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    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)約用鋼量的方法探討

    2020-02-18 16:51:54
    江西建材 2020年7期
    關(guān)鍵詞:鋼量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件

    鄭州信和嘉程建筑設(shè)計(jì)有限公司,河南 鄭州 450000

    1 影響建筑設(shè)計(jì)用鋼量的因素

    1.1 自然因素

    建筑物所處的地理位置不同,承受的外力也會(huì)有所不同,氣候條件、地震作用都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的方面,同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要掌握建筑自重以及建筑所處地區(qū)是否會(huì)頻繁的發(fā)生地震,這些因素都將會(huì)直接影響到建筑設(shè)計(jì)參數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)需要滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),掌握影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素,并需要在此基礎(chǔ)上權(quán)衡各方面因素,適當(dāng)增加用鋼量,從而可以降低溫差、風(fēng)力等自然因素對(duì)建筑的影響,在建筑用鋼量增加的同時(shí),還可以強(qiáng)化建筑抵御溫度應(yīng)力的能力。

    1.2 平面布設(shè)

    建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多,不僅需要在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中分析施工環(huán)境、工程參數(shù),還應(yīng)該比對(duì)《建筑抗震設(shè)計(jì)》規(guī)范文件,并根據(jù)文件規(guī)定結(jié)合掌握的工程參數(shù),并在對(duì)稱性原則以及規(guī)則性原則下,設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu),并掌握影響工程質(zhì)量的外在因素,確定致使立面與平面結(jié)構(gòu)不規(guī)則的原因后,需要利用計(jì)算機(jī)錄入各項(xiàng)工程參數(shù),統(tǒng)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)受到的內(nèi)力以及外力,根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)要求,調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),提升建筑內(nèi)部薄弱環(huán)節(jié)抵抗外力以及內(nèi)力的能力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變動(dòng)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致建筑項(xiàng)目用鋼量發(fā)生變化,一般情況下都會(huì)增加工程的用鋼量。

    1.3 結(jié)構(gòu)體系

    建筑項(xiàng)目在動(dòng)工前期,工作人員會(huì)對(duì)項(xiàng)目所在地進(jìn)行實(shí)地勘察,掌握工程信息,并根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)要求以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn),結(jié)合企業(yè)自身情況,從成本以及技術(shù)等層面出發(fā),設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)方案,我國(guó)各省市的氣候特征均不相同,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素,保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案,還需要將工程所用的經(jīng)費(fèi)控制在企業(yè)可承受水準(zhǔn)下,建筑內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)體系不僅會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不同,還會(huì)影響到施工的用鋼量。比如剪力墻結(jié)構(gòu)體系與框架+剪力墻結(jié)構(gòu)體系,雖然都可以滿足建筑單位對(duì)項(xiàng)目穩(wěn)定性的要求,但是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體系不同,建筑使用的用鋼量也會(huì)有較大的差異,前者用鋼量在50~70kg/m2區(qū)間內(nèi),后者用鋼量在90~120kg/m2區(qū)間中。

    2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)省用鋼量要點(diǎn)

    2.1 水平構(gòu)件

    水平構(gòu)件部署是否合理,將會(huì)直接影響到建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,建筑項(xiàng)目中的水平構(gòu)件一般多指梁板構(gòu)件,構(gòu)件搭配需要從多角度、多層面分析,平衡結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載,抵消內(nèi)部應(yīng)力,按照力學(xué)概念,明確結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力、傳力的方式,水平配件設(shè)計(jì)不能只從建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面考慮,隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,施工作業(yè)還需要考慮到客戶對(duì)建筑外觀等方面的要求,在確保建筑整體質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的前提下,建筑項(xiàng)目必須具有絕佳的觀賞性,在科學(xué)的構(gòu)件設(shè)計(jì)下,減少建筑用鋼量的同時(shí),還可以保證項(xiàng)目呈現(xiàn)出良好的效果。

    建筑工程項(xiàng)目運(yùn)行期間,為了達(dá)到減少用鋼量,并保證工程整體質(zhì)量達(dá)到業(yè)主提出的要求,設(shè)計(jì)人員常采用豎向交通構(gòu)建建筑簡(jiǎn)體,建設(shè)多樁承臺(tái),將其設(shè)計(jì)在墻體下方,采用這種構(gòu)件布設(shè)方式,可以有效的規(guī)避剪力墻對(duì)樁造成的壓力,避免樁的薄弱部位受到壓力作用變形。另一方面,還需要了解建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)外載荷,設(shè)計(jì)配筋率,提升建筑結(jié)構(gòu)抵抗外力的能力,考慮到建筑結(jié)構(gòu)中的承臺(tái)可能受到剪力沖擊,致使建筑整體穩(wěn)定性受到影響,為此需要在前期設(shè)計(jì)期間,提升承臺(tái)厚度或是提升相關(guān)部位混凝土的強(qiáng)度,從而抵消內(nèi)部水平方向的剪力。

