超高层结构优化之含钢量分析
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高层住宅结构含钢量控制的影响因素及方法
高层住宅结构的钢筋量是由多个影响因素决定的,主要包括以下几个方面:
1. 结构荷载:高层住宅结构的设计荷载是在考虑到人员、家具、设备等荷载的基础上确定的。
不同的荷载条件会影响结构的强度和稳定性,进而影响所需的钢筋量。
2. 地震设计要求:高层住宅结构需要满足地震的设计要求,这通常需要增加结构的抗震能力,包括增加钢筋的数量和布置方式。
3. 结构形式:高层住宅的结构形式会影响钢筋的使用量。
例如,采用框架结构的高层住宅需要较多的纵向和横向钢筋来保证结构的整体稳定性。
4. 建筑高度和层数:高层住宅的高度和层数越大,结构的自重和风荷载也越大,因此需要增加钢筋的数量来增强结构的抗力。
控制高层住宅结构钢筋量的方法主要有以下几种:
1. 合理设计:通过合理的结构设计,将结构荷载合理分配,减轻不必要的荷载和强度冗余,以降低钢筋使用量。
2. 优化结构形式:通过优化结构的形式和构造,减少结构中的冗余部分,降低
结构荷载和钢筋用量。
3. 使用高强度钢筋:采用高强度钢筋可以在保证结构安全的前提下减少钢筋使用量。
4. 利用预应力技术:通过预应力技术,在结构中施加预应力,减少结构荷载对钢筋的需求。
5. 使用新材料和新技术:采用新材料和新技术可以提高结构的抗震性能,同时降低钢筋用量。
综上所述,高层住宅结构的钢筋量受到多个因素的影响。
通过合理设计、优化结构形式、使用高强度钢筋、预应力技术和应用新材料和新技术等方法可以有效控制结构的钢筋用量。
高层住宅结构含钢量控制探讨随着我国国民经济的高速发展,我国对土地出让的方针不断完善,土地价格以及国家的规定费用也不断提高。
因此,城市中可以开发利用的土地逐渐减少。
高层住宅建筑应运而生,它能够有效减少城市的用地面积,并逐渐成为城市居民居住的主要形式。
国家制定的《国民经济和社会发展规划建设》当中提出,资源的节约是一项基本国策,加快建设节约型环境有利于社会的可持续发展,促进城市环境、资源等方面的发展。
在建造高层住宅建筑的过程中,材料费用中的70%左右是钢筋的费用。
如果能有效节省钢筋的费用,则可以有效降低建筑过程需要的材料费用。
因此,必须要对材料进行严格规范和控制,通过对建筑的含钢量进行控制,从而有效保证建筑的质量,同时也能有效节约资源和资金。
1.含钢量控制的步骤概况含钢量的控制主要包括以下几个方面:(1)结构体系设计:设计人员可以通过多个方案的经济技术比较,选出最合适的结构方案。
将含钢量控制在合理的范围内。
(2)精细化设计:在满足既定的范围下,设计人员必须充分节省钢材料,避免材料的浪费。
让钢材料用到实处。
(3)结构理念设计:除了以上两点之外,设计人员应该在设计方案阶段对建筑的材料进行估算,并提出几点合理的建议,从而有效控制各项指标,下文进行详细分析。
2.高层建筑含钢量控制分析2.1方案设计阶段2.1.1注意高宽比对含钢量的影响对于高宽比大的高层住宅建筑来讲,设计人员为了能够有效保证建筑的稳定性,必须要增强建筑侧向的刚度,只有满足刚度才能够有效提高建筑的抗震性、抗风性,提高建筑舒适度。
因此,设计人员必须保证建筑侧向位移的强度,将其规范在合理的要求内。
2.1.2平面的规则性和均匀性除了侧向刚度需要注意之外,设计人员还应该注意平面体型的规则性和均匀性。
由于两者均具有较大的影响,建筑平面的外凸和内收程度,对建筑物平面刚度有着重要的影响。
以平面设置为X、Y轴的时候,建筑物平面刚度和产生的突变都能够对轴动力特性产生比较大的影响;若两个方向的刚度具有明显的差异性,就会直接影响整体的刚度。
