结构设计的经济性措施(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上结构设计的经济性措施1 建筑体型2 结构计算2.1 整体计算指标控制2.2 重力荷载2.2.1 重力荷载的计算要点2.2.1 重力荷载标准值控制范围2.3 基本自振周期3 结构材料3.1 钢筋3.2 混凝土4 结构构件设计4.1 楼板设计4.2 梁设计4.3 墙柱设计4.4 基础及地下室设计5 高层住宅经济性指标参考1 建筑体型多层建筑一般是竖向重力荷载起主导作用，而对于高层建筑，如何抵抗水平荷载则是首要问题。建筑物的体型对抗风、抗震的影响非常大，好的体型决定了建筑物抗风、抗震的上限，合理的计算和构造只是去接近这个上限。在建筑方案阶段，结构工程师的重要工作就是要说服建筑师采用较为规整的体型。抗震设计时，平面不利于抗震的体型有凹凸过大、细腰和角部重叠形、楼板开大洞等；立面不利于抗震的体型有头重脚轻、h形立面等。抗风设计时，要控制建筑物体型的光滑程度。圆形、椭圆形是最佳体型，方形切角，整个平面没有直角或锐角也是比较好的体型。建筑外表面要尽量避免装饰性的突起，尽量光滑。2 结构计算2.1 整体计算指标控制结构整体计算需要控制的指标有：位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、剪重比、刚重比、层间位移角、轴压比等。结构计算要让所有参数满足规范要求，但为了经济性又不能远远超过标准值，整个建模计算过程需要结构设计人员不停的尝试、不停的纠错，在整体指标“通过计算”和“经济合理”之间找到契合点。2.2 重力荷载计算重力荷载一般由4部分组成：结构自重；楼、底面粉刷、吊顶自重，屋面找坡、防水、保温层等自重；填充墙及门窗自重；使用活荷载。结构设计时候应建立两个清楚的概念：（1）轻。尽量采用轻质、高强的建筑材料，减轻自重；（2）准。重力荷载的计算牵一发动全身，它的准确计算，关系到建筑物的实际安全度的准确控制，也关系到结构设计的经济性。2.2.1 重力荷载的计算要点（1）计算结构自重时，扣除梁板重叠部分的板重、墙板重叠部分的板重、梁柱重叠部分的梁重等；（2）使用活荷载计算要根据建筑结构荷载规范GB5009-2012第5.1.2条的规定进行折减；（3）消防车活荷载计算要根据板跨和覆土厚度进行折减，折减系数可参见荷载规范附录B；（4）设计楼面梁时，消防车活载应做折减，单向楼盖次梁和双向楼盖主、次梁折减系数取0.8，单向楼盖的主梁折减系数取0.6；（5）计算填充墙自重时，应扣除梁高，且根据门窗洞口的大小进行适当的折减。2.2.2 重力荷载标准值控制范围采用普通轻质填充墙（墙密度为10001300 kg/m³）的各类现浇混钢筋混凝土结构的平均重力，其范围大致如下表2.2所示：表2.2 重力荷载标准值控制范围结构体系框架结构框架-剪力墙结构剪力墙结构、筒体结构平均重力（kN/）101413151416<附件1>为荷载计算书范例，设计人员应根据工程实际情况填写，施工图审查时作为结构计算书的依据之一。<附件2>为消防车荷载计算表，供设计人员参考，用于工程设计时，设计人员应仔细验证。2.3 基本自振周期高层建筑结构的基本自振周期，是在自身质量和侧移刚度确定后，自身固有的及其重要的力学特性。它的大小直接影响到水平荷载，如风和地震这两类动力荷载作用于建筑物自身的效应，同时又是衡量一个高层建筑结构质量和刚度是否匹配、刚度是否合理的重要指标。高层建筑结构基本自振周期较佳幅值：T1=（0.100.14）n 框架结构T1=（0.080.12）n 框剪、框筒结构T1=（0.050.08）n 剪力墙结构n为高层建筑结构层数。3 结构材料3.1 钢筋结构受力钢筋均采用三级钢（HRB400），构造钢筋采用三级钢（HRB400）或一级钢（HPB300），避免使用二级钢（HRB335）。