建筑结构设计中含钢量的控制措施.docx

建筑结构设计中含钢量的控制措施摘要：建筑物的含钢量与建筑物的体型有着重要关联同时直接影响工程的经济收益本文从结构设计的角度对含钢量的控制措施作出分析和阐述有一定参考价值。关键词：建筑结构设计；含钢量；控制措施中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1影响含钢量的因素及控制措施影响结构含钢量的因素首先是建筑物的体型包括建筑物的开间、进深、层高平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。建筑布置的任何平面不规则或竖向不规则都将导致含钢量的增加。有些结构工程师往往过于迁就建筑专业不对某些无必要的不规则情况提出意见造成结构平面或竖向严重不规则将一个本来可以不超限的高层做成超限高层大大增加了结构含钢量造成了浪费。这就要求结构工程师提前介入建筑方案的讨论使最终的建筑方案尽可能简单、规则。在确定建筑物的体型后就要进行结构选型和结构布置。我们主要根据建筑物的高度及建筑的空间使用功能确定结构形式。结构布置应均匀、对称力求刚心和质心重合尽量避免出现GB50011-2010建筑抗震设计规范(以下简称《新抗规》)第3．4．3条及JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程(以下简称《高规》)第4．3．3条等相关不规则情况。这样就给下阶段设计工作中合理控制结构含钢量打下良好的基础。2在结构设计阶段对含钢量进行有效控制1．1结构计算模型荷载取值荷载取值的大小直接影响结构含钢量是否合理过小的荷载会导致结构的不安全过大的荷载则造成浪费。设计工作中应尽量选用轻质墙体材料根据建筑墙身做法详细计算荷载门窗荷载应折去。活载应根据具体建筑功能严格按GB50009-2001建筑结构荷载规范(2006版)(以下简称《荷载规范》)取值。非固定隔墙的荷载应折入楼面活载。对于《荷载规范》4．1．2条可以折减的项目应予以折减。结构工程师应该对各种结构形式的单位面积质量有一定了解。1．2结构计算参数的选择目前结构设计计算软件有很多每个计算软件都有大量参数需要结构工程师设置这些参数都会影响结构含钢量必须了解其意义及对计算结果的影响。1)计算振型个数。该值若取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量使计算结果失真;取值太大不仅浪费时间还能使计算结果畸变。振型个数一般取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数即可。2)结构基本周期。结构基本周期是计算风荷载的重要指标。该参数对于以风荷载起控制作用的高层建筑的含钢量有一定的影响。设计人员可以先保留软件的默认值待计算后从周期计算结果中提取该值填入“结构基本周期”选项中再次计算得出各结果。3)中梁刚度放大系数。一般结构计算中中梁刚度放大系数取1．5～2之间的某一数值为的是考虑楼板对结构的刚度贡献此时计算出来的梁的内力和配筋都会有所提高。故该数值应该按实际情况取值人为的增加刚度而引起含钢量增加是不必要的。1．3结构计算指标的控制1)周期比。周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理使结构不致出现过大的扭转。《高规》第4．3．5条:结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比A级高度高层建筑不应大于0．9B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0．85。设计软件一般不直接给出结构的周期比需要结构工程师根据计算书中的周期值自行判定第一扭转和第一平动周期。当周期比不满足《高规》第4．3．5条时需进行结构布置调整具体可以增加周边结构构件的刚度减小中间结构构件的刚度以增加结构的整体抗扭刚度。2)位移比。位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。《高规》第4．3．5条给出了相应的规定。该值如果超过了1．2说明结构竖向构件布置的不均匀刚心和质心不重合结构扭转产生内力导致竖向构件和框架梁的配筋都增大。此时需调整竖向构件布置使其刚心和质心相重合以减小结构平面的扭转。此外根据《新抗规》第3．4．1～3．4．3条及其条文说明的内容位移比1．2～1．4时为一般不规则情况;位移比大于1．4时为特别不规则情况。位移比是判别该建筑是否为超限高层的重要指标对含钢量影响很大。3)刚度比。刚度比是控制竖向不规则的重要指标同时也是判别该建筑是否为超限高层的重要指标。结构工程师应根据实际情况对上下层结构构件的刚度进行调整以达到减少内力、控制含钢量的目的。4)层间受剪承载力之比。层间受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标。5)配筋率。配筋率影响结构含钢量的大小。结构计算结果不超筋并不表示结构构件现的截面合理结构工程师应根据配筋率进行构件优化设计。梁纵向受拉钢筋的经济、合理的配筋率宜在