    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要關(guān)注構(gòu)件自身重量以及跨度,比如前一段時(shí)間裝修日常民居客廳,常應(yīng)用板塊混凝土平板,其在50~70m2,左右大小的客廳空間中確實(shí)能夠滿足項(xiàng)目可靠性以及穩(wěn)定性的要求,但是卻會(huì)因?yàn)殇摿渴褂眠^(guò)多,直接提升施工總成本,如果不能平衡構(gòu)件自重與跨度間的關(guān)系,即便提升項(xiàng)目自身預(yù)應(yīng)力,仍然無(wú)法規(guī)避材料消耗過(guò)多的問題。由于構(gòu)件跨度直接影響到其在應(yīng)用中的表現(xiàn),為了不影響構(gòu)件預(yù)應(yīng)力,需要從構(gòu)件自重方面下手,簡(jiǎn)化樓板構(gòu)造樣式,從而降低工程使用的用鋼量,現(xiàn)澆雙向空心樓板或是加輕質(zhì)填充塊的密肋樓板均是當(dāng)前房屋建設(shè)常用的手段。

    2.2 配筋結(jié)構(gòu)

    柱段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要掌握混凝土強(qiáng)度層級(jí)軸壓比,確定構(gòu)造配筋方式,并依照柱主筋最低配筋率,選擇工程所用的主筋規(guī)格,建筑項(xiàng)目中關(guān)于柱設(shè)計(jì)工作,需要結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn),確保建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)受到內(nèi)部應(yīng)力的沖擊,影響建筑整體的穩(wěn)定性,并需要考慮到城市中高層建筑逐漸增多的實(shí)際情況,需要按照HRB400 要求選擇各類柱的配筋率,為了防止柱結(jié)構(gòu)因?yàn)槠氖軌河绊憙?nèi)部承壓能力,還需要避免使用跨度大的邊柱,從而在滿足規(guī)定質(zhì)量要求的同時(shí),減少施工單位工程用鋼量。另外,選擇工程柱型號(hào)、設(shè)計(jì)相關(guān)作業(yè)方案期間,需要掌握柱形與其在建筑中承載能力間的關(guān)系,改變柱的外形,使柱中心受壓,平衡建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力。

    3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)約用鋼量的途徑

    3.1 應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋

    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用HRB400 鋼筋,目前我國(guó)大力推廣的高強(qiáng)鋼筋為CRB600H,高強(qiáng)鋼筋CRB600H 對(duì)HRB400 鋼筋組成的化學(xué)成分進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,改變了鋼材C、Mn、Si 等元素的含量,進(jìn)一步提升鋼材的強(qiáng)度以及剛度。高強(qiáng)鋼筋具備強(qiáng)度高的特性,并且可以解決混凝土構(gòu)件中,鋼筋擁擠的問題,在提升鋼筋混凝土強(qiáng)度的同時(shí),還可以縮減建筑的用鋼量。應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋過(guò)程中,施工人員需要在前期與技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員,商討施工圖紙,檢查節(jié)點(diǎn)配筋。當(dāng)材料校對(duì)完成后,才可以上報(bào)總工程師,明確施工用鋼量,批準(zhǔn)下單,滿足施工作業(yè)需要。

    3.2 完善構(gòu)建設(shè)計(jì)

    首先,掌握導(dǎo)致建筑中柱用鋼量大幅度提升的原因,調(diào)整柱的鋼筋率以及布置位置,從而起到控制柱用鋼量的作用。明確建筑類型,掌握柱、墻的橫截面積,并需要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求,在保證混凝土強(qiáng)度滿足工程質(zhì)量要求的前提下,降低柱軸壓比,從而減小柱截面大小,在保證項(xiàng)目結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí),達(dá)到節(jié)約用鋼量的目的。

    梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間,需要掌握鋼筋與混凝土搭配方式,以及不同搭配方式呈現(xiàn)的效果,并根據(jù)施工要求,優(yōu)化混凝土與鋼筋配置,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)梁截面,將梁截面的寬度控制在0~350mm 范圍內(nèi),采用這種方式控制梁截面,可以在確保截面尺寸不影響施工作業(yè)效果同時(shí),減小工程所用的鋼量。隨著梁截面寬度的擴(kuò)大,作業(yè)需要的用鋼量也會(huì)隨之增加,保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在規(guī)定范圍中。另外,可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間,在確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定值滿足規(guī)定要求的基礎(chǔ)上,減小鋼筋直徑,采用大直徑與小直徑結(jié)合配筋的方法等減少用鋼量[1]。

    4 結(jié)語(yǔ)

    在建筑行業(yè)高速發(fā)展的背景下,建筑行業(yè)需要關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還應(yīng)該遵循可持續(xù)性戰(zhàn)略發(fā)展的要求,節(jié)約施工使用的鋼材,優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)方案,發(fā)現(xiàn)對(duì)建筑用鋼量的影響,掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,控制用鋼量的要點(diǎn),并在方案設(shè)計(jì)期間,應(yīng)用三級(jí)鋼筋、完善構(gòu)建設(shè)計(jì),在保證項(xiàng)目整體質(zhì)量的同時(shí),減少項(xiàng)目用鋼量。

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