陜西土木建筑網(wǎng)首頁 > 建筑論文 > 工程結(jié)構(gòu) > 淺談建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化（下）

摘要：不更改結(jié)構(gòu)體系，只是在同一結(jié)構(gòu)體系下更精細化的計算分析也是一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這種優(yōu)化是一種層次比較低的優(yōu)化，一般而言，在設(shè)計單位設(shè)計失誤的情況下才能節(jié)約較多的工程造價，否則節(jié)約有限，這種優(yōu)化減少的是結(jié)構(gòu)富余安全度。下面簡單論述下結(jié)構(gòu)的精細化計算和設(shè)計。...

淺談建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化（下）

黃鵬飛  張銀萍

中聯(lián)西北工程設(shè)計研究院 710082

一、結(jié)構(gòu)模型計算中注意事項

    1.荷載取值不要擴大，不能層層加碼。

    2.選取合理的設(shè)計參數(shù)，不要隨意修改。如剪力墻結(jié)構(gòu)中砼的容重，考慮抹灰后27已足夠，無需再加大。

    3.察看梁的計算結(jié)果信息。梁的計算結(jié)果查看如下內(nèi)容：縱筋的超筋情況，配箍超筋情況，雖未超筋，但實際是否可配，梁縱向鋼筋要放幾排，每排根數(shù)，此兩項是梁尺寸、砼強度等級調(diào)整的依據(jù)，見《抗規(guī)》GB50011-2001第6.3.3-6.3.7條。另外需注意的是梁平面平法施工圖中調(diào)整鋼筋是要逐個梁進行，以確定梁的跨數(shù)和實際支座情況，出圖后要對梁的編號后綴都須核實更改。

    4.第3條主要是對框架梁結(jié)構(gòu)的模型修改和結(jié)構(gòu)計算過程中需運用的技巧和方法。對于其他結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，同理可以按上面的思路進行模型修改和調(diào)整。

二、結(jié)構(gòu)構(gòu)造

    細部設(shè)計與構(gòu)造要合理經(jīng)濟：

    1.地下室底板設(shè)計：板類受彎構(gòu)件的最小配筋率，已由老的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的0.2%改為0.15%。新《混規(guī)》8.5.1條注2，板類受彎構(gòu)件（不包括懸臂板）的受拉鋼筋，當采用強度等級400MPa、500MPa的鋼筋時，其最小配筋率應(yīng)允許采用0.15和45ft/fy中的較大值。《地基》8.2.1第3條，擴展基礎(chǔ)受力鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.15%；《地基》8.4.15條，梁板式筏基的底板和基礎(chǔ)梁的配筋除滿足計算要求外，縱橫方向的底部鋼筋尚應(yīng)有1/2-1/3貫通全跨，頂部鋼筋按計算配筋全部連通，底板上下貫通鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.15%。

    2.基礎(chǔ)梁的設(shè)計：基礎(chǔ)梁并無延性要求，其縱筋伸入支座錨固長度，箍筋間距、箍筋肢距、彎鉤等皆應(yīng)按照非抗震構(gòu)件的構(gòu)造要求進行設(shè)計。基礎(chǔ)梁兩側(cè)的構(gòu)造鋼筋，由于基礎(chǔ)梁的截面面積都很大，無需滿足《混規(guī)》中配筋率0.1%的要求。腰筋直徑可取12~16mm，間距可取200~300mm，并延梁腹板高度均勻配置。

    3.裂縫的設(shè)計:我國《混規(guī)》裂縫計算公式，是由單向受彎構(gòu)件的試驗研究得出的，對于雙向受彎構(gòu)件是不適用的。1 《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計規(guī)范》（DBJ11-501-2009）中 8.1.13條，當?shù)叵率彝鈮θ绻�有建筑防水時，外墻裂縫寬度可以取0.4mm。2 《建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》（北京市建筑設(shè)計研究院編（2006年版），3.8.17條，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括筏形基礎(chǔ)的梁、板構(gòu)件，條形基礎(chǔ)的梁等）可不驗算其裂縫寬度。但注意：當?shù)叵滤�具有強腐蝕性時就需要計算控制裂縫

