三、结构布置、选型及优化设计

2 计算与构造 （1）钢筋混凝土构件中的梁柱箍筋的作用一是承担剪（扭）力，二是形成钢筋骨架，在某 些情况下，加密区的梁柱箍筋直径可能比较大、肢数可能比较多，但非加密区有可能不需要 这么大直径的箍筋，肢数也不要多，于是要合理的设计，减少浪费，比如当梁的截面大于等 于 350mm 时，需要配置四肢箍，具体做法可以将中间两根负弯矩钢筋从伸入梁长 L/3 处截 断，并以 2 根 12 的钢筋代替作为架立筋。钢筋之间的直径应合理搭配，梁端部钢筋与其 用 2 根 22，还不如用 3 根 18，因通长钢筋直径小。 除非内力控制计算梁的截面要求比较高，否则不要轻易取大于 570mm 梁高，这样避免 配一些腰筋。跨度大的悬臂梁，当面筋较多时，出角筋需伸至梁端外，其余尤其是第二排钢 筋均可在跨中某个部位切断。 梁的裂缝稍微超一点没关系，不要见裂缝超出规范就增大钢筋面积，PKPM 中梁的配筋 是按弯矩包络图中的最大值计算的， 在计算裂缝时， 应选用正常使用情况下的竖向荷载计算， 不能用极限工况的弯矩计算裂缝。 SATWE 计算配筋和裂缝时都是按单筋矩形梁计算的， 而工 程中实际的梁基本上都是有翼缘的，受压区也是有配筋的。在实际设计中，对于住宅结构， 一般裂缝小于 0.35mm 均可不管。 （2）对于次梁（非抗震梁） ，纵筋可以采用搭接的方式，可以减小含钢量。对于梁腰筋，最 小直径可取 10mm，没必要都取 12mm。 （3）对于梁、柱、墙纵筋，钢筋( HRB 335) 强度设计值为 f y 300 N / 400) 钢筋强度设计值为 f y 360 N /
mm 2 ，钢筋( HRB
mm 2 ，HRB 400 与 HRB 335 的强度设计值之 360/300=
1.2，而价格之比为 1.05，因此采用 HRB 400 可以降低含钢量。对于梁、柱箍筋，由于非计 算控制，可以采用一级钢；对于结构大样中的分布筋，由于非计算控制，一般可以采用直径 为 6 的一级钢；对于剪力墙构造边缘构件中的箍筋，由于非计算控制，可以采用一级钢。 正常情况下，混凝土强度等级的高低对梁的受弯承载力影响较小，对梁的截面及配筋 影响不大， 所以梁不宜采用高强度等级混凝土， 无论是从强度还是耐久性角度考虑， C25~C30 是比较合适的。 混凝土强度等级对板的承载力也几乎没有影响， 增大板混凝土强度等级可能 会提高板的构造配筋率，同时还会增加板开裂的可能性，对现浇板来说，无论是从强度还是 耐久性角度考虑，C25~C30 是比较合适的。普通的结构梁板混凝土强度等级一般控制在 C25~C30。 3 其他： 隔墙费用占房屋造价的 12% 左右。同济大学建筑设计研究院针对一座上海地区正在建 造的 28 层剪力墙结构的高层住宅建筑作了采用石膏板内隔墙系统与传统砖石混凝土墙体系 统的造价和经济性比较。研究表明, 在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系,主要的 土建结构造价( 包括楼板、 外墙、 内墙、 梁、 基础结构体系等)比传统砖石混凝土体系 的土建结构造价降低 10%, 建筑工程的总造价降低 4.27%。
结构布置、选型及优化设计
