、度有否突变 等。如侧向刚度从下到上逐渐均匀变化,则其用钢量就较少,否则将增多,较典 型的有竖向刚度突变的设置结构转换层的高层建筑。建筑外立面宜简洁,如过多装饰线条或装饰构架,一方面增加结构的荷载, 另一方面造成连接的复杂。这两者都会引起结构含钢量的增加。5、平面形状平面宜简单、规则、对称,减少偏心;平面长度不宜过大,突出部分长度不 宜过大;不宜采用角部重叠的平面图形或细腰平面图形。避免扭转不规则和狭长、 凹凸不规则。平面凹凸较大或偏心较多的建筑,除了建筑物周长的增加引起材料的耗费外, 在水平荷载尤其是地震荷载的作用下,容易由于扭转造成脆性破坏,为此也需付 出增加含钢量的代价。若平面较规则、凹凸
5、少则用钢量就少,反之则较多,每层面积相同或相近而 外墙长度越大的建筑,其用钢量也就越多,平面形状是否规则不仅决定了用钢量 的多少,而且还可衡量结构抗震性能的优劣,从这点上分析得知用钢量节约的结 构其抗震性能未必就低。规范对建筑平面不规则的超限条件也作出了具体规定。一般情况下,对抗震 设防的高层建筑,当设防烈度为6、7度时平面突出部分长度不宜大于平面宽度 的0.35,突出部分长宽比不宜大于2,当设防烈度为8、9度时平面突出部分长 度不宜大于平面宽度的0.3,突出部分长宽比不宜大于1.5;另外,楼面凹入或开 洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在 扣除凹入或开洞后
6、,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一 边的楼板净宽度不应小于2m,避免楼板局部不连续。二、结构体系建筑物的总体结构体系可划分为两类分体系:竖向和水平分体系。水平结构 必须由竖向结构支撑。与建筑物的总高度相比,竖向分体系在一个方向或两个方 向的尺寸通常是不大的,因此它们本身不稳定,必须由水平结构来保持其稳定位1、竖向分体系多层和高层建筑抗侧力体系在不断的发展和改进,建筑高度也不断增高。现 在,多层和高层建筑结构体系大约可分为四大类型:框架结构、剪力墙结构、框 架-剪力墙结构和筒体结构,各有不同的适用高度和优缺点。框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系是多层及高层建筑中传统的、广为应
7、 用的抗侧力体系,对于住宅建筑较少使用筒体结构。框架结构体系当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构,并同时承受水平荷载 时,称其为框架结构体系。框架结构的抗侧刚度较小,水平位移大,适用于多层 及高度不大的高层建筑。框架结构的优点是建筑平面布置灵活。剪力墙结构体系利用建筑物的墙体作为竖向承重和抗侧力的结构,称为剪力墙结构体系。墙 体同时也作为维护及房间分隔构件。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制,一般 为38m。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平力作用下侧 向变形很小。墙体截面积大,承载力要求也比较容易满足。剪力墙的抗震性能也 较好,但自重较大,增加了基础工程的投资。采用剪
