大柱网框架结构(井字楼盖)经济性分析

周桂祥

关键词：大柱网，框架结构，井字楼盖，构件优选，经济指标，对比

中图分类号：TU323.5文献标识码：A文章编号：

Keywords: big column grid, frame structure, the well character floor, component selection, economic indicators, contrast

一、概述

随着商业和工业的繁荣和发展，人们对商业建筑和工业建筑的大空间使用要求在不断提高，采用大柱网、大开间的建筑结构形式已成为建设单位一种基本要求，同时专业化开发商业地产和工业地产的开发企业对成本的管控也越来越细致，越来越多的建设单位对经济技术指标越来越看重，现在基本大部分的建筑设计合同中均含有关于经济指标控制的条款，结构经济指标在业主眼中已经成为衡量一个设计院结构水平的标志之一。而建筑结构的经济技术指标一直困绕着结构工程师，现在甚至已经开始影响到一些设计公司的经营活动，设计公司如不重视这方面的工作，将极大地影响设计公司结构设计的声誉甚至正常的经营活动。现就我个人这几年在设计多层大柱网框架结构楼盖中的经济性作个简要的总结，让结构设计人员在方案阶段根据功能要求就能预判出一个经济目标指标，同时充分认识到一些看似平常的结构措施会让结构技术经济指标得到很好的改善。

二、结构布置及比对要求

设计参数：结构安全等级： 二级；抗震设防分类：丙级；抗震设防烈度： 7度；场地土类别：Ⅱ类；设计地震分组：第一组(0.1g) ；框架抗震等级：三级；

材料参数：混凝土强度等级C30,钢筋HRB400级()

几何参数：一层层高6.0m；二层层高5.0m;

对比内容：柱网：9.0m×9.0m ；10.0m×10.0m； 12.0m×12.0m

活荷载：5.0kN/m2；7.5kN/m2；10.0kN/m2

多层框架结构在不同跨度、不同荷载取值下的经济性对比研究 表2.1

三、结构构件的优选原则

1、柱

（1）、砼的强度等级对柱的截面及配筋影响很大，柱的砼等级尽量高取。

（2）、取用合适的截面及砼等级，使大部分的柱配筋处于构造配筋。

2、梁

（1）梁截面

由于梁的主筋与梁的截面宽度相关度不高，梁配筋 ，从上面的公式可以看出，梁主筋主要与梁的高度及钢筋强度成反比关系，原则上梁的截面高度应尽量做高，以不影响使用及净高为好。

（2）梁的主筋

计算书的每个配筋量对于配筋来说可能有很多种配筋形式，比如说计算书给出10cm2的配筋量，可以配成：①2 25（9.82cm2）；②2 22+1 18（10.16cm2）；③2 20+1 22（10.09cm2）；④4 18（10.16cm2）。上述4种配筋方式可能都有人采用。举例说明一下实际结果。

如下图：▓ — — — 250×600 — — —▓ 底筋配筋量为10cm2

×600× 8400 ×600× 锚固长度按30d考虑

①2 25 ———————→ 9.82（840+30×2.5×2）=9721 cm3；

②2 22+1 18（-1） ——→ 7.62（840+30×2.2×2）+2.54×840×0.8=9112cm3；

③2 20+1 22（-1） ——→ 6.28（840+30×2.0×2）+3.81×840×0.8=8587cm3；

④4 18（-2） —————→ 5.08（840+30×1.8×2）+5.08×（840×0.8）=8229cm3

相應的比例关系是：①∶②∶③∶④=1∶0.937∶0.8833∶0.846，2 25比4 18配筋截面小3.35%，但实际用钢量反而大了15%。从上面的比较可以看出在配筋中通过一定的构造措施采用适合的配筋形式，在相同条件下可以节省不少钢筋.

（3）梁的箍筋

在设计过程中，梁的主筋我们一般都会精打细算，但对箍筋的配置就比较疏忽，一般采用Ф8@100/150/200、Ф10@100/150/200、Ф12@100/150/200几种形式。在设计时根据梁的受力特点作了进一步的细化。

①框架梁抗震等级三、四级时加密区间距采用@150。（柱根@100）

②对于井字梁、十字梁或受均布荷载的梁根据它们的受力特点及受力情况作细化设计。

③Ф10比Ф8大56%，Ф12比Ф10大44%，因此当增加梁宽≤50mm或砼强度由C25提至C30箍筋可以由Ф10降至Ф8时要综合考虑。

④梁中箍筋的最大间距习惯上采用@200，这实际上与规范的要求相差较大，可以适当采用300间距。

井字梁箍筋示意图

四、对比成果

利用PKPM系列软件计算分析结果，人工配置钢筋后进行了工程量的分类计算分析，分析结果详见简表。

1、相同跨度、不同荷载下的分析结果详见表4.1.1、表4.1.2、表4.1.3。

9.0m×9.0m跨度在不同荷载取值下的经济指标对比表 表4.1.1

10.0m×10.0m跨度在不同荷载取值下的经济指标对比表 表4.1.2

12.0m×12.0m跨度在不同荷载取值下的经济指标对比表 表4.1.2

2、相同荷载、不同跨度下的分析结果详见表4.2.1、表4.2.2、表4.2.3。

活荷载为5.0kN/m2时在不同跨度下的经济指标对比表表4.2.1

跨

注明：单方造价包含混凝土和钢筋，材料单价应以当地当时的材料价格信息为准。

活荷载为7.5kN/m2时在不同跨度下的经济指标对比表 表4.2.2

板厚 100mm 1713

注明：单方造价包含混凝土和钢筋，材料单价应以当地当时的材料价格信息为准。

活荷载为10.0kN/m2时在不同跨度下的经济指标对比表表4.2.3

注明：单方造价包含混凝土和钢筋，材料单价应以当地当时的材料价格信息为准。

五．结束语

1．选择合理经济的结构构件对于结构设计十分关键，既要考虑业主和建筑使用的要求，也应充分考虑结构设计的安全、经济、合理性；既定构件计算钢筋的细化配置对结构的经济性指标贡献不容小视；

2．通过不同跨度、相同荷载下和相同跨度、不同荷载下案例的分析结果比较可以发现经济性指标不是一层不变的，有时在增加成本不多的情况下可以获得更大的柱网空间或承担更大的载荷，具体设计时需要结合业主要求、产出收益和建筑使用功能综合选择；

3. 在结构构件优选原则的基础上，案例通过建模、试算、分析调整、计算、配筋、再计算复核的计算分析，按基于性能方法进行抗震设计，能达到“三水准”的设计目标，并在保证结构安全性同时达到了较好的经济效果。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。