向青松 劉思林

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市化進(jìn)程加快、住宅建設(shè)用地日趨緊張，高層住宅建筑應(yīng)勢而生。剪力墻結(jié)構(gòu)因其自身抗剪抗剪能力強(qiáng)、能形成理想的居住空間等優(yōu)勢，常在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。在高層剪力墻住宅建筑建造過程中，如何合理節(jié)約建造成本、控制結(jié)構(gòu)整體用鋼量，是建設(shè)投資方最為關(guān)心的問題之一。本文主要針對剪力墻住宅主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置對建筑物用鋼量的影響及常見高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)體型的用鋼量分析，提出控制用鋼量的基本思路及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題、并對常見體型剪力墻住宅的用鋼量進(jìn)行了對比分析，供建筑行業(yè)的相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】高層住宅建筑;剪力墻結(jié)構(gòu);構(gòu)件布置;用鋼量

在城市住宅用地日趨緊張的大背景下，建設(shè)單位土地成本不斷增加，合理控制建筑的建造成本顯得尤為重要，在所有能減少建造成本的方法中，控制結(jié)構(gòu)用鋼量是提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益最直觀、最重要的舉措之一。項(xiàng)目實(shí)施過程中建筑實(shí)際用鋼量的有效控制，不僅需要結(jié)構(gòu)工程師的深度參與，也需要其他專業(yè)的鼎力合作。在對常用建筑體型剪力墻住宅結(jié)構(gòu)用鋼量統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，深入分析影響住宅上部結(jié)構(gòu)用鋼量的各種因素，以求安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，控制項(xiàng)目整體用鋼量。

1、高層住宅建筑物用鋼量的主要影響因素

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足建筑使用要求、結(jié)構(gòu)安全及耐久性要求前提下，按照經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性控制指標(biāo)一般是以單位面積用鋼量控制為主，單位面積混凝土折算厚度控制為輔。

1.1建筑選型

建筑方案選型，是影響高層建筑用鋼量的最主要因素，不同的體型會(huì)導(dǎo)致剪力墻的數(shù)量、地震力、風(fēng)荷載等主要因素變化較大。從結(jié)構(gòu)概念上而言，對控制用鋼量有利的建筑方案一般具有下述特征：結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載分布宜均勻;豎向體型宜規(guī)則、簡單，避免過大的外挑和收進(jìn);結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。

1.2結(jié)構(gòu)方案

結(jié)構(gòu)方案的選擇是用鋼量實(shí)際控制方法的靈魂。不同的結(jié)構(gòu)體型，決定了建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級(jí)、抗震能力、能否最大程度滿足建筑設(shè)計(jì)的需求。剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗剪抗剪能力強(qiáng)、能形成理想的居住空間、布置靈活等優(yōu)勢，常是高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的首選方案。

1.3構(gòu)件設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)方案確定之后，結(jié)構(gòu)工程師往往需要對整體結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，配筋的主要依據(jù)是根據(jù)預(yù)先搭模電算完的配筋計(jì)算結(jié)果和規(guī)范對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)的基本構(gòu)造要求，也就是說設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)構(gòu)件既要滿足規(guī)范對于最小配筋率的要求同時(shí)也要滿足結(jié)構(gòu)受力計(jì)算的要求。

2、高層住宅建筑物用鋼量控制的操作方法

2.1合理的計(jì)算荷載及作用取值

所有的構(gòu)件配筋都是根據(jù)構(gòu)件的受力狀態(tài)計(jì)算而來，高層住宅建筑層數(shù)較多、戶型分隔墻體多，在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施時(shí)應(yīng)明確風(fēng)荷載、地震作用、樓板恒載、活載的取值標(biāo)準(zhǔn)、活荷載折減方案、隔墻及外墻的荷載取值、屋面荷載如何考慮等。例如，填充墻自重計(jì)算時(shí)按實(shí)際情況準(zhǔn)確計(jì)算，精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許考慮減去門窗洞口位置的填充墻體積，但應(yīng)把裝飾面、造型、門窗自重考慮全面;衛(wèi)生間的回填材料及屋面建筑找坡材料，應(yīng)明確采用輕質(zhì)材料，從而減少建筑重量節(jié)約基礎(chǔ)建造成本、減少構(gòu)件鋼筋用量。

