工程各個(gè)階段如何減少鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量
從方案設(shè)計(jì)開始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)盡早參與到方案設(shè)計(jì)中,要在平面布置,、立面造型、柱網(wǎng)尺寸等方面提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師的建議和要求,，以求在后期的施工圖設(shè)計(jì)中為降低結(jié)構(gòu)用鋼量掌握主動(dòng)權(quán),。
方案設(shè)計(jì)應(yīng)該控制以下要點(diǎn)：
建筑物的體量，包括平面尺寸,，柱網(wǎng)尺寸,，層高,，總高度等因素，決定了結(jié)構(gòu)的形式,，因而也就決定了結(jié)構(gòu)的造價(jià)范圍,。
1.1 建筑平面布置上力求方正，盡量避免出現(xiàn)平面不規(guī)則,，控制平面長(zhǎng)寬比,，房間(板塊)分隔不要相差太大。
1.2 建筑物的體型規(guī)整,，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和水平承載力沿高度宜均勻變化,，層高相差不要太大。
1.3 立面上盡量少作一些通過鋼筋累積起來的復(fù)雜構(gòu)架,、外凸較大的線條大樣等,。
對(duì)抗震及提高承載力沒有作用的構(gòu)件，建議通過配色或者簡(jiǎn)約的線條來實(shí)現(xiàn)美觀或者通過設(shè)計(jì)一些二次裝修的玻璃幕墻,、玻璃頂棚,、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架來完善建筑的功能和保持造型的新穎。
1.4 采暖,、通風(fēng),、給排水、電力及建筑物的豎向運(yùn)輸設(shè)備等服務(wù)設(shè)施對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在某些情況下也會(huì)有重大影響,。
絕密措施 ② / 結(jié)構(gòu)布置
2.1 合理選擇結(jié)構(gòu)體系,，高烈度區(qū)可采用“隔震”“耗能減震”技術(shù)
應(yīng)根據(jù)建筑平面布置、豎向布置和使用功能要求合理選擇結(jié)構(gòu)體系,。
2.2 結(jié)構(gòu)布置
影響建筑物結(jié)構(gòu)用鋼量的因素,，首先是建筑物的體型，其次是柱網(wǎng)尺寸,、層高以及主要抗側(cè)力構(gòu)件所在位置等,。
2.2.1 控制平面長(zhǎng)度尺寸，合理設(shè)縫
即結(jié)構(gòu)單元是否超長(zhǎng),，當(dāng)建筑物較長(zhǎng),，而結(jié)構(gòu)又不設(shè)永久縫時(shí)就成為超長(zhǎng)建筑。超長(zhǎng)建筑由于必須考慮混凝土的收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力,，它相對(duì)于非超長(zhǎng)建筑,，其單位面積用鋼量顯然要多些。
2.2.2 控制平面長(zhǎng)寬比
平面長(zhǎng)寬比較大的建筑物,，不論其是否超長(zhǎng),，由于兩主軸方向的動(dòng)力特性相差甚遠(yuǎn)，在水平力作用下,，兩向構(gòu)件受力的不均勻性造成配筋不均,。
2.2.3 控制豎向高寬比
這主要針對(duì)高層建筑而言,，為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，勢(shì)必要設(shè)置較剛強(qiáng)的抗側(cè)力構(gòu)件來提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,，這類構(gòu)件的增多自然使得用鋼量增多,。
2.2.4 豎向體型應(yīng)規(guī)則和均勻
即外挑或內(nèi)收程度以及豎向剛度有否突變等。
2.2.5 平面形狀應(yīng)規(guī)則
若平面形狀較規(guī)則,，凸凹少則用鋼量就少,，反之則較多，平面形狀是否規(guī)則不僅決定了用鋼量的多少,，而且還可以衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)劣,，從這點(diǎn)分析得知用鋼量節(jié)約的結(jié)構(gòu)其抗震性能未必就低。
2.2.6 柱網(wǎng)尺寸應(yīng)均勻
包括柱網(wǎng)絕對(duì)尺寸及其疏密程度,。它直接影響到梁板樓蓋的結(jié)構(gòu)布置,。
2.2.7 控制層高
對(duì)于高層建筑而言。層高與用鋼量之間很難確定某種關(guān)系,，換言之不能肯定層高對(duì)用鋼量的影響究竟有多大,。有資料表明：層高每下降10厘米，工程造價(jià)降低1%左右,，墻體材料可節(jié)約10%左右,。
2.2.8 抗側(cè)力構(gòu)件位置
剛度中心與質(zhì)量中心相重合或靠近，或者抗側(cè)力構(gòu)件所在位置能產(chǎn)生較大的抗扭剛度,，結(jié)構(gòu)的抗扭效應(yīng)小,，因而結(jié)構(gòu)整體用鋼量就少，反之則多,。
2.3 采用新型樓蓋體系
樓蓋體系是建筑結(jié)構(gòu)的基本組成部分之一,，其重量占整個(gè)房屋重量的22%左右。樓蓋結(jié)構(gòu)多次重復(fù)使用,，其累計(jì)質(zhì)量占建筑總質(zhì)量的很大比例,。目前，國(guó)內(nèi)外常見的鋼筋混凝土樓蓋體系有如下幾種：
① 現(xiàn)澆梁板式樓蓋,；
② 井字樓蓋,；
③ 無梁樓蓋；
④ 預(yù)應(yīng)力框架扁梁密肋樓蓋,；
⑤ 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無梁樓蓋,。
鋼筋用量最少的是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無梁樓蓋、其次是預(yù)應(yīng)力框架扁梁密肋樓蓋,，鋼筋用量最多的是井字樓蓋和現(xiàn)澆梁板式樓蓋。近年出現(xiàn)了許多新研制的樓蓋系統(tǒng),，鋼筋用量減少10%~30%,。
2.4 梁布置時(shí)不必每幅墻下都布置梁
有時(shí)一些小板塊上的隔墻,，即使把隔墻荷載等效為板面荷載，其計(jì)算結(jié)果也是構(gòu)造配筋,。
絕密措施 ③ / 結(jié)構(gòu)布置