8、力墙体系,可以避免结构竖向构件在室内凸出,少占建筑空间,改善 建筑观感,还能为建筑设计及使用功能带来很大的灵活性和方便性。剪力墙布置 方式不同,对结构的抗震性能和结构造价有着很大的影响。墙率指楼层剪力墙截 面面积与楼层面积的比值,对结构刚度影响最为显著。为了减轻自重和充分利用 剪力墙的承载力和刚度,剪力墙的间距要尽可能做大些,如做成6m左右。当把墙的底层做成框架柱时,称为框支剪力墙。底层柱的刚度小,形成上下 刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,致使结构破坏。为 了满足地震区住宅建筑需要底层商场等大开间的需要,可做成部分剪力墙框支、 部分剪力墙落地的底层大空间剪力墙结构。框架-
9、剪力墙结构体系框架结构侧向刚度差,抵抗水平荷载能力较低,地震作用下变形大,但它具 有平面灵活,有较大空间、立面处理易于变化等特点。而剪力墙结构则相反,抗 侧力刚度、强度大,但显示了使用空间。把两者结合起来,取长补短,在框架中 设置一些剪力墙,就成了框架-剪力墙体系。采用什么结构体系对于工程造价关系重大,能做落地剪力墙的就不做框支转 换层,能使短肢剪力墙减少就尽量减少。高层住宅的每个单元,通常是利用楼梯、电梯及竖向管道井部位设置较多的 剪力墙,形成相对完整的筒体。剪力墙的特点是平面内刚度和承载能力较大,而平面外刚度和承载能力相对 很小,因而应尽量避免剪力墙平面外的弯矩。楼面梁不宜单侧垂直搁置于一
10、字形 剪力墙上。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应按规范要求采取措 施。在高层剪力墙结构中,剪力墙的数量既不能过多,也不能过少。如果剪力墙 的数量太多,就会使结构的刚度和重量都增大,这样不仅材料用量增加,而且地 震力也增大;反之,墙体数量过少,结构的变形过大,非结构构件容易损坏。所 以,剪力墙的数量应合理确定。大开间剪力墙结构与小开间剪力墙结构相比,结 构性能和经济指标都更合理。因此,在高层住宅的结构方案选择中,应优先考虑 这种结构型式。在满足规范限值要求的前提下,通过调整结构的墙率、侧向刚度、 扭转变形等指标实现。2、水平分体系在多层与高层建筑中,选择合理的楼盖体系不仅可改善整个结
11、构的力学性能, 还可降低造价。这是基于以下原因:1)在多层与高层建筑中,各竖向抗侧力结 构靠楼盖体系连接成为能共同工作的整体以抵抗水平力;2)楼盖结构多次重复 使用,其累计质量占建筑总质量的很大比例。降低楼盖质量,可大幅度减轻建筑 总质量,从而减轻地震作用;同时,还可降低墙、柱及基础的造价;3)降低楼 盖体系自身高度,不仅可降低层高,节约建筑空间,还可降低围护结构、管线材 料及施工机具的费用。因此,对于多层尤其是高层建筑而言,应选择整体性好、 刚度大、质量轻、高度小、满足使用要求并便于施工的楼盖体系。目前常见的钢筋混凝土楼盖体系主要有如有几种:普通钢筋混凝土梁板楼盖普通钢筋混凝土主次梁结构传力
12、路径明确,楼面的梁可根据使用功能灵活布 置,具有自重轻、楼面刚度大的优点。主梁与柱形成框架,具有良好的延性,可 作为抵抗风荷载和地震作用的抗侧力体系。施工简单,是目前使用最广泛的一种 楼盖结构形式。钢筋混凝土无梁楼盖无梁楼盖的荷载直接由板传至柱,因为没有梁,结构高度减小,可使用的空 间增加。其优点是可以减小层高,在结构总高度不变的情况下可增加楼层数量, 提高项目的经济效益;缺点是楼面开洞不灵活,楼盖自重大、材料使用增多,抗 震性能差,在地震区的应用受到一定限制。预应力混凝土无梁楼盖预应力混凝土结构是在普通钢筋混凝土结构的基础上发展起来的一种高效 的结构形式。通过对普通混凝土构件施加预应力,可改