高层剪力墙住宅结构用钢量分析一、引言高层住宅结构是建筑工程中的重要组成部分,而剪力墙作为高层建筑中最重要的抗震构件之一,其设计与施工对于建筑的整体安全性至关重要。
剪力墙结构中使用的钢材量是一个关键的参数,直接关系到结构的抗震性能和整体的安全性。
本文将对高层剪力墙住宅结构中的钢材量进行详细的分析,并探讨如何合理选取钢材型号和用量,以确保结构的安全可靠性和经济性。
二、高层剪力墙住宅结构概述高层剪力墙住宅结构是目前广泛应用于城市建筑中的结构形式之一。
它以剪力墙为主要承重结构,通过墙体的刚性和抗剪性来承担建筑的荷载和水平荷载。
在设计过程中,为了确保结构的抗震性能,提高整体的安全性,需要合理规划剪力墙的布置和尺寸,并配合适当的钢筋加固,从而达到抵抗地震力的目的。
1.剪力墙结构中钢材的主要用途钢材在高层剪力墙住宅结构中主要用于加固墙体、连接构件与构件之间的衔接,提高结构的整体抗震性能。
钢材还可以用于构件的预应力和预压加固,增强结构的受力性能和稳定性。
剪力墙结构中钢材的用量需要通过结构设计计算来确定。
一般来说,剪力墙的钢材用量受到墙体尺寸、构件的受力情况、设计荷载等多种因素的影响。
在计算中需要考虑到钢材的强度、连接方式、构件的受力性能,以确保钢材的使用符合设计要求。
3.合理选取钢材型号和规格在剪力墙结构中,应根据结构设计的要求和实际情况,合理选取钢材的型号和规格。
通常情况下,应选用国家标准规定的建筑用钢材,如Q235、Q345等。
还需要考虑到钢材的防腐蚀性能、连接性能和施工性能,选取合适的规格和型号。
四、结论和建议通过以上分析可以看出,高层剪力墙住宅结构中钢材量的计算和选取是一个复杂而又重要的过程。
合理选取钢材型号和规格,正确计算用量,对于确保结构的安全性和经济性至关重要。
建议在设计和施工过程中,应充分考虑结构的抗震性能和整体安全性,合理规划钢材用量和布置方式,以确保结构的稳定性和可靠性。
还需要注重在施工过程中对钢材的质量和连接工艺进行控制,以避免施工中出现质量问题和安全隐患。
浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制在建筑工程施工中,为有效提升项目建设经济效益,很多开发商将含钢量定为建筑结构设计中的限额指标。
对此,本文首先对含钢量实际统计分析方法进行介绍,然后对高层住宅结构设计中含钢量的影响因素进行分析,并对高层住宅结构设计中含钢量控制方法进行探究,以期为实际工程结构设计提供借鉴。
标签:高层住宅结构;含钢量;影响因素;控制要点1 引言在城市规划建设中,城市开发土地用地资源日渐紧张,因此,高层建筑建设数量不断增多。
在高层住宅结构设计中,首先需保证建筑质量和安全性,然后通过优化设计,降低住宅结构含钢量,能够有效降低施工成本。
由此可见,对高层住宅结构设计中含钢量控制要点进行研究意义重大。
2 钢材含量的实际统计分析在高层住宅结构设计中,含钢量是十分重要的经济指标。
含钢量指标的计算方法为总用钢量除以建筑面积,单位为kg/m2。
在砌体结构中,钢筋用量比较少;而在混凝土结构中,钢筋用量较多。
在钢筋混凝土结构中,钢筋为骨架部分,梁、板、柱是钢筋混凝土结构的主要受力构件。
以6度区为例,不同层数的住宅标准层含钢量大致为:多层砌体结构:20kg/m2,多层框架结构:30 kg/m2,小高层剪力墙结构:35kg/m2,高层剪力墙结构:40kg/m2。
3 高层住宅结构设计中含钢量影响因素3.1 平面体型的规则性和均匀性建筑平面体形均匀性以及规则性会对高层建筑工程含钢量产生较大影响,在建筑平面体形中,平面刚度以及内收程度均会对XY轴动力特性产生较大影响。
如果抗侧力构件布置比较合理,则结构质量中心以及刚度中心比较接近,有利于将结构位移比控制在允许范围内,有利于结构的抗震性能。