3.1 結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)和柱的單雙偏壓計(jì)算模式等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)含鋼率有較大影響,，應(yīng)認(rèn)真結(jié)合規(guī)范和具體工程情況進(jìn)行選擇。
3.2 計(jì)算振型數(shù)應(yīng)合理
用來判斷參與計(jì)算振型數(shù)是否夠的重要概念是有效質(zhì)量系數(shù),，《高層建筑選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第5.1.13 條規(guī)定B級(jí)高度高層建筑結(jié)構(gòu)有效質(zhì)量系數(shù)應(yīng)不小于0.9 ,，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.2 條條文說明中建議有效質(zhì)量系數(shù)應(yīng)不小于0.9。一般來講當(dāng)有效質(zhì)量系數(shù)大于0. 9 時(shí),，基底剪力誤差小于5% ,，所以滿足規(guī)范要求即可沒有必要過多增加振型數(shù)，使計(jì)算用時(shí)增加和計(jì)算書增厚,。
3.3 周期折減系數(shù)
周期折減系數(shù)的取值直接影響到豎向構(gòu)件的配筋,，如果盲目折減，勢(shì)必造成結(jié)構(gòu)剛度過大,，吸收的地震力也增大,，最后柱配筋隨之增大。
3.4 偶然偏心
《高規(guī)》規(guī)定,，高層建筑在計(jì)算位移比時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響,、計(jì)算單項(xiàng)地震作用時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響。
3.5 雙向地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
《高規(guī)》規(guī)定質(zhì)量與剛度分布明顯不對(duì)稱,、不均勻的結(jié)構(gòu),，應(yīng)計(jì)算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。在實(shí)際工程中要求在剛性樓板假定及偶然偏心荷載作用下位移比不小于1.2時(shí)應(yīng)考慮雙向地震作用,?？紤]雙向地震作用后結(jié)構(gòu)配筋一般增加5%~8%，單構(gòu)件最大可能增加1倍左右,，可見雙向地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)用鋼量影響較大,。控制高層結(jié)構(gòu)位移比不超標(biāo)是是否考慮雙向地震作用的關(guān)鍵,，也是控制鋼筋用量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。
3.6 斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向的附加地震作用
《抗震規(guī)范》第5.1.1. 2 條規(guī)定，有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),，當(dāng)相交角度大于15°時(shí)應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用,。考慮多方向地震對(duì)構(gòu)件配筋有明顯的影響,，配筋平均增加5% 左右,。
絕密措施 ④ / 荷載取值
4.1 活載應(yīng)根據(jù)建筑功能嚴(yán)格按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009和《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》取值
不要擅自放大，對(duì)于一些特殊功能的建筑（規(guī)范未做規(guī)定的）,，應(yīng)會(huì)同甲方共同測(cè)算活荷載的取值或按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》條文說明4.1.1條酌情取值,。對(duì)于《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第4.1.2條可折減的項(xiàng)目,，應(yīng)嚴(yán)格按所列系數(shù)折減，尤其是消防車活載,。
對(duì)工業(yè)建筑,，原則上應(yīng)按工藝設(shè)計(jì)中設(shè)備的位置確定活載取值，活載不折減,。如果按GB50009—2001附錄C取值,，活載也不折減，但應(yīng)分別對(duì)板,、次梁及墻柱基礎(chǔ)取不同值進(jìn)行分步計(jì)算,，取相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果對(duì)各構(gòu)件配筋。動(dòng)力荷載應(yīng)成乘以相應(yīng)的動(dòng)力放大系數(shù),。
4.2 恒載可以由構(gòu)件和裝修的尺寸和材料的重量直接計(jì)算,，材料的自重可采用《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。恒荷載計(jì)算應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確,。在計(jì)算填充墻線荷載應(yīng)扣除上一層梁高及門窗洞口部分重量,。
4.3 建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載主要是風(fēng)荷載和地震作用(工業(yè)建筑中還有吊車荷載、動(dòng)力荷載等),，計(jì)算依據(jù)是《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,。
4.4 在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)要合理的考慮使用荷載組合，使得使用荷載合理有效,，結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)合理使用年限內(nèi)處于安全狀態(tài),。
4.5 墻體材料：應(yīng)采用輕質(zhì)材料，以減輕建筑自重,。
目前在高層建筑中,，已大量推廣應(yīng)用輕型隔墻、輕質(zhì)外墻板,，以及采用陶粒,、火山渣等為骨料的輕質(zhì)混凝土，以減輕建筑自重,。這些都能減少結(jié)構(gòu)的用鋼量,。
