对高层住宅结构设计中含钢量控制

摘要：随着我国经济的发展及建筑行业的进步，越来越多的高层住宅出现在人们的日常生活中，在保证高层建筑质量的前提下，有效节约其钢筋的使用量是每一个建筑施工企业所要面对的重要课题。本文研究从结构设计出发科学有效的控制含钢量问题，并提出了具体的措施对策。
关键词：高层住宅；结构设计；含钢量；控制
随着我国市场经济的快速发展，建筑开发商为了降低高层住宅的钢筋用量，降低产品成本，很重视在满足合同和质量要求的前提下，从结构设计对用钢量进行有效控制，实现最优化的钢筋用量，因此对结构设计也提出了更高的要求。

一、高层住宅结构设计视角含钢量的影响因素

1、结构方案

在较多的影响因素中，最重要也是最首位的影响因素是结构方案的合理性和规则性问题，主要包括建筑物的体型、柱网尺寸及抗侧力构件所处位置等。具体表现为以下几个方面：
1)平面立面形状：是指竖向或平面体型的均匀性与规则性，也就是说，它的内收或外挑程度，以及竖向或平面刚度是否变化。如果侧向刚度由下至上平均变化，那么平面里面形状的钢量就会变少，反之则增加。
2)平面长度尺寸：当建筑物的结构单元超长时，必须考虑到混凝土的温度和收缩应力。这相对于建筑物结构单元不长的建筑物相比较，超长结构单元的单位面积用钢量较多。
3)平面长宽比：当建筑物的平面长宽比较大时，两个主轴方向的整体刚度相差较远。在水平力的作用下，配筋不均是由于两项构件受力不均性造成的。
4)竖向高宽比：建筑物的竖向高宽比较大的结构整体稳定性较差。要使建筑物结构的整体稳定，就要增强结构的侧向刚度，也就需要设置较强的抗侧力构件控制侧向位移，较强的抗侧力构件的增多势必导致了用钢量的增加。
5)柱网尺寸：这包括柱网疏密

摘自：毕业论文评语www.udooo.com

程度和柱网绝对尺寸，楼盖梁板结构布置的最直接影响因素就是柱网尺寸。均匀的柱网尺寸与疏密不一柱网尺寸相比较，既能让柱和梁受力合理，又能节省用钢量。
6)抗侧力结构所在位置：当质量中心和刚度中心接近和重合时，在抗侧力构件附近的位置产生较强的抗扭刚度，其抗扭效应较小，导致建筑物的结构整体用钢量较少。

2、具体的结构设计

除了第一步的结构方案设计对含钢量造成影响外，就是在具体的结构设计中，其具体的细节设计对含钢量的影响。其具体影响为以下几点：
1)竖向构件设计。高层住宅结构设计在确定好抗震墙数量和位置以及柱网大小与密度之后，下面重要一步就是确定墙柱的截面，因为墙柱一般为压弯构件，它的配筋多采用构造配筋， 所以只要符合压轴比的要求及混凝土强度等级合理取值，墙柱的截面不用太大。通常在柱网密度不一样的建筑物中，其中某根或者少数一些根柱因为所承受的轴力大则需要较大的截面，然而通常为了考虑装修的方便一般就期望采用相同的截面，这样以来势必会因扩大所有截面而增加用钢量。更为合理的做法应该是增加配箍率与主筋配筋率，对个别墙柱的配筋应采用加芯柱来解决，同时采用劲性钢筋来提高轴压比，这样才能合理控制截面大小，也更为经济，节省建筑成本。
2）剪力墙筒体设计。通过竖向交通井形成的剪力墙筒体，其墙体与内围墙体相比，墙体对结构刚度的贡献率最大，因此在满足结构刚度的整体需求下，其内部的设计应更为合理，应该较少、较薄及简便，这样可以有效地减少该部位的用钢量并使得结构更为合理。
3）楼盖设计。只要符合正常开间需求与满足楼板厚度，在设计时应尽量增加板跨而非遇墙设梁。同时在采用高强度的钢筋时也应该考虑通过内力来控制配筋用量，而不是从构造考虑。事实上，板跨小和设梁太多都会增加建筑用钢量，还会造成因楼面载荷的多次传递而造成受力的不合理。
4）地下室底板设计。在地下室底板设计中，平板式结构和梁板式结构相比，平板式结构所使用的钢筋量要多很多，所以在设计时应尽量采用梁板结构。具体做法应该是建构整间大板，不在柱网里添加次梁，这样做不仅可以减少用钢量，工程也变得较为简便。筒体桩的建筑基础一般多为多桩承台，理想状态下应该将桩处于墙体之下，这样可以避免承台受剪，厚度减小，还可以有效减少配筋使用量。然而现实情况是一般桩很难处于墙体下，使得承台受减，为了避免这一现象，设计中应从增加承台的厚度及其混凝土的强度入手而不是只考虑增加配筋，因为这样会极大的增加用钢量。
5）大面积客厅楼板设计。当今市场流行大面积客厅设计，这些客厅的空间客厅一般在40-60平方米，很多甚至更大。由于混凝土平板的跨度及自身重量都非常大，所以普通混凝土平板的用钢量也会变得非常大，即使设计时增加了预应力也无法改变。这样的大跨度在功能需求下无法改变，那么如果仍想控制用钢量达到节省的目的，就只能在其自重上下功夫了，也就是需要改变楼板的结构形式。就目前情况来说，应选用轻质填充物的双向密肋楼板或者采用现浇的双向空心楼板可以解决这一问题。

