培训首页  >  结构工程师新闻  >  结构工程师:概念设计之用钢量优化

结构工程师:概念设计之用钢量优化

[2017-09-19 11:16:57] 浏览量:194 来源:

上海筑林教育学院

  优化设计不仅从本身概念出发提出了全新的经济设计理念,而且还要注重考虑施工的方便程度,考虑综合的效益。需要强调的是通过优化,使建筑更好用、更安全。

  概念设计是优化设计的一个部分。预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态,调整承载力以加强或削弱某些部位;有意识设置构造措施,做到心中有数,那些部位可以屈服,那些部位不能屈服;通过截面设计实现;通过弹塑性计算校核,等等;充分利用结构材料的性能,在确保结构整体安全性不降低的前提下避免盲目浪费。

  *影响用钢量的宏观因素*

  1)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)

  2)平面长度尺寸: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,其单位面积用钢量相对较多。

  3)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。

  4)竖向高宽比:高宽比大的建筑其结构整体稳定性较差。为了保正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。

  5)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。

  6)平面形状:若平面较规则、凹凸少则用钢量就少,反之则较多。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,用钢量节约的结构其抗震性能未必就低。

  7)柱网尺寸:包括柱网尺寸及其疏密程度,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。

  8)层高:跨层柱由于其受力的复杂性以及截面较大,用钢量一般比正常层高的柱要多;错层容易使交界处竖向构件形成短柱,抗震性能较差,在构造上需要加强,造成用钢量的增加。

  (9)抗侧力构件位置:刚度中心与质量中心相重合或靠近,或者抗侧力构件所在位置能产生较大的抗扭刚度,结构的抗扭效应小,因而结构整体用钢量就少,反之则多。

  *影响用钢量的微观因素*

  体现在结构工程师对结构设计的具体操作上,首先是结构布置,其次是构件的配筋构造。

  1)竖向构件布置:柱网大小和疏密,在建筑方案阶段确定;抗震墙的合理数量及合适位置在结构工种介入方案设计过程中确定。

  2)合理地确定墙柱截面:墙柱一般是压弯构件,其配筋量在多数情况下至少是多数部位都采用构造配筋,因此在其混凝土强度等级合理取值且满足轴压比要求的前提下,墙柱截面不宜过大,否则用钢量将随其截面增大而增加。

  3)柱截面种类不宜太多:数不多的若干根柱由于轴力大而需较大截面,合理经济的做法应是对个别柱位的配筋采用加芯柱,加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以劲性钢筋以提高其轴压比,从而达到控制其截面尺寸的目的。

  4)利用竖向交通井道而形成的剪力墙筒体:其外围墙体对结构刚度的贡献罪大,而内部墙体则贡献甚微。在满足结构整体刚度的前提下,筒体内部的剪力墙不宜过多过厚和过于零碎,否则会增加该部位墙体用钢量且对结构无大作用。从施工角度看,剪力墙形成的筒体越是完整划一,施工就越方便。从受力角度看,筒体内部隔墙若设梁支承于筒体外围墙上,从而增大外围墙的轴力避免受拉对其受力反而有利,尤其是内筒的角部处。

  5)水平构件布置:其布置原则首先是受力传力合理,其次是使用效果(包括视觉效果)良好,罪后才是用钢量的节省,设计中不能本末倒置。当采用高强钢筋时,应使板的配筋由内力控制而非按构造配筋,否则将得不偿失。当板跨小、布梁多时肯定用钢量会增多,而且可能使楼面荷载多次传递,造成受力不合理。

  6)以竖向交通井道形成的筒体:采用桩基础一般都形成多桩承台。布桩时尽量使桩处于墙体下,这时承台避免受剪甚至能抗弯,其厚度可较小,采用构造配筋率配筋则其配筋量就较少。承台混凝土满足抗剪抗冲切后,承台配筋就可采用低配筋率而不应也没必要提高配筋率。

  7)大跨度板采用普通混凝土平板:即使施加了预应力,其用钢量都会较多,其主要原因是板的跨度和自重均较大。大跨度往往由使用功能决定而无法改变,要节省用钢量,只能往“自重”上考虑,即改变楼板的结构形式。采用现浇双向空心楼板、加轻质填充块的双向密肋楼板,都是可以考虑的途径。

  请联系网站,了解详细的课程信息~

  优质、便捷、省心


文中图片素材来源网络,如有侵权请联系删除
  • 建造师
  • 安全工程师
  • 造价工程师
  • 消防工程师
  • 岩土工程师
  • BIM
  • 专科
  • 本科及以上
  • 专科以下
  • 五年以上
  • 三到五年
  • 三年以下
  • 零基础

厚学推荐学校

网上报名

热门信息

温馨提示