3.2 高宽比控制在设计高层尤其是超高层户型平面时,高宽比控制是建筑师必须予以高度重视的因素,根据相关规定,如果抗震设防区为6度以及7度,则框剪结构、剪力墙结构高宽比不宜大于6,在抗震超限审查中,对于高宽比超限没有明确规定,但是如果高宽比超限,则应采用适宜的结构措施,可能会造成项目建设成本增加。
例析高层住宅结构含钢量一、工程概况郑州某住宅小区,总建筑面积483300m2,由17栋高层住宅组成。
高层住宅主体结构为地上三十四层,层高2.8m,总高度102m,地下室一层,层高3.6m。
二、降低百米高层住宅结构含钢量的一些措施和方法(一)百米高层住宅结构选型百米高层住宅结构设计时,科学、合理、正确的结构选型是降低含钢量的大方向,大措施,大方法。
笔者对以下两个方案进行了认真细致的比较,并从中优选出了最优方案。
方案一:采用框架-剪力墙结构根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.2.4条和附录A,抗震设防烈度为6度。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.3.1条:抗震设防烈度为6度时,框架-剪力墙结构的最大适用高度为130米>102米,满足设计要求。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.1.2条,本百米高层住宅框架柱的抗震等级为三级,剪力墙的抗震等级为三级。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第6.4.2条表6.4.2,柱轴压比限值为0.9。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第7.2.13条,剪力墙墙肢轴压比限值为0.6。
综上所述,如果用矩形柱代替剪力墙,轴压比限值可由0.6增大到0.9,因此,能提高竖向受力构件的使用效率,大大降低上部结构的含钢量和混凝土含量。
经公司成本部测算,本百米高层住宅按框架-剪力墙结构设计,主体结构用钢量为45kg/m2左右。
方案二:采用剪力墙结构根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.3.1条:抗震设防烈度为6度时,剪力墙结构的最大适用高度为140米>102米,满足设计要求。
本方案由于剪力墙较多,可以构成整体抗侧力很强的体系,对高层建筑抗震特别有利。
但是,如果刚度过大反而会吸收较大的地震作用,而且造价也会增大。
经公司成本部测算,本高层住宅按剪力墙结构设计,主体结构用钢量为50kg/m2左右,不是最理想的方案。
浅谈高层建筑中含钢量的优化控制措施作者:马艳宁来源:《价值工程》2013年第30期摘要:随着我国城市化进程不断加快,高层建筑的数量在城市中急剧增加,在高层建筑的设计阶段首先面临用钢量的控制问题,完善的含钢量控制措施能够产生良好的经济效益和社会效益,因而高层建筑的含钢量必须得到精确控制。
Abstract: With the accelerating urbanization in our country, the number of high-rise buildings increased sharply in the city. First, the control problems of amount of steel are faced in the design of the high-rise building stage. Perfect steel control measures of content can produce good economic benefit and social benefit, so the steel content of high-rise building must be accurately controlled.