二、高层住宅结构设计中含钢量控制措施

1.配筋构造设计

在符合规范规定的前提下,在建筑物构件的配筋构造方面中有些方法可以达到节约用钢量的目的。
1)柱：为了使得绝大多数的柱段都是构造配筋还不是内力控制配筋，需要合理确定混凝土强度等级来控制柱的截面尺寸与轴压比，选择主筋规格时需按所要求的最小配筋率或其略高的配筋率进行选订。结构顶层边柱通常是大偏心受压，尤其是抽掉中柱后的大跨度边柱，他们的主筋配筋量都是内力控制。一般采用改变柱竖向形状来节省用钢量，通过加腋的方法，降低配筋率。如果在改变以后，柱难以承受弯矩的情况下，于是将梁柱顶节点设计成简支，柱中心受压或小偏心受压，边柱既能保持原来的竖向形状又能减少截面。一般高层住宅的建筑的层高大都比较低，可以通过每两层连接一根柱主筋，这样既节约了钢筋又减少了钢筋的接头数量。
2)梁：配筋总体上主要由内力控制，极小部分是由最小配筋率控制。主要有两种方法能尽可能的节约梁的用钢量：第一种方法是对混凝土的强度等级要求不要太高；第二种方法是尽量使用强度较高的钢筋。运用第一种方法的最大优势是可以降低最小配筋率，最关键的是有利于梁的抗裂性能。悬臂梁由于其跨度较大，不管承受的是梁端集中荷载，还是均布荷载，悬臂梁的弯矩内力都迅速下降了。所以，在面筋较多的情况下，把除角筋延伸到梁端外面，其它的钢筋尤其是两排的钢筋都可以在跨中切断，这样既方便了施工还节省了钢筋。

2、建筑物的平面布局

建筑物的平面布局要尽可能的简洁，控制平面中的凹凸部分，减少出现复杂的平面形状的可能性。比如在平面凹凸较多的时候，增加外墙面的面积，既影响保温和节能的成本，又增加了建筑物的钢筋含量，从而导致建筑物的各项指标变得不合理，影响建筑物的钢筋含量。
三、结语
高层住宅不同于普通楼房的建造，因此在含钢量控制方面应该根据高层建筑所特有的特点和建筑自身的规律和要求进行合理设计、科学规划用量，既要从宏观上既方案写作方面进行用量控制，也需要从微观上既具体设计方面进行用量控制，宏观上符合体型要求，微观上结构构件设计布局及截面选择要在符合受力及变形要求的条件进行合理设计，在整体上保证质量的前提下，进行最优化的设计选择。
参考文献：
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