13、善其挠度和裂缝,从而达 到减少构件截面尺寸、增加使用空间的目的。相应地,由于上述原因,它的楼面 刚度比普通钢筋混凝土结构小,且增加了一个施加预应力的工序,施工工期相对 延长;预应力钢筋作为重要的受力部件受到保护,楼板不允许随意开洞,因而楼 面的改造能力差。3、实例分析1F型建筑单体,10层,层高3m,建筑高度30m。a)剪力墙结构b)异形柱框架-剪力墙结构图3.2.1 F型建筑单体结构平面简图6度抗震设防,基本风压0.30kN/m2,剪力墙结构,一般剪力墙抗震等级四 级,短肢剪力墙抗震等级三级。异形柱框架-剪力墙结构,框架抗震等级四级,剪力墙抗震等级三级。表3.2.1 F型结构周期信息结构类型
14、振型号周期平动系数周期比TJT短肢剪力墙11.11640.890.8821.10060.9930.98280.12异形柱框架-剪力墙11.34920.660.821.30830.9931.07280.35表3.2.2 F型位移计算结果结构类型地震作用下楼层最大位移风荷载作用下楼层最大位移最大层间位移与平均层间位移的比值X方向Y方向X方向Y方向短肢剪力墙1/32931/28591/92311/46661.41异形柱框架-剪 力墙1/28131/26571/63011/34401.32表3.2.3 F型建筑单体结构体系钢筋及混凝土用量统计短肢剪力墙异形柱框架-剪力墙钢筋单方梁9.1112.60柱1
15、.90含量(kg/m2)板合计13.899.4632.45混凝土 (m3/m2)0.2297.659.3431.490.211短肢剪力墙结构刚度较大,钢筋及混凝土用量也相应较多。在满足规范限定 指标的情况下,选择刚度相对较小的异形柱框架-剪力墙结构体系,能够减轻结 构自重,减少地震作用,含钢量减少了 3.0%,混凝土单方含量减少了 7.9%。3、实例分析2花都祥荷项目,B1及B2型建筑单体,9层,层高3.15m,6度抗震设防, 基本风压0.50kN/m2。剪力墙结构,一般剪力墙抗震等级四级,短肢剪力墙抗震等级三级。异形柱框架-剪力墙结构,框架抗震等级四级,剪力墙抗震等级三级。框架结构,框架抗震
16、等级四级。a)剪力墙结构b)异形柱框架-剪力墙结构c)框架结构图3.2.2 B1型建筑单体结构平面简图a)剪力墙结构b)异形柱框架-剪力墙结构图3.2.3 B2型建筑单体结构平面简图表 3.2.4B1型结构周期信息结构类型振型号 周期 平动系数 周期比T/T111.18770.77短肢剪力墙2_1.00500.870.7830.92150.3611.15010.68异形柱框架-剪力墙2_1.01070.900.7730.88950.4311.97221.00框架21.65270.510.7531.48510.49表 3.2.5B2型结构周期信息结构类型振型号 周期平动系数周期比TJT111.2
17、8250.69短肢剪力墙21.10421.000.7931.01750.3111.22800.63异形柱框架-剪力墙2_1.07571.000.830.98690.3711.97221.00框架2_1.65270.510.7531.48510.49c)框架结构表3.2.6 B1型位移计算结果结构类型地震作用下楼层最大位移风荷载作用下楼层最大位移最大层间位移 与平均层间位X方.向Y方.向X方.向Y方.向移的比值短肢剪力墙1/32931/32291/33121/23511.4异形柱框架-剪 力墙1/25931/25711/36821/22431.37框架1/13511/15501/11341/10
18、471.27表3.2.7 B2型位移计算结果地震作用下楼层最大位移风荷载作用下楼层最大位移最大层间位移结构类型、土、土与平均层间位X方向Y方向X方向Y方向球竹e沽移的比值短肢剪力墙1/27441/34611/25841/23671.37异形柱框架-剪工1/24101/27931/28961/25091.36力墙框架1/14041/19121/12171/11581.48表3.2.8 B1及B2型结构体系钢筋及混凝土用量统计类别B1型B2型短肢 剪力墙异形柱框架-剪力墙框架短肢 剪力墙异形柱框架-剪力墙框架钢筋单方含量(kg/m2)梁11.8211.8417.1511.6911.3215.03柱