关键词:高层建筑;含钢量;优化控制;措施Key words: high-rise buildings;steel content;optimal control;measure中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)30-0096-020 引言近年来,城市土地价格的不断上涨,房屋建筑的成本也是不断增加,单位面积的含钢量是影响投资成本的一个重要指标,科学合理的控制高层建筑的含钢量能够有效的控制建筑成本,对于提倡节约型社会和可持续发展战略具有十分重要的意义。
1 高层建筑含钢量的一般范围本文根据一些建筑专业网站发布的统计数据,汇总出不同类型的高层建筑的实际含钢量,如表1所示。
高层剪力墙住宅结构用钢量分析一、引言高层建筑是城市发展的重要标志,随着城市化的加速和人口增长的需求,高层住宅的建设越来越多。
在高层建筑的结构设计中,剪力墙作为承担水平荷载的主要构件,在保证建筑物结构安全性和稳定性的也需要合理确定剪力墙构件的钢筋用量,以确保其满足设计要求,同时又能尽可能节约材料和成本。
二、高层剪力墙结构特点1. 剪力墙结构剪力墙是一种能够承受水平力的墙体构件,其主要作用是承担风荷载和地震力,保证整个建筑的稳定性和安全性。
在高层建筑中,剪力墙往往作为结构的主要承载构件,承担整个建筑的水平荷载。
剪力墙在结构设计中占据着重要的地位。
2. 钢筋用量在剪力墙的构造中,钢筋是起着增强和限制混凝土受拉能力的作用,可以有效地提高混凝土结构的抗裂性和抗震性。
在高层建筑的结构设计中,剪力墙的钢筋用量的确定是非常关键的一步,直接关系到建筑物的整体结构安全和稳定性。
三、高层剪力墙钢筋用量分析1. 钢筋计算方法剪力墙的钢筋计算一般采用静力法和弹塑性法相结合的方法,首先根据设计荷载和结构要求计算出剪力墙的弯矩和轴力,然后根据构件的受力情况确定钢筋用量。
在计算过程中,除了考虑构件自重和荷载作用外,还需要考虑土建结构的温度变形和收缩变形对结构的影响。
3. 钢筋用量优化高层剪力墙的钢筋用量优化是指在满足结构安全和稳定性要求的基础上,尽量减少钢筋用量,降低建筑成本。
在设计过程中,可以通过合理确定剪力墙的尺寸和布局、采用高强度钢筋以及增加纵向筋间距等方式来达到钢筋用量的优化。
四、结语高层剪力墙住宅结构用钢量的分析是高层建筑结构设计中的关键环节,合理确定剪力墙的钢筋用量是保证建筑物结构安全和稳定的重要手段。
在实际设计中,需要综合考虑结构的受力情况、材料的特性和成本的控制等因素,通过科学的计算和分析得出合理的钢筋用量,实现结构的安全、经济和实用。
希望本文对高层建筑结构设计相关人员有所帮助,提高设计水平和减少建筑成本。
高层住宅含钢量控制设计摘要:本文从结构设计层面来分析高层住宅影响含钢量的因素,探讨减少含钢量的方法,提出一些优化设计的思路和经验,希望给相关工程提供参考。
关键词:含钢量;高层住宅;结构优化设计。
前言混凝土结构的含钢量控制是控制土建成本的关键所在,也是开发商关注的核心问题。
本文从结构设计角度,对含钢量的影响因素及优化设计方法进行一些探讨。
1、高层住宅含钢量的影响因素1.1自然条件1)非抗震、抗震设防烈度的高低、场地类别的不同,直接影响结构设计中地震作用的大小和构造措施(如7°0.15g Ⅲ类场地,应按照8°0.2g 来查表确定结构抗震构造等级,往往提高一度)。
2)基本风压的大小、地面粗糙程度的不同,反映了结构承担风荷载作用的大小;气候比较恶劣、温差剧烈变化的地区,往往温度应力的影响较大,需增加抗拉性能十分优良的钢筋配置或局部负筋拉通的办法来解决。
3)处于抗震不利地段的建筑物,比如地震断裂带,山坡等情况,地震作用应放大,会大幅度增大含钢量。