中民筑友设计院（庄伟） 结构布置、选型及优化设计至关重要，在保证安全的前提下，让建筑做得更省，更安 全、更美观是社会、甲方及设计院共同需求的。 结构布置、选型及优化设计的背后是概念 设计，是设计思维与哲学思维的终极融合的体现，本文纯从技术角度，根据工作经验谈谈对 以上的理解与应用。 一、体系及设计参数 （1）结构体系对整个建筑的造价有很大的影响，我们应该对每个结构体系的适用条件有比 较清晰的了解和认识，什么条件下用框架结构好，什么条件下用框架-剪力墙结构好、什么 条件下用异形柱结构好。在八度区，当房屋层数大于 5 层，七度区，层数大于 6 层时，可 适当布置些剪力墙，不应用纯框架结构。还有些地方经验，比如在长沙和东莞，60m 以下 可考虑框架-剪力墙结构。 （2） 建筑专业的设计,对含钢量影响最大的一个方面,是建筑物的规则性, 具体体现在开 间、 进深、 层高、 平面形状的凹凸、 竖向立面的缩进、 悬挑等等。如果一座总面积不 大的房子, 开间、 进深、 层高各不相同,平面立面多有变化, 其含钢量必然很大, 这也是 一般公共建筑( 剧院、 体育馆等) 比同等面积的住宅办公楼含钢量大一两倍的原因。 （3）当结构凹凸较多，周期比、位移比不好调整时，可以把凹凸局部改为悬挑体系。 （4）设计参数往往是在方案阶段起决定性作用，对经济性有关键的影响。比如建筑采用平 面形状的凹凸、 竖向立面的缩进、 悬挑等等，由于平面扭转不规则，立面扭转不规则，在 地震作用与风荷载作用下，弯矩会增大很多，配筋也增大多，为了满足周期比、位移比等， 有时要付出很大的代价，构造措施也比普通结构要严格。比如，上部结构及地下室采用经济 型柱网时经济性会比较好， 上部结构经济性柱网为 6~8m， 地下室的经济性柱网为 7.6×8.1m （采用扁柱）或 7.8×5.6m；比如长江三角地区工业区的下卧层一般较弱，往往需要采用桩 基础，采用大柱网，可减少桩基础也就直接减少了造价；比如，门式刚架柱距为 7~9m 时， 总用钢量基本保持稳定，小于 7m 时，总用钢量随柱距增大普遍呈降低趋势，柱距超过 9m 时，由于檩条、支撑、吊车梁等构件的用钢大幅上升，造成总用钢量上升，对于常用刚架， 建议柱距取 7~9m，当无吊车或吊车吨位较小时，柱距可取 8~9m，当吊车吨位较大时，柱距 可取 7m 左右，经济性比较好。比如门式刚架的经济跨度一般在 18 ～ 36m ,吊车吨位较大 时,经济跨度在 24m ～ 36m ,无吊车或吊车吨位较小时,经济跨度在 18 ～ 24m；比如能做落 地剪力墙的就不做框支转换层, 能使短肢剪力墙减少就尽量减少； 比如高层住宅, 一般采用 钢筋混凝土剪力墙结构体系。从承载力方面来看,小开间结构中墙体的作用不能得到充分的 发挥，过多的剪力墙( 结构的侧向刚度过大) ,还会导致较大的地震作用。由于结构自重较 大, 增加了基础工程的投资，可以在方案阶段介入，采用大开间剪力墙结构体系。比如地下 室要控制好层高、覆土、人防口部、结构方案，否则会提高造价，非人防地下室层高不大于 3.6m，人防不大于 3.7m，景观覆土不超过 1.2m，确实要种大树，可采用局部堆土方式。所 以可以采用“避”的方式，在方案阶段结构工程师及早介入，与建筑工程师好好沟通。 二、楼盖与板 1 结构布置 在地下车库和商业建筑大跨度空间楼（屋）盖布置时，比如 8.5×8.5 的柱网，大多 数情况下，标准层采用十字梁比井字梁经济，，也可以采用向布置 2~3 道次梁的布置（次 梁间距 2~3m），但对于覆土厚度超过 700mm 的屋顶花园及地下室顶板或荷载较大时则采