19、6.236.987.316.73墙16.048.7314.685.63板9.229.169.168.708.578.09合计37.0735.9633.2935.0732.8329.85混凝土 (m3/m2)0.2580.2500.2050.2450.2410.203采用短肢剪力墙、异形柱框架-剪力墙及框架结构体系,结构指标均能够满足规范要求。框架结构刚度最小,钢筋及混凝土用量最少。短肢剪力墙到异形柱 框架-剪力墙,重新调整了结构布置方案,修改计算模型,住宅功能不受影响。在满足规范限定指标的情况下,选择刚度相对较小的框架结构体系,能够减轻结构自重,减少地震作用,含钢量减少10.214.9%,混凝
20、土单方含量减少17.120.5%。采用框架结构,房间会出现凸出的框架柱,如果建筑专业能够处理好填充墙 与框架柱的关系,避免对使用的影响,对于多层及中高层住宅,框架结构是比较 合适的结构体系。当框架柱对建筑功能使用影响较大时,可以采用异形柱框架结构。由于异形 柱框架结构使用的房屋最大高度明显小于普通框架结构,需要在平面中增加一般 剪力墙,形成抗侧刚度较大的异形柱框架-剪力墙结构体系。与短肢剪力墙结构 体系相比,含钢量减少3.06.4%,混凝土单方含量减少1.63.1%。不同的建模方式对应不同的计算模型,不同的计算模型对应不同的设计原则 和设计参数,设计人员在选择建模方式时,应根据工程的实际情况选
21、取。三、基础方案当场地地质条件较好时,其基础用钢量就较少,相反则较多。建筑场地土质 差,浅层土承载力低,持力层埋深大,需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏形 基础,含钢量较大。一般来说,钢筋混凝土基础(包括混凝土桩)的配筋率并不高,但因其工程 量大,耗用的钢筋总量仍是巨大的。所以对基础采取什么形式,必须反复权衡, 能用浅基础时就不要用桩基,采用桩基时求短不求长,灌注桩配筋又有通长和二 分之一、三分之一桩长的节省办法。此外,采用加固软土地基新技术可以避免使 用钢筋混凝土桩,而进行桩一土复合基础的设计,则可减少桩的数量或桩长。为了保证高层建筑的整体稳定性,减轻地震作用对结构的损坏和破坏,规范 中对高
22、层建筑的基础埋深有一定的要求(天然地基为H/15,桩基础为H/18,其 中H为房屋高度)。在总高度及基础型式相同条件下,基础埋深对高宽比较大者 应抓紧,相反则可放宽;对地下室面积仅是塔楼投影面积者应抓紧,相反有裙房 且地下室面积远大于塔楼投影面积者则可放宽。多高层住宅结构基础设计中常见的要点如下:多高层建筑地下室外墙,混凝土强度等级宜采用C30,有利于裂缝控制;外 墙上部首层柱的混凝土强度即便为C60,因为柱在地下室已与外墙形成T形柱, 可使柱的轴压比远小于限值要求,可按T形截面偏心受压计算配筋。无上部结构 柱相连的地下室外墙,如地下车库外墙,支承顶板梁处不宜设附壁柱,因为附壁 柱使得此处墙为