    4.有覆土時地下室頂框架梁的設(shè)計：pkpm能自動計算裂縫寬度，裂縫計算參數(shù)有兩個，“允許裂縫限值”和“是否考慮支座寬度對裂縫的影響”，應(yīng)該勾選參數(shù)“考慮支座寬度對裂縫的影響”，程序在計算支座處裂縫時會對支座彎矩進行折減，公式如下Msup=Mmax-min(0.3Mmax,VB/3)。由于軟件計算時不考慮柱截面尺寸，而計算支座裂縫需要的是柱邊緣的彎矩，所以進行以上折減。如果計算軟件考慮了節(jié)點剛域的影響，則計算時不宜再考慮此項折減。需要注意的是，通過增大配筋面積減小裂縫寬度是比較沒有效率的做法，通常鋼筋面積增大很多裂縫才能下降一點。其他方法，如增大梁高或增大保護層厚度則可以比較迅速的減小裂縫寬度。因此，對比較關(guān)心鋼筋用量的工程，不應(yīng)該完全依賴程序自動增加鋼筋的方法減小裂縫，應(yīng)該盡量通過合理的截面設(shè)計使裂縫滿足限值要求。

    5.剪力墻的設(shè)計： 構(gòu)造配筋水平筋直徑可采用¢8, 豎向筋直徑可采用¢8和¢10間隔設(shè)置；剪力墻的軸壓比不大于0.3時，可不設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；約束邊緣構(gòu)件的體積配箍特征值跟剪力墻的軸壓比是相關(guān)的，見《抗規(guī)》表6.4.5-3；剪力墻的水平分布筋可計入約束邊緣的體積配箍率，但不應(yīng)大于30%，詳見《抗規(guī)》6.4.

    6.梁的設(shè)計：采用300寬框架梁，我們常做的二、三級框架，在梁寬大于300時，框架梁箍筋需要四肢，這樣帶來的鋼筋增量就比較大，因此可以多考慮300梁寬；當框架梁跨度大于8m時，應(yīng)控制梁底裂縫配筋，可不控制支座裂縫配筋；懸挑梁底筋，Satwe計算結(jié)果不合理。《混規(guī)》第9.2.13條   當梁的腹板高度hw≥450mm時，在梁的兩個側(cè)面應(yīng)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，針對此條，在梁鋼筋差異不大的情況下，可將梁腹板高度設(shè)計為hw<450mm，以減少構(gòu)造腰筋。

    7.非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計：非結(jié)構(gòu)構(gòu)件未采用《抗規(guī)》13.2的計算方法，直接拍腦袋設(shè)計，得到的結(jié)果要么浪費，要么配筋量不足

三、優(yōu)化案例

    1.在“格蘭春天”住宅小區(qū)  7#樓的設(shè)計中， 500厚板的梁筏基礎(chǔ)中，配筋采用通長14@150與局部加強相結(jié)合的辦法，比配筋采用通長16@150與局部加強相結(jié)合的辦法節(jié)省了不少鋼筋。

    2.梁寬300，梁高600，軸線跨度7.7ｍ，上下主筋各配4��20和4��22，箍筋采用Φ8@100(4)，見圖2-1。

    本例中的問題是滿足剪力和最小配箍率(不小于0.24ft/fyv)。以后，加密區(qū)以外的箍筋能否改成Φ8@200(2)或者Φ6@200(2)。

    根據(jù)鋼筋混凝土規(guī)范，當梁寬不大于400ｍｍ，一層內(nèi)受壓鋼筋多于4根時，才應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋，本例顯然可以不設(shè)復(fù)合箍筋。

    箍筋最大間距規(guī)范規(guī)定；Ｖ>0.7ｆｔｂｈ0+0.05Nｐ0,500<ｈ≤800,箍筋最大間距250mm,15d(主筋最小直徑)=15*20=300mm。

    所以本例加密區(qū)以外的箍筋完全可以優(yōu)化為Φ8@200(2)，變4肢為2肢，節(jié)省箍筋鋼材約36%，見圖2-2。

上部結(jié)構(gòu)每平方米的含鋼量標準

參考文獻：

1.《高層建筑含鋼量控制方法》(萬科)

2.《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計規(guī)范》（DBJ11-501-2009）

3.《建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》（北京市建筑設(shè)計研究院編（2006年版）

4.《砼規(guī)》GB50010-2010

5.《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

上一篇： 淺談樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響

下一篇： 淺談建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化（上）