超高层结构优化之含钢量分析.doc

由于本项目主体为100m高层和超高层，这里暂以常用结构形式—框筒结构为例进行分析；

（一）框筒设计要点
1、对核心筒要求
核心筒宜贯通建筑物全高，宽度不宜小于筒体高度的1/12。根据《高规》：核心筒外墙厚不应小于200mm，内墙厚度不应小于160 mm。墙肢应布置均匀。
2、对外围框架柱的要求
周边框架柱的柱距一般可取8-10 m。框架柱与核心筒壁中心的距离一般可取6-12 m。
（二）、地下室结构的设计控制及优化分析
影响地下室（地下车库）结构造价的因素有：层高、覆土厚度、建筑垫层、排水找坡及荷载等。
①层高每升高100mm，综合成本增加约18-30元/㎡
②覆土厚度每增加300 mm，综合成本增加约30-60元//㎡
③垫层每增加100 mm，综合成本增加28-50元/㎡
④荷载应主要考虑和控制——人防及消防荷载
补充：地下室层高=建筑净高+结构梁高+空调管高度+消防喷淋高度

（三）、框架梁、柱的控制和优化分析
办公、商业楼：框架梁跨度一般取8-12m，梁截面高度取L/12-L/20，梁宽度取h/2-2h。针对100m高层，框架柱截面变化应每5-8层变化一次（柱截面收级）。

框架柱最小配筋率（%）
柱类型
抗震等级
中、边柱
一级
二级
三级
四级
0.7(1.0)
0.7(0.8)
0.6(0.7)
0.5（0.6）
角、框支柱
1.1
0.9
0.8
0.7
框架柱最小配筋率一般在边柱、角柱放大1.1-1.5倍。框架梁最小配筋率一股控制在1.0%-1.8%左右。

（四）、建筑含钢量及混凝土含量举例及优化分析

1、降低建筑含钢量的方案及优化分析
①含钢量，又称单位面积钢筋含量，以工程中钢筋总量除以建筑面积得来。
②建筑平面布置上力求规则
③建筑物的体型应规整
④柱网尺寸应均匀
⑤控制层高。层高每降低100 mm，造价降1%左右，墙体材料可节约10%左右。
⑥抗侧力构件位置
⑦建筑立面尽量少做复杂构架、外凸较大线条。
选用合理的基础形式
合理选用钢筋
采用新结构形式、新型楼盖、隔墙系统（隔墙费用占造价12%左右）。
2、混凝土的选用及优化分析
现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40。
地下室外墙混凝土宜采用C30，不宜大于C35。梁板式筏基不宜大于C40。
30层左右的百米高层，其竖向构件及水平构件混凝土等级搭配如下：
C40（C30）—C35（C30）—C30（C25）——C25（C25）
一般梁混凝土强度等级较高的，对梁弯矩影响较小，所以梁混凝土强度等级宜控制在C25-C40范围内。
一般板混凝土强度等级较高的，对板承载力无明显提高，所以板混凝土强度等级宜控制在C25-C30范围内。
建筑成本优化分析
项目
减少量
成本节约
备注
标准层含钢量
1.0㎏/㎡
6元

标准层砼含量
0.01 m3/㎡
7元

地下层高
0.01 m
5元

地下含钢量
1.0㎏/㎡
12元

补充：合理、精确的设计可以降低工程总造价的5%-10%。

（五）、综述

以重庆英利大厦为例：
工程完工决算材料用量（包括地下室和基础）：
混凝土总用量：60000 m3，钢筋总用量9100t
混凝土含量：0.44 m3/㎡，含钢量：66.8kg/㎡
（由于内容较复杂，参比因素较多，这里暂不赘述）

通过以上分析，百为高层及超高层含钢量控制范围如下：
含钢量：100 m高层：55~60kg/㎡；超高层：含钢量：65~70kg/㎡
混凝土含量：100 m高层：0.35~0.40 m3/㎡；超高层： 0.41~0.44 m3/㎡
柱距（筒体剪力墙相邻一跨框架柱距离）：8.1/8.4m
层高：100m高层：3.7m~3.9m 超高层:4.1-4.2m
地下室含钢量：
普通地下室（80米以下）：车库区130—160；桩基105 kg/㎡
纯地下室：桩基—110 kg/㎡；片筏基础—130 kg/㎡；
人防地下室（塔楼80米以下）：155—175 kg/㎡
补充：
当顶板采用无梁楼盖，车库区增加5kg/㎡，覆土区增加0.3—0.5m（规划要求），含钢量增加5—7 kg/㎡。
若干天然筏基，此部分含钢量增加15—20kg/㎡
纯塔楼地下室增加10kg/㎡
考虑消防荷载，增加5—7kg/㎡。