用单向布置 2~3 道次梁比较经济(采用有梁楼盖时），荷载越大，越便宜，而不应该采用井 字梁 （除非层高限制） 。 对于地下室顶板， 当有比较大的覆土好或消防车荷载及人防荷载时， 采用单向布置 1~2 道次梁 （根据柱网尺寸） 比较经济的前提是基于板是薄板， 当采用 250mm 厚板+单向布置 1~2 道次梁+荷载不大时（比如没有覆土与消防车荷载），有时还不如在嵌 固范围外采用无梁楼盖的形式或大板加腋的形式，因为无梁楼盖或大板加腋本身就是厚板， 又满足传力途径短的设计概念，再加上减少层高，能减少水浮力，减少土的开挖与回填的土 方量。 对于普通楼盖，当跨度达到 15~20m 时，采用空心楼盖比较经济，如果跨度更大，可 以考虑采用预应力空心楼盖。 2 构造与计算 （1）短边跨度比较小（比如小于 3.5m），屋面板在满足强度、裂缝挠度、防水等的前提下， 没必要做 120mm，可做 100mm。 （2）板计算时，可采用塑形计算方法，塑性计算方法配筋经济，而弹性计算方法，支座负 钢筋会很密，直径会很大，对于大板，支座钢筋可能用到 12@200~
三、梁 1 结构布置 （1）对于框架结构次梁，力流的分配要均匀，梁的布置要多连续，充分利用梁端的负弯矩 来协同工作。当柱网长宽比小于 1.2 时，在满足建筑的前提下，次梁要沿着跨数多的方向布 置当柱网长宽比大于 1.5 时，宜采用加强边梁的单向次梁方案。单向次梁应沿着跨度大方向
布置，落在跨度小的住梁上，大家一起合力一起跨越大跨度，而不是依附在别人身上跨越长 距离。 有时候， 为了满足建筑使用要求及以后可能改造要求， 比如宿舍， 常常沿着 y 方向 布 置一道次梁，采用大板（110~130mm），次梁而不沿着 x 方向布置（连续），因为前者是 主要矛盾。 （2）对于大柱距且有次梁搭接在框架主梁时，大脑中应有意识的把梁宽用到 300~350。 当柱网为矩形时，短跨为主梁，长跨为次梁较合适。当柱网为正方形，楼面荷载较大时，可 考虑十字型次梁。主、次梁楼（屋）盖的柱网不宜设计成正方形，而应是矩形，以短跨为主 梁，长跨为次梁，而且短跨与长跨的比例小于 0.75 相对比较经济，一般比较常用的主、次 梁跨度比取 0.65~0.7 比较适宜，这样设计计算出来的主、次梁截面高度能协调一致，做到 梁底齐平，从而保证楼（屋）盖的结构高度最小，而且主次梁还可以底齐平，次梁的间距一 般是 2~3m。 （3）无论次梁是横向布置还是纵向布置，都要满足建筑对梁高的限制，这个是主要矛盾。 还应满足管道、设备的要求。一般填充墙下应布置梁（200mm 厚的填充墙时），但有时候， 填充墙下的小次梁可以不布置（100mm 厚填充墙），墙下加板局部加强钢筋即可。布置梁 时，不同楼层中的填充墙位置改变，有些房间可能露梁（如果不二次装修）， 少部分的某 些房间内露梁是可以的。 无论次梁是横向布置还是纵向布置， 都对横向刚度与纵向刚度帮助 不大（对支撑的主梁刚度还是有一点提高，但次梁与楼板基本是一块，对结构体系刚度帮助 不大），刚度的增加，主要是还由柱（墙）与主框梁构成的提供提供。当把次梁当主梁输入 时，刚度的计算会有误差。 