23、变截面,易产生收缩裂缝。不设附壁柱顶板梁在墙上按铰接考虑, 此处墙无需设暗柱。地下室内外墙除了上部为框剪结构或外框架-内核心筒结构的剪力墙延伸者 外,在楼层不需要设置暗梁,所有剪力墙在基础底板均不需要设置暗梁。位于电梯井筒区域的承台,由于电梯基坑和集水井深度的要求,常常需要局 部下沉,按照常规做法,处于该区域的承台应局部降低,若该联合承台面积较小, 可采用改进措施,即将整个承台均下降,承台顶面标高降低至电梯基坑顶面。该 做法不仅避免了常规做法构造和施工复杂的缺点,而且不存在局部承台较厚,需 要配置较大规格钢筋的不利局面。但对于承台面积较大的情况,仍建议按照常规 方法设计。消防电梯的集水井应与建
24、筑专业协调,尽量将其移至承台以外的区域, 通过预埋管道连通基坑和集水井,按此方法处理,可大大简化承台设计和施工难 度。类似的设计方法可在设计中灵活采用,不仅节省钢筋,还减少混凝土用量。基础厚板的中间没有必要配置一层钢筋网。四、荷载取值建筑结构在使用和施工过程中所受到的各种直接作用称为荷载。另外,还有 一些能使结构产生内力和变形的间接作用,如温度变化、地基变形或地震等引起 的作用。本节所指的荷载作用包括直接作用及间接作用。结构设计人员在进行建 筑结构设计时,首先应进行荷载的计算,取其代表值,荷载确定后,才能根据其 大小和作用形式计算结构的内力,然后再进行构件计算。因此不言而喻,荷载取 值是否正确
25、、合理,直接关系到整个工程的含钢量是否正常。1、恒、活载建筑的自重荷载、楼(屋)面活荷载及屋面雪荷载应按现行国家标准建筑 结构荷载规范(2006年版)(GB 50009-2001 )和全国民用建筑工程设计技 术措施/结构/结构体系(2009年版)取值,不应随意加大。附加恒荷载应按建筑 大样详细计算,楼(屋)面活荷载的取值,对于一些特殊功能的建筑,比如商住 楼的裙楼作为大型超市,已经不属于规范所列的商店范畴,大型超市形式灵活, 功能齐全,商品和人员的流通量比较大,如果活荷载仍取值3.5kN/m2,将不能满 足超市正常的经营。这种情况下,应会同甲方共同测算活荷载的取值。其它诸如 地下室车道、自动扶
26、梯、设备机房、室外地下室顶板和屋面花园的覆土厚度、游 泳池的水深等,当有特殊使用要求时,需要提供取值依据。多高层住宅结构设计中荷载取值常见的要点如下:对于建筑结构荷载规范(2006年版)(GB 50009-2001 )第4.1.2条可折 减的项目,应按所列系数折减。消防车的荷载取值应区分用于主梁、次梁和楼板 的计算。区分恒荷载和活荷载,活荷载分项系数大。例如厨房、卫生间的填充、隔断 材料按恒荷载输入计算。填充墙开窗门洞处,应尽量精确选取线恒载,不得随意加大。尽量采用轻质材料,减轻结构自重。高层建筑室内填充墙宜采用各类轻质隔 墙。在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系,主要的土建结构造价(包括
27、 楼板、外墙、内墙、梁、基础结构体系等)比传统砖石混凝土体系的土建结构造 价降低10%,建筑工程的总造价降低4.27%。而GRC (玻璃纤维增强水泥的简 称)轻质墙板容重为6.0kN/m3,仅相当于同厚度粘土砖砌体面密度的1/3,大大 减少了结构荷载,降低了整个建筑梁、柱及基础的截面积和含钢量。地下水的设防水位应取建筑物设计使用年限内(包括施工期)可能产生的最高水位。如果岩土工程勘察报告中没有提供地下水的最高水位时,地下水设防水 位可取建筑物的室外地坪标高。当设置地下车库时,设防水位可以取首层车道入 口处的标高。2、风荷载和地震作用建筑单体所在地区的抗震设防烈度、风荷载按照规范要求确定。设防烈