3.2 混凝土粱、板：C40C25，尽量不宜超过C35，高标号混凝土不经济且容易开裂，除屋面外住宅上部楼层可以采用C25；框架柱：C60C30，当地条件应许下，应尽可能提高柱子的混凝土强度等级，减小柱截面尺寸；剪力墙：C50C30；侧 壁：C30，地下室侧壁一般长度较大对混凝土强度要求不高。4 结构构件设计4.1 楼板设计（1）楼板受力钢筋采用三级钢HRB400时，其最小配筋率采用0.15和45ft/fy中的较大值。例如：厚度100mm的楼板，砼等级为C30时，最小配筋率为max0.15%，0.179%=0.179%，按最小配筋率可配6150（188mm2/m）。（2）楼板底筋最小直径可取6，支座筋最小直径宜为8。（3）地下室、屋面等需要设置通长钢筋的楼板，按最小配筋率设置通长钢筋，配筋不足之处附加。（4）地震设防区跨度1.2m的楼层悬臂结构，如无特殊要求宜采用梁板式结构；当跨度1.2m可采用悬臂板式结构。（5）小跨度楼板上砌砖墙时墙底可不设次梁，但上机计算时应按等效荷载法输入隔墙荷载。4.2 梁设计（1）抗震等级为一、二级的框架梁应有1/4的负筋拉通（且不应小于底面纵筋的1/4），直径不应小于14mm；拉通面筋的数量应与箍筋肢数对应，不足时应配置架立筋补足；对于三级及以下的框架梁，可用架立筋与梁负筋搭接。（2）除设计特别注明外，楼层梁架立筋宜按下表4.2配置。一般情况下，次梁在跨中可按下表设置架立筋而不需设置通长面筋，对于承受荷载较大同时跨度也较大时的框架梁和次梁（如地下室顶板），可采用部分支座纵筋作为通长面筋。表4.2 梁架立筋选取表梁类型梁跨度L4m4mL6mL6m次梁101214框架梁121416图4.2梁顶纵筋示意图（3）梁纵向钢筋的经济配筋率在0.6%1.5%之间，当无特别要求时，可按此配筋率确定梁高。（4）框架梁箍筋加密区间距根据情况可选用150mm（如抗震等级为三、四级，梁高600时）；梁截面宽度选择时，宜尽量避免4肢箍筋（b350mm）。（5）当梁腹板高度hw450时，在梁的两个侧面沿高度应配置腰筋，每侧构造腰筋的间距不宜大于200mm，截面积不应小于腹板截面面积（b×hw）的0.1%，梁宽较宽时可适当放松。（注：hw=h0-h，h为板厚）（6）等高十字梁相交处可不设附加箍筋。（7）高层住宅楼层较多时，梁配筋应按楼层分段配筋。（8）当框架梁内力由水平作用控制，支座底筋较大而跨中底筋较小时，可采用另加支座底筋的形式配置钢筋。（9）框架梁支座钢筋不应超配，当实配钢筋与计算钢筋相差较小时，可将支座面筋调幅到梁底筋（注：支座面筋过多，易造成施工困难，影响节点浇筑质量，且容易形成强梁弱柱，不利于抗震）。4.3 墙柱设计（1）合理布置剪力墙： 适当增加结构周边剪力墙长度或其翼缘长度，减少结构内部长肢剪力墙和核心筒附近的部分剪力墙； 优化结构布置，尽量避免采用短肢剪力墙和框支剪力墙； 高层住宅结构的最大层间位移角出现在中部楼层偏下部位，当建筑层数较多时，上部楼层可适当缩短剪力墙长度，减小其刚度； 混凝土强度等级只用来控制剪力墙轴压比，不应考虑提高砼等级来加强剪力墙结构的刚度。（2）约束边缘构件箍筋根据体积配箍率经计算确定，箍筋间距可在100200mm之间取值，箍筋应采用三级钢（HRB400），有利于降低箍筋配筋值。（3）剪力墙截面厚度不大于400mm可采用双排配筋；大于400mm、但不大于700mm时，宜采用三排配筋；大于700mm时宜采用四排配筋。剪力墙按构造要求配置的水平、竖向分布钢筋可参考下表4.3设置：表4.3 剪力墙分布钢筋构造要求墙厚排数分布钢筋配筋率0.20%0.25%0.30%0.50%20028250820081501015025028200815010200121753002102501020010150121503502102001017510175141754002101801015012175141504.4 基础及地下室设计（1）建筑物基础选型应选择经济合理适用的基础型式，优先级依次为天然地基上的浅基础、天然地基上的深基础、人工地基上的浅基础、人工地基上的深基础。