如联东U谷镇江新区智能制造产业园项目,因地处边坡,所有楼栋的地震作用放大1.1~1.3倍。
4)若场地土质较差,浅层土承载力较低时,由于持力层埋深较大,需利用桩基础或较厚的筏板,含钢量也会较高。
1.2建筑自身特性房屋高度越高、高宽比越大、平面及立面规则性越差、层高变化悬殊、底部有转换层,结构承受竖向荷载就会越大,而且结构各部位的受力变化不均匀,尤其突变的部位及构件变形大且内力增大,配筋率(量)自然要增大,反之,除混凝土量指标有变化外,用钢量能处于可控范围内。
1.3结构体系特征结构体系特征如结构选型、结构布置的合理性、基础类型等因素在计算参数、荷载取值、构造要求等方面控制着结构设计,相当程度上决定了住宅建筑含钢量大小的基本范围。
对于住宅建筑,当建筑方案(包括户型大小比例,各户的平面布置)确定后,用户的平面使用功能通常都是固定的(最多是局部灵活变通使用),住宅建筑(包括中、高、超高层)都以剪力墙结构体系为首选,且以一般剪力墙为最佳(有时局部的楼梯电梯间形成小筒体)。
高层剪力墙住宅结构用钢量分析【摘要】本文通过对高层剪力墙住宅结构用钢量的分析,探讨了钢量在结构设计中的重要性。
在介绍高层剪力墙住宅结构概述的基础上,详细阐述了钢量计算方法及影响因素。
通过实例分析,进一步说明了不同设计方案对钢量的影响。
针对钢量优化设计措施进行探讨,提出了一些钢量减少的策略和方法。
结合实践经验总结了高层剪力墙住宅结构用钢量分析的相关内容,展望未来的研究方向。
通过本文的研究,能够为高层建筑结构设计提供参考,为提高结构性能和降低成本提供一定的指导。
【关键词】高层剪力墙、住宅结构、钢量分析、计算方法、影响因素、实例分析、优化设计、结论、未来研究、研究背景、研究目的、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景高层剪力墙住宅结构用钢量分析的研究背景主要来源于建筑工程领域对于结构安全性和经济性的追求。
随着城市化进程的不断加速和人们生活水平的提高,高层住宅建筑得到了广泛的发展和应用。
而在高层住宅建筑中,剪力墙结构被广泛应用于提高建筑的抗侧扭能力和整体稳定性。
钢量作为高层剪力墙结构中重要的构件材料之一,对建筑结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
对高层剪力墙住宅结构中钢量的合理计算和优化设计具有重要的理论和实际意义。
通过深入研究高层剪力墙结构中钢量的计算方法、影响钢量的因素以及钢量的优化设计措施,可以为提高建筑结构的经济性和安全性提供重要的理论支持和实践指导。
开展高层剪力墙住宅结构用钢量分析研究具有重要的现实意义和发展前景。
1.2 研究目的研究目的是对高层剪力墙住宅结构中所需钢量进行分析和探讨,旨在通过深入研究,更好地了解高层剪力墙结构中钢筋的使用情况,为工程设计和施工提供理论支持和指导。
具体包括以下几个方面:通过对高层剪力墙结构概述和钢量计算方法的介绍,可以为工程师和设计师提供一个全面的了解和应用指南,帮助他们在实际工程中更准确地计算和使用所需的钢筋量。
分析影响钢量的因素,可以帮助我们更好地把握钢筋使用的规律和特点,为进一步的钢量优化设计提供重要的参考依据。
万科结构精细化的方法,成本优化总结(含钢量的核心)一、高层建筑标准层含钢量1、含钢量影响因素分析(1)、4大类8要素地区:A1风压、抗震等级(地震加速度、地质)、规范差异建筑:A2体型(平面、高宽比)、A3层数、A4层高、A5拐角窗结构:A6结构方案是否转换、A7厚板A 结构设计计量:A8 面积计量△A1各地地震、风、雪荷载(2)、3种分析方法·拐角窗、厚板、面积计量原则(实用率):成本局部测算法·层数、体型的平面规则性、层高、地区的规范差异、结构方案:·结构规范并结合经验分析(3)、统一含钢量面积计算规则A8M=M0 M1 M2 M3 M4 M5 1/2M6 1/2M7(4)、特例:留给装修加层的两层高房间 M8(偷面积)△实例图M=M0 M1 M2 M3 M4 M5 1/2M6 1/2M7 M8A、标准层含钢量钢筋:所有标准层结构钢筋,包含梁板柱、构造柱、过梁、女儿墙、拉板等的钢筋,不含砌体的钢筋。