28、度越 高,含钢量越大;风荷载越大,含钢量也相应增加。通过岩土工程勘察,取得地 质资料,为工程设计提供依据。建筑含钢量存在地区之间的差异,控制含钢量必 须结合区域实际情况,在满足宏观环境要求的前提下进行。比较建筑含钢量应在 相等或相近的自然条件下进行,否则将无法得出准确答案。结构承载力计算时,基本风压应按现行国家标准建筑结构荷载规范(2006 年版)(GB 50009-2001)的规定采用,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。抗震设防的所有建筑应按现行国家标准建筑工程抗震设防分类标准GB 50223确定其
29、抗震设防类别及其抗震设防标准。结构承载力计算时,按照现行国 家标准建筑抗震设计规范GB 50011-2010的规定采用。建筑结构的最大高度和高宽比区分为A级和B级高度,尽量满足A级高度。 框架结构高度尽量控制在30米,超出时必须提高结构抗震等级。框架剪力墙结 构高度尽量控制在60米,超出时框架必须提高结构抗震等级。剪力墙结构和框 支剪力墙结构高度尽量控制在80米,超出时必须提高结构抗震等级。尽量避免 采用短肢剪力墙和异型柱,其抗震等级比普通剪力墙和矩形柱严格。3、实例分析1H型建筑单体,10层,建筑高度30m,6度抗震设防,剪力墙结构。表3.4.1H型建筑单体填充墙材料变化钢筋及混凝土用量统计
30、类别轻质填充墙容重(11kN/m3)灰砂砖填充墙容重 19kN/m3)钢筋9.209.59单方墙16.9116.91含量板8.148.14(kg/m2)合计34.2434.63混凝土 (m3/m2)0.2460.246翠城花园17栋,26层,建筑高度74.36m, 7度抗震设防,剪力墙结构。表3.4.2翠城花园17栋填充墙材料变化钢筋及混凝土用量统计类别轻质填充墙灰砂砖填充墙容重(11kN/m?)容重(19kN/m3)标准层梁12.6614.27柱0.220.23钢筋单方含量(kg/m2)墙21.1121.14板8.448.44合计42.4444.08混凝土 (m3/m2)0.2870.287
31、填充墙由轻质砌块改为灰砂砖,H型建筑单体底层剪力墙轴压比增加1319%,翠城花园17栋底层剪力墙轴压比增加812%,均能满足规范限制要求。 H型建筑单体恒载产生的总质量由2325.952t增加至2699.828t,增幅16.1%;翠 城花园17栋恒载产生的总质量由22416.041t增加至24861.674t,增幅10.9%, 直接影响基础工程的造价。上部结构除局部短肢剪力墙配筋计算配筋增加外,大 部分墙体仍为构造配筋,墙体含钢量变化不大。部分梁支座面筋及跨中底筋增加 1020%,箍筋计算值增加1030%,悬挑梁配筋增加明显。但由于钢筋直径级差, 实际增加的钢筋比理论计算配筋值少,H型建筑单体
32、增加4%,翠城花园17栋增 加12.7%,建筑物高度越大,含钢量变化的幅度越大。3、实例分析2林二二二非二二* 二二牛二二二二#二11II11II11IL r J_l -!- 一一IJ r-1- 一一Lr一iiHH-Lr一一 二 -!- - -图3.4.1地下室顶板消防车道结构平面简图当楼板跨度较大及板顶面有覆土时,在设计中应考虑多台消防车轮压的共同 作用及轮压在覆土层中的扩散影响。根据全国民用建筑工程设计技术措施/结 构/结构体系(2009年版)表F.2-2,本工程地下室楼板顶面覆土层1.0m厚,消防 车活荷载取24.4kN/m2,按照建筑结构荷载规范(2006年版)(GB 50009 20
33、01) 第4.1.2条,双向板楼盖的梁、柱和基础折减系数取0.8。分别对楼板、梁、柱及 基础取不同值进行分步计算,取相应的计算结果对各构件配筋。表3.4.3消防车梁柱荷载折减钢筋及混凝土用量统计荷载折减荷载未折减M梁50.6257.68钢筋钟/板3.523.7127.6827.68含量合(kg/m2)、:计81.8289.07混凝土 (m3/m2)0.3530.353消防车荷载折减后,梁柱含钢量减少了11.8%,可见,根据规范合理取值,细化设计,是控制含钢量的基本要求。五、计算方法在结构体系明确之后,选取不同的计算方法对结构的混凝土及钢筋用量有着 不同的影响。板的计算配筋有两种,弹性理论和塑性
