降低百米高層住宅結構含鋼量和混凝土含量的一些措施和方法
降低百米高層住宅結構含鋼量和混凝土含量的一些措施和方法 摘要：本文結合工程實例，就百米高層住宅結構設計中降低含鋼量和混凝土含量的一些措施和方法進行探討和研究，提出了優(yōu)化結構設計的措施和方法，以達到科學、經濟、合理的設計要求。
關鍵詞：高層住宅；結構設計；含鋼量；混凝土含量
Abstract: combining with the project examples, the m high-rise residential structure design of lowering the steel quantity and concrete content with some of the measures and methods for discussion and research, puts forward optimum structure design of the measures and methods to achieve scientific, economic and reasonable design requirements.
Keywords: high-rise residential; Structure design; Contain steel quantity; Concrete content
前言
目前，房地產公司之間的競爭越來越激烈。為了在競爭中立于不敗之地，為了公司的利潤最大化，項目的成本控制是一切工作的重中之重。想方設法降低項目的含鋼量和混凝土含量是公司技術部結構工程師的本職工作，是含金量極高的技術工作。本文結合工程實例，就百米高層住宅結構設計中降低含鋼量和混凝土含量的一些措施和方法進行探討和研究，提出了優(yōu)化結構設計的具體措施和方法，僅供大家參考。
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一、工程概況
桂林某住宅小區(qū)，位于桂林市臨桂新區(qū)，總建筑面積483300m2，由17棟高層住宅組成。高層住宅主體結構為地上三十四層，層高2.8m，總高度102m，地下室一層，層高3.6m。
二、降低百米高層住宅結構含鋼量的一些措施和方法
（一）百米高層住宅結構選型
百米高層住宅結構設計時，科學、合理、正確的結構選型是降低含鋼量的大方向，大措施，大方法。筆者對以下兩個方案進行了認真細致的比較，并從中優(yōu)選出了最優(yōu)方案。
方案一：采用框架-剪力墻結構。
根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）第3.2.4條和附錄A，桂林市臨桂新區(qū)的抗震設防烈度為6度。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.3.1條：抗震設防烈度為6度時，框架-剪力墻結構的最大適用高度為130米＞102米，滿足設計要求。
根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.2條，本百米高層住宅框架柱的抗震等級為三級，剪力墻的抗震等級為三級。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第6.4.2條表6.4.2，柱軸壓比限值為0.9。根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第7.2.13條，剪力墻墻肢軸壓比限值為0.6。綜上所述，如果用矩形柱代替剪力墻，軸壓比限值可由0.6增大到0.9，因此，能提高豎向受力構件的使用效率，大大降低上部結構的含鋼量和混凝土含量。
經公司成本部測算，本百米高層住宅按框架-剪力墻結構設計，主體結構用鋼量為45kg/m2左右。
方案二：采用剪力墻結構。
根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.3.1條：抗震設防烈度為6度時，剪力墻結構的最大適用高度為140米＞102米，滿足設計要求。本方案由于剪力墻較多，可以構成整體抗側力很強的體系，對高層建筑抗震特別有利。但是，如果剛度過大反而會吸收較大的地震作用，而且造價也會增大。經公司成本部測算，本高層住宅按剪力墻結構設計，主體結構用鋼量為50kg/m2左右，不是最理想的方案。
從以上兩種結構方案的分析比較可以看出，無論是建筑合理還是經濟指標，第一方案均優(yōu)于第二方案，更為經濟合理，因此，本百米高層住宅最終采用了框架-剪力墻結構。
（二）適當降低層高。
層高的控制對高層住宅含鋼量的控制也有較大意義。根據(jù)筆者的工作經驗，層高每降低100mm，含鋼量降低1kg/m2。由于本項目周邊樓盤的大部分層高均為2.9m，因此，公司領導原來把層高定為2.9m。后來，筆者向公司領導提出了將層高改為2.8m的建議，并說明了降低層高的原因。經公司領導研究，最終決定將層高由2.9m改為2.8m，有效降低了高層住宅的含鋼量，取得了較好的經濟效益和社會效益。
（三）正確科學合理的荷載取值
荷載取值決定了PKPM所有的計算結果，同時，荷載取值過小，會給結構安全帶來隱患，荷載取值過大，會造成不必要的浪費，因此，荷載取值必須正
確科學合理。筆者認為，百米高層住宅結構設計中最重要的荷載取值是混凝土容重的取值�！督ㄖY構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006年版）附錄表A.1中鋼筋混凝土的容重為24～25KN/m3�？紤]到梁、板、柱的抹灰以及本百米高層住宅的結構型式——框架-剪力墻結構，PKPM計算時混凝土容重取26KN/m3進行計算。
（四）百米高層住宅基礎精細化設計
拿到《超前鉆探報告》后，要根據(jù)《超前鉆探報告》上的數(shù)據(jù)，認真分析和研究復雜多變的地質情況，對百米高層住宅基礎進行精細化設計。本百米高層住宅的基礎型式有以下三種：1、柱下獨立基礎；2、墻下條形基礎；3、沖孔灌注樁。沖孔灌注樁的成本遠遠高于柱下獨立基礎和墻下條形基礎。再加上基礎下面有極其復雜的溶洞，沖孔灌注樁混凝土超灌很嚴重。因此，能不做樁的地方都不做樁，均設計為柱下獨立基礎或墻下條形基礎。這樣，沖孔灌注樁的數(shù)量大大減少，基礎的含鋼量大大降低，基礎的混凝土含量大大降低，基礎部分的投資成本大大降低。此外，對沖孔灌注樁的直徑進行優(yōu)化，在確保結構安全的前提下，能做小一點就做小一點。樁徑減小以后，樁的配筋也會相應減小，樁的混凝土量也會相應減小。這樣，基礎的含鋼量有效降低，基礎的混凝土含量有效降低，基礎的投資成本有效降低。
（五）百米高層住宅上部結構構件精細化設計
1、梁高尺寸最優(yōu)——梁高一般按梁跨度的1/12控制。本百米高層住宅梁高大部分為400mm，為最優(yōu)梁高尺寸。統(tǒng)一外墻梁高度400mm，梁底位于窗頂，這樣就不用做過梁，投資成本有效降低。
2、梁寬尺寸最優(yōu)——本百米高層住宅梁寬大部分為200mm，為最優(yōu)梁寬尺寸。
3、梁的數(shù)量最優(yōu)——能取消的梁全部取消，傳力路徑簡捷清晰，科學合理，整個結構布置圖清清爽爽，完美漂亮。
4、柱的截面尺寸最優(yōu)——逐漸減小柱的截面尺寸，用PKPM軟件反復試算直到最優(yōu)為止。本百米高層住宅柱的軸壓比均小于且接近0.9。既滿足國家最新規(guī)范的要求，柱的使用效率又達到了極限。
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5、柱的布置最優(yōu)、位置最優(yōu)——本工程為百米高層住宅，柱的布置和位置既要考慮結構的安全和傳力的需要，又要保證柱子不影響房間的使用。柱的巧妙布置是一門技術，更是一門藝術。
6、柱的數(shù)量最優(yōu)——能取消的柱全部取消，傳力路徑簡捷清晰，科學合理。柱取消后，相應的基礎也可以取消，投資成本可以大大降低。
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