标准层:高层是指架空层、转换层以上所有层(没有转换或架空是指±0.0以上),多层是指±0.0以上的所有层。
B、统一规则㎡=发生成本建造面积;准确、可评估成本对标的㎡>平常统计㎡C、影响因素排序影响含钢量有7个因素,但核心是三个:体型、高度、结构转换2、含钢量合理值(安全、合理、低值)备注:1.面积计算原则:落地凸窗、有墙柱的凹阳露台或入户花园、结构拉板全计入面积,其他情况的露台计一半面积(已计入容积率的不再重复计入)。
各公司平均值的面积基准同区域标准。
2.以上各种高层建筑的合理含钢量已考虑平面的一般不规划(墙不对齐)或可通过设置结构拉板来满足平面规则性的情况,高宽比<6。
3.东莞、长沙在60米以下,可考虑框剪结构。
4.分项目标:板为10kg/㎡,梁为15~18kg/㎡,墙柱为20~25kg/㎡3、如何控制含钢量?——对标含钢量是不是仅是结构专业事情,如何让建筑师来控制含钢量?(1)、三大层面:(2)、结构控制措施、表格或结构设计A、方案控制·在方案阶段提出合理的结构布置、体型的判断、或提出方案比选。
高层剪力墙住宅结构用钢量分析
在高层住宅结构设计中,剪力墙扮演着非常重要的角色。
剪力墙不仅能够有效抵御水平荷载,还能提高整个结构的稳定性,因此在许多高层建筑中都得到了广泛应用。
在剪力墙的设计中,合理的钢量选择是非常重要的。
本文将对高层剪力墙住宅结构用钢量的分析进行介绍。
首先,高层剪力墙住宅结构用钢量的选择应该考虑到结构的受力情况以及钢材的应用成本。
在结构设计中,应力分布是非常重要的参考依据。
一般情况下,剪力墙最大的应力集中在墙体的底部,因此这里的钢量应该得到更多的关注。
在选择钢量时应根据所选型钢的强度和密度计算出每平方米的钢铁重量,然后结合墙体的质量来计算出总的用钢量。
其次,高层住宅剪力墙的构造类型也是选择钢量的一个重要因素。
一般情况下,板式剪力墙的刚度比框架式剪力墙更高,但是其施工难度和成本也更高。
在采用板式剪力墙的住宅结构中,需要考虑钢筋网格的排布和大小,以及钢筋的直径和间距等因素,这些因素将直接影响到所需要的钢量。
此外,在选择剪力墙钢量的同时,还需要考虑钢材的防腐性能和抗震性能。
因为剪力墙在地震时承受的荷载非常大,因此需要选择具有较高抗震性能的钢材进行使用。
在钢材的防腐性能方面,应选择具有较好耐腐蚀性能的钢材,以确保结构的使用寿命和安全性。
综上所述,在高层住宅剪力墙结构的钢量分析过程中,需要考虑多个因素。
需要从结构受力情况、构造类型、钢材性能等方面进行综合考虑,最终得到合理的用钢量。
只有在合理计算钢量的前提下,才能保障剪力墙的抗震能力和稳定性。
浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制随着我国经济建设的高速发展,国家对土地出让方式的政策也日臻完善,城市可用于住宅开发的用地逐渐减少,土地价格和国家各种规费的大幅度提高,特别是国家这两年对房地产行业采取了各种宏观调控措施,于是占地面积小的高层住宅便成为房地产开发的主要方向,也是城市居民居住建筑的主要形式之一。
在这种大背景下,项目的成本控制开始前所未有的被重视起来,而首当其冲的就是土建成本,其中结构成本更是从严控制,由此投资建设方都不约而同地把眼光盯向结构用钢量指标。
