浅谈框筒结构优化策略
吴小姐的猫miao
2024年11月25日 16:59:23
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来源:工程壹家

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作者:刘健敏

引言 高层酒店、办公楼多数采用框架-核心筒结构。外柱至核心筒的距离一般为10~13米,外柱间距一般为8~12米,层高一般为3.3~4.2米。下面浅谈在结构设计过程中如何做好成本控制。    

引言

高层酒店、办公楼多数采用框架-核心筒结构。外柱至核心筒的距离一般为10~13米,外柱间距一般为8~12米,层高一般为3.3~4.2米。下面浅谈在结构设计过程中如何做好成本控制。


 

 




建筑平面图


01

避免超限


   

   

     


一般情况,项目经过超限审查必然会涉及到加强措施,往往成本会大幅增加。对于接近百米高的酒店、办公楼的框筒体系,其高度不超限,平面布置一般也不存在超限项,竖向在首层大堂会存在局部缺板、跃层柱及存在设备夹层时会有刚度、受剪承载力突变,整体超限项不多,不需要超限审查。即便个别项目超限项较多时,首先也需结合建筑和结构的布置做优化控制,尽量避免超限审查。


举例: 设备夹层会造成刚度及承载力突变的超限项,如会造成整体超限,可通过设置与主体竖向构件脱开的夹层避免超限。






02

平面布置形式


   

   

     


单向梁布置是将次梁一端搁在边框梁,一端搁在核心筒的布置形式。由于边梁本身尺寸较大,属于构造配筋、经济性不高,采用单向梁体系边梁荷载有所增加,从构造配筋转化为受力配筋(配筋量增加很小),而平行次梁的主梁配筋得到很好的控制,整体经济性提高。单向梁可以以较短的传力路线直接将竖向荷载传递给核心筒,核心筒适当增加压力,有利于提高其抗剪性能,对核心筒稳定性、安全性均有帮助。所以单向梁的布置形式是更有效、更经济的。




单向梁布置


03

荷载控制


   

   

     


荷载增加会使结构地震力增大,水平、竖向构件、基础截面增大,桩基数量增加,项目成本整体上升,故荷载的控制十分重要。要求楼面恒载按照建筑做法计算确定,楼面活载按规范控制,墙线荷载需按砌体的材料、厚度、高度、开洞率、面层材料细化计算区分。特别对于酒店业态,隔墙较多,可以与建筑及业主在项目前期商讨砌体材料,在可能的情况下采用相对轻质的材料。


某项目模型调整阶段荷载做了优化,荷载减小,各构件截面及配筋也减小,混凝土减少了0.008m3/㎡,相应钢筋降低了1.8kg/㎡,本楼面积为4.1万平,节约成本48万元。



04

计算参数控制


   

   

     


结构计算中,参数设置影响计算结果,同样影响着成本。对于框筒结构,高宽比较小,一般为地震控制,故有关地震的设防烈度、场地土类别、设计地震分组、抗震等级等需正确设置,同样也需正确设置风荷载参数。另双向地震、转T梁、活荷载折减、活荷载不利布置层数等也对计算有一定影响,需采用更经济的取值。


某项目模型调整阶段参数做了如下优化,配筋计算值减小,钢筋降低了1.3kg/㎡,本楼面积为4.1万平,节约成本24万元。



05

剪力墙布置原则


   

   

     


框筒结构主要受力的剪力墙为筒体外墙,内墙的作用是有限的,故墙的平面布置原则是筒体外墙拉满,结合轴压比及考虑梁端在墙平面外锚固,墙厚在350~400mm(下部楼层400mm,上部楼层350mm),内墙尽量少布,墙厚200mm,混凝土强度同柱,从小到上逐步减小,从C60~C30。


某项目通过剪力墙的合理优化布置,混凝土减少了0.025m3/㎡,钢筋降低了3.0kg/㎡,本楼面积为3.08万,节约成本76万元。



06

柱布置原则


   

   

     


框筒柱轴力不太大,柱内不一定需要设置型钢,非高烈度区柱配筋基本为构造控制,混凝土采用C60~C30从小到上逐步减小,柱截面也从小到上逐步减小,一般4~5层调整一次截面,截面调整时的模数为50~100,到出屋面层控制在不小于600X600。


某项目调整柱截面如下,柱计算配筋调整前后均为构造控,混凝土减少了0.005m3/㎡钢筋降低了1.0kg/㎡,本楼面积为4.1万平,节约成本28万元。


柱截面优化一览表


07

梁、板布置原则


   

   

     


梁按单向梁布置,标准层梁截面各层一般相同布置,梁高结合层高及建筑净高要求设置,有条件的情况下不做宽扁梁(经济性差),外圈梁考虑到周期比等指标控制,一般会加宽到400mm。隔墙下一般不设置次梁,以便更好的利用板的承载力。


板厚可按单向板l/30、双向板l/40设置且不小于100mm,筒体内板适当加厚即可,建议不超过120mm。


某项目通过墙的合理优化,混凝土减少了0.02m3/㎡,钢筋降低了1.5kg/㎡,本楼面积为3.08万,节约成本48万元。



08

施工图阶段梁、柱、墙配筋控制原则


   

   

     


施工图阶段配筋是否细致,对用钢量会有10%左右的差异,对成本影响不小。柱一般为构造控制,配筋时主要控制归并系数不大于0.1,超配控制在百分之十以内;墙一般为构造控制,按规范的构造要求设置边缘构件不放大;板面筋采用分离式,支座处按计算配筋,整体板配筋按计算要求不超配;梁为计算值控制,满足计算要求不超配,另腰筋、梁上部通筋、次梁架立筋等构造形式需细化控制。


某项目经过施工图优化,钢筋降低了2.5kg/㎡,本楼面积为4.1万平,节约成本46万元。

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