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博弈论—含钢量

踏入结构这个圈子,不论你是学贯中西的技术总工,还是初来乍到的新人,有一个话题总是逃避不了的,那就是:结构含钢量。这个涉及经济的敏感词缀不停的拨弄着每个结构设计人的心弦,往前要被优化,往后触动红线,最后只能哀叹:都是局中人。

基础认知

在一场甲方,建筑,结构,设备的博弈中如何给自己谋取最大的利益呢?首先我们要了解甲方的需求(成本控制大势所趋),对自己所做结构含钢量有一个大体的估计,其次面对其它专业的咨询对答如流,这样不仅仅可以体现你的专业性,也能让甲方更加信任你,便于自己后续工作的展开。

现在大多数成熟的房地产公司会要求结构专业控制含钢量。那么,不同条件(地震烈度、场地、结构高度,结构类型)下的经验含钢量是多少呢?下面就这些类型给大家分析以作参考:

以上表格某房产商经过多个项目分析统计所得到的结果,可以作为大多数普通项目的参考依据,但该指标在各房产公司中属于较高范畴。我们结构本身也要自己合理控制,不能盲目放大,造成不必要的损失。

项目成本构成

常见房地产项目的成本主要由11大类构成,包括土地及配套费、工程建安费、前期费、营销费、管理费、税费及财务成本等。下面是某住宅项目投资测算表:

建安成本,是房屋建筑成本和房屋设施设备安装成本的简称。房屋建筑成本是建设房屋的投入,安装成本是安装房屋设施设备的投入,两者都包括材料成本投入和人工成本,主要是建筑部分的基础工程、主体结构、墙体、门窗,水电工程的强电、弱电(安防、有线电视、电信宽带),以及给水(含纯净水、中水)、排水(雨水、污水、空调排水)等材料和人工成本。

投入建安成本是房价中相对稳定的部分,按照国外一般情况,建安成本一般占房地产总开发成本的70%,其它的地价及税、费三项仅占房价的30%左右。而在国内,这个数字是颠倒的。

下面是国内某项目建安成本分析:

由上面两个表格大致可总结钢筋&砼含量所占项目成本比例如下图所示:

由此可以看出,从钢筋含量上入手控制成本并不是一个有效的方法,往往是事倍功半。并不能真正节省成本,反而可能有裂缝、漏水、隔音差、少筋破坏等结构问题。

宏观调控

为了让甲方大大们心里安定,我们结构设计也对自身提高要求,影响含钢量有7个因素,但核心是三个:体型、高度、结构转换。

精准设计,结构真的太“南”了

合理的结构布置是减少含钢量的前提,正确的荷载取值是减少含钢量的基础,慎重的选择计算参数是减少含钢量的有力保障, 适度的构造措施,多方面研究结构的合理性,才能使结构设计变得更有艺术性。

1.结构布置

1.1平面的合理分缝

即结构单元是否超长,当建筑物较长,而结构又不设永久缝时就成为超长建筑。超长建筑由于必须考虑混凝土的收缩应力和温度应力,它相对于非超长建筑主要对待的不仅是荷载产生的应力,其单位用钢量显然要多些。并且平面长宽比较大的建筑物,不论其是否超长,由于两主轴方向的整体刚度相差甚远,在水平力(风或者地震)作用下,两向构件受力的不均匀性造成配筋不均。

1.2竖向抗侧力构件布置

抗侧力构件的布置位置差异,将决定刚度中心与质量中心的接近程度。如果抗侧力构件所在的位置能产生较大的抗扭刚度,结构的抗扭效应小,因而结构整体用钢量就少,反之则多。并且墙柱的疏密程度,直接影响到楼盖梁板的布置,所以墙柱布置均匀不仅受力合理,而且其用钢量要比不均匀的省。在前期配合中,也应尽量与建筑协调,保证一定量的抗侧力构件联通,这样可以充分利用抗侧力构件的刚度。

2.荷载取值

荷载输入值的计算是否准确,关系到整个工程含钢量是否正常。恒载值应按建筑要求详细计算,活载则应根据建筑功能严格按照《建筑结构荷载规范》取值,放大时应征询负责人意见。

3.计算参数及各项指标控制

现在的结构计算软件都有大量的参数,有些参数直接影响着含钢量的变化,如周期折减系数、梁刚度放大系数等等。因此弄清参数的内在意义,才能正确选择。计算结构的指标则直接或间接反应了结构布置合理与否,过刚或过柔的结构都是不合理的。

虽然减少结构的含钢量有多种途径,但应坚决反对违反规范要求和不符合常规认知做法的所谓“节省”。要让甲方知道,含钢量从建筑方案上省才是根本,结构并不能完全掌控含钢量的走向。

转换结构与非转换结构经济性对比

之前我们说的结构大多数都是普通项目,接下来小编也跟大家聊一聊转换结构对项目含钢量的影响有多大。

某高层住宅项目为首层社区用房住宅,地下一层,部分楼栋有夹层,地上14层,主屋面高度为47.10m,采用剪力墙结构体系。由于首层为社区用房,所以部分剪力墙竖向构件无法落地,设置转换梁,首层定义为转换层。

建筑标准层

结构标准层竖向构件布置

转换层竖向构件布置

(型钢梁所搭接的柱均为型钢柱)

经过统计对比首层为转换层方案和首层为非转换层方案,得出50米以下结构转换形式对钢筋用量的影响。

首层全转换,层高4.5m。由上表可知,钢筋用量转换方案比非转换方案钢筋超出35%。转换方案中,首层型钢钢筋用量约为首层总钢筋用量的50%,约为标准层钢筋用量的3.5倍。很明显增加转换层会造成钢筋用量大面积提升,这对于工程造价的影响非常大。所以在做转换结构时,一定要明确告知甲方含钢量的不可控性,与甲方达成协议后再进行方案设计。

少筋破坏影响

当梁的受拉区配筋量很小时,其抗弯能力及破坏特征与不配筋的素混凝土类似,受拉区混凝土一旦开裂,则裂缝区的钢筋拉应力迅速达到屈服强度并进入强化段,甚至钢筋被拉断。受拉区混凝土裂缝很宽、构件扰度很大,而受压混凝土并未达到极限压应变。这种破坏是“一裂即坏”型,破坏弯矩往往低于构件开裂时的弯矩,属于脆性破坏,故不允许设计少筋梁。少筋破坏如下图所示:

结束语

写在最后。随着软件的发展和市场对结构更加精细化的要求,越来越多的甲方将含钢量这一紧箍咒套在了结构设计的头上。然而从结构入手虽然可以带了一定量的钢筋优化,但同样风险也会随之而来,近些年建筑事故频出,跟甲方对结构重视程度不够有很大关系。从转换结构也能够看出,含钢量这一成本,从建筑方案上省才是根本。不同的建筑方案,含钢量也会有很大差异。

对于品质有追求的甲方,在房价较高的区域,也不应唯含钢量论,要综合工期、建筑品质等等来确定结构方案。在此,诚恳的希望甲方和建筑结构等专业能有更好的交流,在项目的博弈中,大家都是赢家。

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“转自:非解构-公众号”

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作者: ganggouren

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