除了建筑设计方案之外,房地产公司经常以单体建筑的含钢量作为衡量设计院水平的标准,特别是房地产公司通过多年的开发经验,积累了含钢量的一般范围,在合同洽商阶段会将含钢量指标写入相关条款,要求设计方严格遵守执行,为此如何在保证结构安全的前提下,进一步满足工程项目的经济性成为建筑结构设计面临的一项挑战。
由于高层住宅结构的含钢量是影响其总造价的一重要技术经济指标,实践中控制含钢量不仅仅是单一结构专业设计人员的任务,同时也需要建筑、电气、暖通、给排水等专业的通力配合。
本文试图通过高层住宅剪力墙结构含钢量影响因素的分析,结合工程实际经验,从以下几方面就高层住宅结构设计中如何控制含钢量进行探讨,提出了优化设计处理方法和措施,以达到科学经济合理的设计要求。
1.建筑方案设计阶段1.1平面体型的规则性和均匀性对含钢量的影响平面体型的规则性和均匀性对含钢量的影响很大,建筑平面布置外凸与内收程度,以及由此形成的建筑物平面刚度和其是否突变等,均对XY轴双向的动力特性会产生较大影响;两个方向的刚度差异也会导致不均匀性,从而直接影响整体刚度和配筋,这也是为何平面布置较怪(如风车型、工字型、U字型)的高层住宅比规整的高层住宅造价高的原因之一。
1.2竖向高宽比对含钢量的影响竖向高宽比对含钢量的影响与上一条不相上下,对高宽比大的高层住宅而言,为保证整体稳定性必然要增强其侧向刚度,亦即为满足建筑物抗震、抗风和舒适度的需求,就要保证结构的侧向位移控制在规范要求的范围内,也就是要相应提高抗侧力构件的含钢量。
高层建筑中含钢量控制和优化摘要:我国经济经过多年的突飞猛进,整体发展水平已经大幅度提升,特别建筑业一直是近年来的经济热点,国民经济的重要支柱。
建筑企业为了获得更好的经济效益,一直把结构含钢量作为重要经济指标来控制,市场上也崛起了许多结构优化企业和个人,这样可以帮助建筑企业节约成本,降低用钢量。
怎样在满足高层建筑稳定、安全的前提下,尽可能降低钢材的使用变成了结构师面对的主要问题。
本文分析了高层结构中含钢量影响因素和优化策略,期望能为结构设计和相关人员提供参考。
关键词:高层住宅;结构设计;含钢量;控制;优化伴随着我国城市化进程的不断加快,土地越来越少,这使高层住宅建筑和公共建筑变成了建设的主流,在保证其结构安全的基础上怎样与经济效益相适应变成了面临的挑战。
结构设计中的含钢量是对工程造价产生影响的重要指标之一,开发企业往往会把含钢量作为考评设计成果质量的一个重要指标,虽然国家规范导向更趋于安全可靠,国家政策也鼓励和推进绿色建筑政策,提倡建筑中多使用可再生钢材,特别是高标号、高性能钢材。
但建筑市场对含钢量的关注并未减少,面对市场,开发企业控制成本情有可原,本文对高层结构设计中含钢量控制进行了分析和探讨。
一、结构含钢量的影响因素(一)平面、立面的规则性和均匀性对含钢量的影响平面应尽量满足《高规》3.4、3.5节对平面和竖向规则性的要求,建筑平面是否规则,墙柱是否对齐,立面有没有大的收进或者悬挑,对结构含钢量影响很大,不规则的建筑受力特性会趋于不合理,不均匀,造成配筋的不均衡。
另外规范对不规则建筑有比较系统的加强措施,通常对结构局部或整体提高含钢量或增加混凝土用量来实现。
(二)高宽比对含钢量的影响高层建筑的高宽比是对建筑宏观控制的因素,不单对结构的刚度、整体稳定、承载力等因素作限定,而且也关系到建筑本身是否经济合理。
随着高层住宅建筑物的高宽比增大大,抗侧力构件必须加强,以控制建筑的整体位移角和位移比等参数,提高其侧向刚度,保障建筑物的整体承载力和稳定性,与高层建筑物的舒适性要求相适应。
自己总结的高层建筑的含钢量excel表格+用钢量的影响因素 影响用钢量的宏观因素:影响建筑物结构用钢量的宏观因素,首先是建筑物的体型(平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等),其次是柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等。
