建筑结构含钢量的控制措施研究.docx

建筑结构含钢量的控制措施研究【摘要】从自然条件、结构体系、荷载取值、建筑外围装饰材料等方面阐述了影响建筑结构用钢量的因素对控制用钢量的一些措施进行了探讨提出了优化设计方案、合理布置结构、尽量采用Ⅲ级钢等策略。【关键词】建筑结构用钢量设计钢筋引文：现如今建设单位出于对成本控制的考虑往往对设计单位都有"限额设计"的要求。所谓限额设计通俗而言就是不超出预期的投资额完成对工程项目的设计任务。在建筑结构的整体造价中（不含工艺设备）土建工程造价占据绝大部分而在各类工程材料中尤以钢材价格为最贵所以建筑结构用钢量是控制成本的一个重要方面。如何在结构设计中有效地控制用钢量需要我们首先研究影响用钢量的各种因素。1.影响用钢量的因素1.1自然条件建筑物所处的地区不同作用在建筑物上的外力也不同这些外力包括地震作用、风荷载等。处于抗震设防烈度高或风荷载较大的地区建筑结构的含钢量必然就高反之相反。处于气候环境恶劣昼夜温差极大的地区为抵抗温度应力而配置抗拉性能优良的钢筋必会造成结构含钢量的上升。对各类建筑场地类别如场地土质差浅层土承载力低不得不选用桩基础或较厚的钢筋混凝土筏板基础含钢量也会随之上升；如地基承载力较高时基础可以采用浅基础或基础所需底面积小时钢筋用量必然会少一些。1.2结构体系和方案的选择针对各类不同的结构体系和方案设计师根据其不同的工作机理在满足结构安全的情况下采用经济合理的结构体系和方案。1.3建筑平面、立面布置及造型方案设计师过于追求造型复杂、标新立异的建筑造成建筑结构的平面、立面的不规则。这类建筑进行地震作用和内力计算时针对其薄弱部位需采取有效构造措施来保证安全这必会造成用钢量的增加。此外整个建筑的立面造型过于复杂这不仅对结构安全及抗震性没有益处反而会造成钢筋用量的增加。1.4荷载取值设计师在建模过程中荷载取值应和实际情况相吻合不能随意更改。荷载数值与用钢量为倍数关系故荷载取值偏大势必会造成用钢量增大。1.5混凝土强度等级和钢筋强度等级规范规定对梁板其最小配筋率由公式可得出在最小配筋率大于0.2%时混凝土强度等级与最小配筋率呈线性关系故混凝土强度等级越高配筋率越大耗费钢筋越多。所以在满足该规范前提下混凝土强度不宜选得过高。目前钢筋材料常选HPB235HRB335及HRB400这三种。设计中选用较高等级的钢筋能有效的降低结构的含钢量同时节省造价。现在使用较高等级的钢筋是一种趋势。1.6结构构造具有丰富经验的结构设计师在设计过程中通过把握整体概念设计在保证结构安全的情况下能合理控制结构构造从而降低结构含钢量。1.7建筑外围装饰材料建筑外围装饰材料尽量选用轻型材料。目前市场上建筑装饰材料种类繁多设计过程中尽量选用重量轻的材料重量轻意味着结构整体受力小地震作用减小结构总重量也轻基础所受压力相应也减小从而可降低基础的配筋。2.控制用钢量的措施2.1优化设计方案过去以往经验表明结构设计师参与方案设计的时间往往偏后通常是在建筑方案已经基本敲定很多大的方向已经确定的情况下才参与进来这导致结构设计师处于极为被动的地位。受控于设计周期的限制对方案中不合理的布置进行调整往往来不及所以明知方案有缺陷也只能勉强为之导致设计结果很不经济甚至有安全隐患。大量的工程实践都表明对体型复杂、平面立面不规则的高层建筑结构设计师为了满足规范对此类结构采用了多种加强措施这会导致用钢量大幅上升造成极大浪费。结构设计师在方案初始阶段就应该积极介入给方案设计人员提出结构规范的限制尽量选用体型简单、平面立面对称、形心和刚心重合的结构简单对称的结构在地震中不易被损坏这类结构用钢量要大大节省。方案阶段的设计要求一般有以下几点。2.1.1建筑物的体型规整结构整体的层高不宜相差过大；竖向侧向刚度宜沿高度整体均匀变化不宜出现突变层间刚度突变需布置抗侧力构件这会造成用钢量加大。2.1.2建筑平面布置力求方正规则建筑结构的平面规则性包含很多方面主要有平面长宽比、楼板开洞尺寸过大、平面布置出现凹凸等等。若这些指标有超出规范或超限的将会对含钢量控制带来困难。2.1.3立面上少作一些复杂造型现代建筑为了追求独特在立面上往往做一些复杂的造型这些造型耗费钢筋量大且增加整体结构的重量对抗震没有帮助故需尽量减少这些类型。建议方案设计师通过简化造型、丰富配色或二次设计一些钢结构网架来实现建筑物的美感和新颖。2.2合理的结构布置2.2.1合理选择结构体系结构设计师应优先选用抗震、抗风性好的结构