结构设计的经济性措施(共10页).doc

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1、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

2、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

3、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

4、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/m）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

5、计算书的依据之一。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

6、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%=0.17

7、9%，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

8、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

9、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（bhw）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

10、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

11、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

12、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80012140.3712200082002000100014160.3612200082002000120018160.3212200082002000140022160.2914200082003000160026160.26142000102003000180030160.24162000102003000200030180.24162000102003000220034180.23162000122003500240036180.2

13、0182000122003500260040180.19182000122003500280040200.20182000122003500（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

14、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8.18.14500.52450十字梁楼盖8.18.15509003008001800.37699井字梁楼盖8.18.15009003007001800.41089单向肋梁楼盖8.18.16009003508001800.36586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

15、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

16、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 m/，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 m/计算。（4）专心-专注-专业