34、理论。第一种方法视混凝土为弹性体, 按弹性理论的方法求解板的内力与变形,双向板按弹性理论设计偏于安全。第二 种方法视混凝土为弹塑性体,按塑性理论的分析方法求解板的内力和配筋。混凝 土为弹塑性材料,因而双向板按弹性理论的分析方法的计算与试验结果有较大差 异。双向板是超静定的结构,在受力过程中将产生塑性内力重分布,因此考虑混 凝土的塑性性能求解双向板问题,从而符合双向板的实际受力状态,从而获得较 好的经济效益。按混凝土结构设计规范第5.3.1与5.3.2条规定,楼板可以使 用塑性理论来计算,同时应满足正常使用极限状态的要求或采取有效措施。按弹性理论计算的双向板,当板的短向跨度大于3m时,可将板在两
35、个方向 各分为三个板带,边板带宽为短跨的1/4,中间板带为短跨的1/2。中间板带按计 算配筋,边板带按相应中间板带的一半配置,且每个板带内的钢筋不少于三根; 当板的短向跨度小于3m时,不分板带,按计算配筋。跨中受力钢筋小跨度方向 在下,大跨度方向在上。除地下室和天面(屋面)等露天或潮湿环境下的楼板,可采用塑性板进行配 筋计算。支座与跨中弯矩比值P取1.8。人防板可采用塑性计算方法。六、高强材料1、高强混凝土混凝土强度对用钢量的影响要看情况:第1种情况如量大面广的住宅建筑, 绝大部分梁板是不到1%的配筋率的,提高混凝土强度对降低含钢量几乎没什么 影响,特别对于大量的小跨度梁板还会有很大的副作用,
36、如用钢量和水泥用量同 步增加导致造价提高;另外,由于混凝土材料脆性增加,容易产生收缩裂缝而引 发房屋质量问题。第2种情况主要是一些大跨度公共建筑和承受重荷载的梁,如 大间距柱网的超市和商场建筑、多层工业厂房和做覆土绿化的地下室顶板等,配 筋率常远超1%,采用较高强度混凝土可适当降低含钢量和避免超筋发生。C60高强混凝土已在一些工程中应用并取得了良好效果,柱截面减小了 35%40%,增加了房屋的有效使用面积,降低了结构自重,减少了基础工程造 价。对于构造配筋的框架柱,其配筋量也相应降低。2、高强钢筋HRB335与HRB400级钢筋强度设计值f分别为300和360N/mm2, HRB400 与HR
37、B335级钢筋强度设计值之比为360/300=1.2, HRB400级钢筋目前的市场 价格比HRB335级钢筋略高,综合价格比约为1.05。若将强度低的HRB335级钢 筋改为强度较高的HRB400级钢筋用于建筑,则可节省钢材约 14%(1.2T.05-1=14%),这是降低含钢量最直接的措施。不管楼板是构造配筋还是计算配筋,采用HRB400钢筋可降低用钢量。对于高层建筑的柱,纵向钢筋建议采用HRB335甚至HRB400级钢筋,尽量 避免采用HPB235级钢筋。根据规范第6.3.8条第1款注,采用HRB400级热轧 钢筋时,柱截面纵向钢筋最小总配筋率减小0.1%。七、构造做法(1)板楼板厚度的取值首先取决于板跨及板上的作用荷载,对于高层建筑结构来说, 还有许多其他方面的宏观控制意义,比如筒体内及其周边,由于筒体是主要抗侧 力构件,加之筒内开洞多,其楼板厚度必须增厚;又如结构的首层、屋面层、转 换层上下楼层等,为了使整体结构嵌固端成立,竖向刚度不产生突变,或者控制 层间相对位移等,都需将上述
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