1平面长度尺寸:即结构单元是否超长,当建筑物较长,而结构又不设永久缝时就成为超长建筑。
超长建筑由于必须考虑混凝土的收缩应力和温度应力,它相对于非超长建筑主要对待的仅是荷载产生的应力,其单位面积用钢量显然要多些。
2平面长宽比:平面长宽比较大的建筑物,不论其是否超长,由于两主轴方向的动力特性(也即整体刚度)相差甚远,在水平力(风力或地震)作用下,两向构件受力的不均匀性造成配筋不均。
3竖向高宽比:这主要针对高层建筑而言,高宽比大的建筑其结构整体稳定性肯定不如高宽比小的建筑,为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移,势必要设置较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度,这类构件的增多自然使得用钢量增多匀,使得其单位面积用钢量相对于平面长宽比接近的建筑物要多。
4立面形状:这是指竖向体型的规则性和均匀性,即外挑或内收程度以及竖向刚度有否突变等。
如侧向刚度从下到上逐渐均匀变化,则其用钢量就较少,否则将增多,较典型的有竖向刚度突变的设转换层的高层建筑5平面形状:若平面较规则、凹凸少则用钢量就少,反之则较多,每层面积相同或相近而外墙长度越大的建筑,其用钢量也就越多,平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少,而且还可衡量结构抗震性能的优劣,从这点上分析得知用钢量节约的结构其抗震性能未必就低。
6柱网尺寸:包括柱网绝对尺寸及其疏密程度,它直接影响到楼盖梁板的结构布置。
一般而言,柱网大的楼盖用钢量较多,反之虽则较少,但同时因柱数增多而使柱构件用钢量增加,其中柱端及梁柱节点区内加密箍筋的增加量几乎占全部增加量的50%。
柱网尺寸较均匀一致不仅使结构(包括柱和梁)受力合理,而且其用钢量要比柱网疏密不一的要节省,这点似乎不难理解。
由于本项目主体为100m高层和超高层,这里暂以常用结构形式—框筒结构为例进行分析;
(一)框筒设计要点
1、对核心筒要求
核心筒宜贯通建筑物全高,宽度不宜小于筒体高度的1/12。
根据《高规》:核心筒外墙厚不应小于200mm,内墙厚度不应小于160 mm。
墙肢应布置均匀。
2、对外围框架柱的要求
周边框架柱的柱距一般可取8-10 m。
框架柱与核心筒壁中心的距离一般可取6-12 m。
②建筑平面布置上力求规则
③建筑物的体型应规整
④柱网尺寸应均匀
⑤控制层高。
层高每降低100 mm,造价降1%左右,墙体材料可节约10%左右。
⑥抗侧力构件位置
⑦建筑立面尽量少做复杂构架、外凸较大线条。
选用合理的基础形式
合理选用钢筋
采用新结构形式、新型楼盖、隔墙系统(隔墙费用占造价12%左右)。
2、混凝土的选用及优化分析
现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40。
地下室外墙混凝土宜采用C30,不宜大于C35。
梁板式筏基不宜大于C40。
30层左右的百米高层,其竖向构件及水平构件混凝土等级搭配如下:
C40(C30)—C35(C30)—C30(C25)——C25(C25)
一般梁混凝土强度等级较高的,对梁弯矩影响较小,所以梁混凝土强度等级宜控制在C25-C40范围内。
一般板混凝土强度等级较高的,对板承载力无明显提高,所以板混凝土强度等级宜控制在C25-C30范围内。
补充:
当顶板采用无梁楼盖,车库区增加5kg/㎡,覆土区增加0.3—0.5m(规划要求),含钢量增加5—7 kg/㎡。
若干天然筏基,此部分含钢量增加15—20kg/㎡
纯塔楼地下室增加10kg/㎡
考虑消防荷载,增加5—7kg/㎡。