次梁的偏心， 一般采用次让主的原则， 比如主卧、 次卧相连时， 次梁偏向次卧 （200mm 厚墙下做 250mm 次梁），客厅、主卧相连时，次梁偏向主卧。 一般情况下，若固定隔墙 1m 范围内 已布置梁，此隔墙下可不布梁，其线荷载可直接输 在附近梁上。 （5） ①入口大堂顶部完整空间内不宜露梁，以保持大堂顶部空间完整。特殊情况设梁时，梁 高应尽可能小。 ②公共空间尽可能不露梁。 ③户内梁布置时，梁不应穿越客餐一体厅、客厅、餐厅、住房，以保证各功能空间完整 及美观；梁不宜穿越厨、厕、阳台，如确有必须穿越的梁，梁高应尽可能小。 ④户内梁不露出梁角线的优先顺序：客厅＞餐厅＞主卧室＞次卧室＞内走道＞其它空 间。 ⑤户内卫生间做沉箱时， 周边梁高仍按普通梁考虑，卫生间楼板按吊板的要求补充相 应大样。当周边梁对房间内空间无影响时，梁高也可统一取 500mm，即周边次梁梁底平沉 箱板底。 ⑥梁底标高 门窗洞口顶处梁底标高不得低于门窗洞口顶面标高； 飘窗梁底标高、 设排气孔的卫生间 窗顶梁底标高、 客厅出阳台门顶梁底标高必须等于门窗洞口顶标高； 电梯门洞顶梁底标高必 须等于电梯洞口顶标高。其余位置门窗洞口处梁，梁高按以下取用：结构计算梁高与门窗顶 距离≤200mm、或无法做过梁、或门窗洞口较大时，结构梁直接做到门窗顶面。 除上述情 况外，结构梁高按计算确定，门窗顶用过梁处理。 ⑦户内走道上方梁高尽可能小，不应大于 600mm。 ⑧阳台封口梁根据建筑立面确定，不宜大于 400mm。 ⑨楼梯梯级处梁高注意不得影响建筑使用。 ⑩梁不宜穿越门洞正上方。
14@100。由百度文库板的
设计一般不考虑抗震， 属于纯粹的静力计算， 所以安全储备不必太大， 可以用塑性计算方法。 任何一个钢筋混凝土构件都是带缝工作的， 如果混凝土不拉裂， 钢筋永远不会发挥作用， 这时候的裂缝，包括塑性计算的构件，开裂不会对结构造成安全影响，当承载力并未达到极 限状态时，结构不会出现较大裂缝。一般按塑性计算方法设计时，实际配筋要略大于计算配 筋，以防踩到了极限值。对于塑性计算方法，塑性系数（支座弯矩与跨中弯矩之比） =1.4 比较合理。 有些设计院规定，标准层楼板配筋按塑性算法设计，但地下室顶板、底板和屋面板等重 要部位的板配筋按弹性算法设计。 （3）板的混凝土强度等级一般取 C25，也可以取 C30，屋面板 C30，基础底板 C35， 强度等级太高，易开裂。当板混凝土强度等级取 C25 时，底筋如果不是出于计算控制，可 以采用 6@170，而非 8@200。 （4）梯段板支座负筋应通长设置。支座负筋通长设置时因为在水平力作用下，楼梯斜板、 楼板组成的整体有来回“错动的趋势”，即拉压受力，所以双层拉通。但是在剪力墙核心筒中 外围剪力墙抵抗了大部分水平力产生的倾覆力矩，内部的应力小，斜撑效应弱很多，不必按 双层拉通做。 当地震烈度为 7 度， 8 度时，考虑地震作用时的反复性，一般面筋可比底筋小一个强 度等级，比如底筋 14@150，则面筋可为 12@150。地震烈度为 6 度时，由于地震作用较 小，面筋可按底筋的 1/4 取，并不小于 8@200。 当楼梯跨度小于 5m 时，一般可以不验算楼梯挠度，程序的计算结果没有考虑有些有利 因素。如果是跨度较大或悬挑等特殊形式的楼梯，应该验算楼梯挠度。