（2）大直径灌注桩的钢筋一般情况下应参照下表4.4.1设置，对受荷特别大的桩、抗拔桩及穿越液化土层的桩应根据计算及实际情况确定配筋。表4.4.1 大直径灌注桩桩身配筋表桩直径d通长纵筋配筋率%加劲箍螺旋箍Ln筋加密区段80012140.3712200082002000100014160.3612200082002000120018160.3212200082002000140022160.2914200082003000160026160.26142000102003000180030160.24162000102003000200030180.24162000102003000220034180.23162000122003500240036180.20182000122003500260040180.19182000122003500280040200.20182000122003500（3）地下室底板宜优先选用以天然基础或桩承台为柱帽的平板式结构，计算配筋时应考虑天然基础或桩承台的有利影响。（4）主楼以外地下室面积较大时，地下室顶板应根据建筑首层室外布置确定消防车通道范围，非消防车通道范围顶板的活载一般取5 kN/。（5）地下室顶板荷载较大，梁钢筋太多导致钢筋间距过密或梁纵筋超过2排，可采用大直径钢筋28、32，减少钢筋数量。（6）常用地下室顶盖的经济性比较见表4.4.2。表4.4.2 地下室顶板结构方案经济性比较楼盖类型柱距框架梁截面次梁截面楼板厚度每平方混凝土用量（m3）每平方钢筋用量（kg）无梁楼盖8.1×8.14500.52450十字梁楼盖8.1×8.1550×900300×8001800.37699井字梁楼盖8.1×8.1500×900300×7001800.41089单向肋梁楼盖8.1×8.1600×900350×8001800.36586根据上表的统计和工程经验：当荷载较大时，无梁楼盖的含钢量最小，具有较好的经济性；当荷载较小时，单向肋梁楼盖的经济性较好。5 高层住宅经济性指标参考（1）高层住宅结构的经济性一般以单位面积用钢量控制为主，单位面积混凝土用量控制为辅，应分开地下室及塔楼进行控制。（2）塔楼的经济性控制指标可根据项目建设地点的设防烈度、基本风压及建筑高度等条件确定，常规情况下长沙地区高层住宅塔楼单位面积用钢量指标可参考表5.1.1选用（按建筑面积计算），并根据项目的设计特点（层高、建筑面层做法、平面规则性、是否转换等）进行适当调整。表5.1 塔楼单位面积用钢量控制标准(kg/)设防烈度1219层，60m2026层，80m2733层，100m6度（0.05g）3640384141457度（0.10g）3842404344487度（0.15g）4046424745528度（0.20g）4147455047548度（0.30g）454949525560注：1.表中数据适用于一般不规则、不需进行结构转换且建筑面层不大于5cm的高层住宅。2.当结构采用转换时候，用钢量一般增加22.5 kg/。 3.本指标适用于场地土类别为类，如为类场地应略减，、类场地应增加。4.本指标适用于基本风压0.6kPa以下地区，大于0.6kPa地区的2732层住宅略增。5.本指标适用于标准层层高不大于3米的高层住宅，层高大于3米时候每增加0.1米用钢量增加1 kg。6.一般情况下，用钢量可拆分为板10 kg/、梁1518kg/、墙柱2025kg/。7.本指标未考虑施工损耗，不包括砌体构造柱及砌体拉结筋。（3）高层住宅塔楼单位面积混凝土含量一般不超过0.3 m³/，当结构采用转换时，可根据转换的程度按转换层单位面积0.650.9 m³/计算。（4）专心-专注-专业