2.2選用合適的建筑材料強(qiáng)度

不同強(qiáng)度的建筑材料（鋼筋、混凝土）市場價(jià)格相差較大，而剪力墻高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對材料需求較大，因?yàn)檫x用合適的建筑材料強(qiáng)度顯得尤為重要。同時(shí)，很多結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋大多屬于計(jì)算控制，設(shè)計(jì)者應(yīng)針對大跨度梁的撓度和配筋、底部樓層豎向構(gòu)件的軸壓比控制、轉(zhuǎn)換層剪力墻抗剪設(shè)計(jì)等部位的鋼筋設(shè)置、混凝土強(qiáng)度選用等問題。一般而言，剪力墻水平、豎向分布筋可以根據(jù)具體要求選用不同強(qiáng)度等級(jí)，邊緣構(gòu)件縱筋應(yīng)采用HRB400或HRB500，邊緣構(gòu)件箍筋可以按照配箍率的要求采用HPB300;樓板板面支座鋼筋應(yīng)選用HRB400或HRB500，板底鋼筋可以按構(gòu)造要求采用HPB300;梁上部、下部受力鋼筋應(yīng)采用HRB400或HRB500，梁側(cè)構(gòu)造鋼筋、梁側(cè)抗扭鋼筋、箍筋可以根據(jù)實(shí)際要求選用;底部樓層應(yīng)選用高強(qiáng)度混凝土，但混凝土標(biāo)號(hào)不宜超過C55，整體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不宜低于C30。

2.3優(yōu)化剪力墻的設(shè)計(jì)

從本文開頭的經(jīng)濟(jì)型分析可知，剪力墻鋼筋用量站高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)整體用鋼量的很大比例，在滿足結(jié)構(gòu)整體側(cè)向剛度的前提下，盡量優(yōu)化剪力墻的布置、配筋設(shè)計(jì)。布置上，剪力墻的宜分散、均勻、對稱，沿周邊較多布置以利于增強(qiáng)整體抗彎剛度，宜將局部剪力墻布置合圍成筒形以利于增強(qiáng)整體剛度，避免出現(xiàn)過長、過短墻肢，宜避免出現(xiàn)短肢剪力墻，剪力墻開洞宜上下對齊、成列布置。配筋設(shè)計(jì)上，首先要選用合適的嵌固端，減少約束邊緣構(gòu)件的布置樓層數(shù);其次，在不影響建筑使用功能的前提下合理的減少剪力墻厚度，減小墻體構(gòu)造配筋;此外，保證邊緣構(gòu)件的尺寸、合理布置洞口對減少剪力墻用鋼量尤為重要;最后，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范要求對剪力墻邊緣構(gòu)件進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

2.4結(jié)構(gòu)梁配筋設(shè)計(jì)

首先，結(jié)構(gòu)梁配筋設(shè)計(jì)時(shí)，縱筋應(yīng)按計(jì)算值、實(shí)配比例不宜大于1.1，在保證配筋量滿足要求前提下縱筋盡量避免采用兩種直徑以便現(xiàn)場機(jī)械連接;其次，框架梁應(yīng)按照抗震等級(jí)確定最小箍筋直徑與最大箍筋間距，次梁與主梁交接觸是否設(shè)置吊筋應(yīng)嚴(yán)格按照計(jì)算要求而不應(yīng)統(tǒng)一要求設(shè)置;此外，梁跨度超過5m時(shí)建議采用小直徑架立筋的配筋或小直徑通常筋，同時(shí)在滿足配筋構(gòu)造要求的前提下次梁箍筋盡量用小直徑鋼筋。

2.5樓板及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件

控制樓板和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋、混凝土用量，也是減少建造成本較為關(guān)鍵的因素。電梯核心筒與房間之間的公共走廊、樓梯間與電梯間之間的電梯廳，樓板按彈性板計(jì)算時(shí)有利于水平力的傳遞以減小梁、墻柱的計(jì)算配筋，板厚可取不小于120mm，配筋雙層雙向拉通，配筋率不小于0.25%; 飄窗、空調(diào)板、造型等構(gòu)件可根據(jù)情況考慮按非抗震設(shè)計(jì)，現(xiàn)澆女兒墻、現(xiàn)澆支墩等按最小配筋率或構(gòu)造配筋既可。

結(jié)語：

用鋼量的控制是節(jié)約建造成本最直接、有效的方法之一，但是在設(shè)計(jì)過程中不能刻意規(guī)避規(guī)范要求節(jié)省鋼筋，而因遵循關(guān)鍵構(gòu)件、重要部位加強(qiáng)構(gòu)造和配筋、次要構(gòu)件合理節(jié)省鋼筋的基本原則。本文通過分析高層住宅建筑用鋼量的構(gòu)成、不同建筑類型合理鋼筋用量的范圍、影響高層住宅鋼筋用量的主要因素以及控制用鋼量的基本方法，目的也在于給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在住宅建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上一定的參考。

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作者簡介：

向青松（1986-），男，研究生，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。