專業協作對含鋼量的影響

前言：本站為你精心整理了專業協作對含鋼量的影響范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

建筑方案布置對含鋼量的影響

建筑方案布置選擇在很大程度上可以對工程的結構成本造價產生重大影響，這些影響具體體現在房屋開間和進深的大小、建筑物的層高及層數、柱網的尺寸及疏密、結構抗側力構件的布置、樓梯及電梯在平面中的位置、建筑平面的凸凹錯落、建筑物豎向收進或挑出、樓面大開洞、錯層、轉換、弱連接等等。就建筑設計效果而言，一定程度的不規則是必需的。“參差多態乃幸福之本源”，體現在建筑設計上就是建筑物體型的變化所帶來的韻律美，賦予建筑物獨特的風格和生命力。然而，從有利于抗震的角度來說，建筑平面及豎向布置均宜盡量簡單、規則，力求對稱、減少偏心，控制建筑物的扭轉效應，以相對較低的單方含鋼量及單方混凝土量達到滿足抗震設計要求的目的。因此，建筑設計意圖的落實與結構含鋼量的控制是一對必然存在的矛盾。要妥善解決這一矛盾，實現綜合平衡，結構專業與建筑專業之間貫穿設計全過程的溝通、反饋、協調就極為重要。

1建筑高度對含鋼量的影響

從2010年12月1日起實施的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）為配合《民用建筑設計通則》（GB50352-2005）對多層與高層建筑的高度分界，將框架結構不同抗震等級的建筑分界高度由30m調整為24m（見表1）。以Ⅶ度區為例，這意味著高度同樣是24～30m的框架結構，2010版抗規實施之前可以按抗震等級為三級進行設計，實施之后則需按抗震等級為二級進行設計，抗震等級提高了，含鋼量自然增加。而對于Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度區的框架-剪力墻結構、剪力墻結構以及部分框支剪力墻結構，2010版抗規增加了24m高度分界，除框支層框架外，高度≤24m時其抗震等級比2008年版抗規的要求降低一級（四級不再降低），這意味著在Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度區，高度≤24m、結構體系為框架-剪力墻結構或剪力墻結構的建筑，以及部分框支剪力墻結構中的剪力墻，2010版抗規實施之后，抗震等級比以前降低，含鋼量有可能減少（但在其他構造措施方面有可能引起含鋼量增加）。因此，對于超過分界高度因而需要提高抗震等級的建筑，有必要進行方案比較，對含鋼量的增加與使用面積的增多，也就是所謂“投入產出比”進行成本分析，合理確定建筑高度。

2建筑體型的規則性對含鋼量的影響

當建筑物嚴重不規則甚至非常不規則、平面立面都較為復雜、平面或豎向剛度存在突變時，其含鋼量肯定比將體型的不規則控制在合理程度的建筑要大。如某多層工業廠房辦公樓及車間，結構體系為框架結構，建筑平面大致為細長不規則T形條帶，中部為大開洞形成的封閉回形，總長度71m，寬度9.5～20m，無分縫，平面、立面體型均較復雜（見圖1）。施工圖審核時發現主要樓層在各種工況下的最大層間位移比為3.5，遠遠超出規范允許的最大值，結構抗扭轉能力極差。如單靠加大構件尺寸（剛度）的方式調整，不僅事倍功半，而且勢必大大增加單方含鋼量和單方混凝土量。因此要求結構設計人與建筑專業協商，在不影響建筑使用功能和主要立面效果的位置增設永久縫。建筑布置調整后，結構主要樓層的最大層間位移比為1.25～1.48，相應最大層間位移角為1/786～1/874，各項設計指標均滿足規范要求且趨于合理。

3建筑立面處理手法對含鋼量的影響

建筑立面處理手法與結構成本造價是設計工作中經常出現的矛盾。懸挑較多或挑出長度較大的建筑立面往往較為美觀，然而需要付出的經濟代價也較高。如某15層辦公樓，結構體系為框架-剪力墻結構，平面長邊方向臨街側各層凈挑出長度3m，局部柱網范圍最大挑出長度3.2m（見圖2）。建筑立面采用落地窗，外立面水平飾線在樓面以下的高度為200mm，反上高度為200mm。結構初步設計審核中發現該部位按建筑剖面采用了200mm厚板懸挑，板面筋需配準14@100，且相鄰的內跨板厚亦需加大到200mm，相鄰第2跨板厚加大到160mm，配筋量隨之增加。因此建議結構設計人與建筑專業共同研究協商，在施工圖階段改為梁板式挑出，邊梁高取300mm，框架懸臂梁在無隔墻處采用寬扁梁或采用變截面挑梁，盡量減少對建筑使用空間和外觀的影響；板厚由200mm和160mm減小到100mm，只需按最小配筋率配筋，單方含鋼量和單方混凝土量均得到有效控制，亦能滿足建筑專業對外立面造型的要求。

4建筑平面布置對含鋼量的影響

對于剪力墻結構，大開間往往比小開間的布置更為經濟合理，但豎向構件的絕對間距較大或疏密不勻的建筑，其結構含鋼量往往大于豎向構件間距合理、布置均勻的建筑。例如某16層商品房住宅，結構體系為剪力墻結構，邊跨兩片剪力墻之間凈距9m，且在邊跨框架梁中間布置挑出陽臺（見圖3）。由于底層平面中有一半面積布置了商鋪，另一半為住宅，底層的房間分隔與二層以上相應位置的房間分隔不同，因此首層該跨內不能增加豎向連續的抗側力構件，限于層高及建筑使用要求也難以采用框支轉換。該處受使用功能限制，允許最大梁截面為200mm×800mm，雖然結構計算能通過，但支座最大需配筋面積為28cm2，且限于梁寬需分三排放置，實際配筋時需考慮面積折減加大鋼筋，額外增加了用鋼量。而另一幢11層剪力墻結構的商品房住宅，抗側力構件的布置受到建筑平面布置的嚴重制約，結構設計人不得不在兩榀框架之間分別設置三道凈跨為1～3.55m的內挑純懸臂梁，方能形成明確的傳力路徑（見圖4）。上述兩工程因建筑布置已經定型且出圖進度要求緊迫，審核時僅提請結構設計人注意，并未硬性要求調整。后來甲方經過預算認為含鋼量過大，要求進行優化設計，但“巧婦難為無米之炊”，建筑布置一旦定型，結構的可調整空間已甚小。如在建筑方案選型階段，能適當調整底層商鋪及上部住宅的布局，允許在合適位置增加豎向連續的抗側力構件，將跨中承受較大荷載的大跨度單跨梁處理為荷載、跨度均較小的連續梁，將內挑大跨度純懸臂梁處理為框架梁，含鋼量應可有較顯著的降低。

結語

工程實踐證明，建筑方案布置不合理造成的含鋼量增加，往往比計算或配筋不精確造成的含鋼量增加要大得多。如能在設計前期及設計過程中及時發現問題并加以解決，可以避免出現最后階段的重大修改，減少無用功，提高整體設計工作效率和設計質量。為避免出現建筑布置定型后再進行結構設計，到后期發現建筑布置對含鋼量有顯著影響卻已難再作調整的被動局面，結構設計師除了在設計過程中努力采取措施合理控制含鋼量之外，還應從建筑方案選型階段即提前介入，主動加強與建筑設計師（或甲方）的溝通與協調，讓“美觀、好用”與“經濟”的矛盾在設計前期就得到化解，共同尋求設計效果與結構成本的最佳平衡。

作者：余麗嬋單位：廣東南海國際建筑設計有限公司