装配整体式高层框架结构(六)设计优化

小插曲
那天同济的Z老师过来现场指导工作,到办公室聊了一会。主要是吐槽了一下装配式项目目前存在的一些问题,也指点了一些关于装配式方面的经验。
  1. 对于装配式优化要理解优化的根本,重点要关注并理解预制构件的计价方式,比如对于双T板,可能是以面积计价;对于预制梁是以体积计价,那么扣钢筋不是明智之举;后面和成本沟通,Z老师关于不抠钢筋的说法也不完全对,但思路还是比较清晰的,对于陌生的工艺(成本同事其实对计价的模式一开始也是不清楚的)还是得抓住主要矛盾,要搞清楚控制造价的主要因素。
  2. 柱钢筋搭接的最合理位置应该在反弯点区域,对于底层柱在2/3Hn处。Z老师的这个提法也是规范提出的理论解,但是对于现场实际操作挺难,首层层高8/10m再加上埋深2m多,如果考虑反弯点截断的话,那首层纵筋得伸出来8m多,再加上考虑50%的搭接率那得10m多高了,现场极难实现,所以连接区域还是得下移。考虑到现场施工难度,现场想把接头位置设在正负零往上1m以上的位置,找了关于钢筋接头做法的一些依据,摘录如下:
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当接头位置无法避开对延性有较高要求的区域时,时可以采用机械接头的,但是要求接头百分率不大于50%;无延性要求的区域或是受力较小的区域接头率可不受限制。综上,对现场连接做了一级接头且50%接头率的要求。
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  1. 工业厂房截面优化应使劲向钢结构靠拢,做到截面的极致利用,比如常见的厂房用到的工字形柱截面。但我想钢结构厂房可能结构形式还是有所差异,一是厂房大多为单层结构,通常不受地震作用控制,而混凝土厂房多为多高层,地震和风荷载也起到控制作用,所以强弱轴的效果没那么明显;二是钢结构厂房受力方式一般可以简化为二维模型,即简单的门式刚架,另一个方向通过支撑去保证面外的刚度,这样的话只需保证强轴的计算要求满足弱轴的构造要求即可,所以截面可以根据这个需求去做细致切分。三是混凝土多高层厂房柱截面若为工字形截面的话,那么对现场支模要求比较高,对室内的效果也有一定的影响。
  2. 关于柱纵筋的连接建议采用角筋汇聚的方式,中间可加构造纵筋抗裂,但不深入支座。梁宽是400,柱筋在首层节点核心区还是挺多的,在标准层其实柱纵筋基本都是构造配筋,但是现场还是想提出把柱纵筋全部归并在角部,方便现场梁吊装。找了一圈资料仅发现图集有关于预制柱的纵筋放宽要求,可以在中间设一根不深入节点的辅助钢筋,但是明确主筋间距不能大于400,这就意味着我们柱梁宽范围必然会有一根以上的纵筋。后面施工过程出现了个别割纵筋的情况,也确实比较困扰现场。
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对标项目的差异分析

预算阶段接成本部通知我们项目的几栋楼的平均含钢量在73kg/m2,而西区项目的含钢量仅为60kg/m2。这是什么概念?单方成本超过了100元/m2,这真是来自四面八方的鄙视,难过的八月至今记忆犹新!
既然和西区项目预算相差如此之大,设计都同样出自tj院,那么应该很容易找茬:
1、柱配筋放大程度比对
2、梁配筋放大程度比对
3、面积基数标准是否一致
4、是否计入构造做法(混凝土构造柱、系梁等)

结果优化总体思路

在优化之初,给老白一再强调务必每处修改处云线圈出示意,给咨询单位留好痕迹。另外因为预制构件已经深化且排产了,现场对预制构件的优化很大意见,所以只能从现浇那部分去砍,刚好现场施工也是遇到了瓶颈,抱怨钢筋太多,所以这个优化现场很是支持。

预制楼板优化

  1. 空心板预应力筋优化 老白对空心板做了核算,在面筋取消的基础上反拱值基本可控,后面和厂家做好交底整改后也基本可控。(取消空心板顶面四根预应力钢绞线)
  2. 双T板按荷载区分预应力筋 四层以上和下面楼层荷载不一样,按理应该做区分,但前期赶工期未做区分,后面还是抽掉一根预应力钢绞线。

柱配筋优化

1、箍筋肢数及加密区优化;关于箍筋优化其实有两个思路,一是内外箍筋作直径区分,二是增加肢数减小直径,两种方式但是为了贴近计算配筋。以一根1000×1000的框架柱为例,层高按8m,当箍筋原配置为d14@100(5)时,箍筋设计值为7.5,箍筋量为1.111t。优化按上述两个方向考虑:一是优化为d12@100(6),箍筋设计值为6.78,箍筋量为0.952t;二是按外箍14内箍12考虑,d14/12@100(5),箍筋设计值为6.39,箍筋量为0.914t。原则上若是柱箍筋计算值为6.39以下时应按照第二种方式配置,可以在不增加纵筋根数的前提下优化箍筋量(增加纵筋可能对预制梁安装就位有一定影响)。另外后续设计还是不可忽视箍筋量对含钢量的贡献,纵筋如果是20d25的话,钢筋量也才0.616t,占比实际是比箍筋小的。
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2、纵筋合理优化(梁上柱与框架柱) 在核对计算结果发现,框架柱轴压比很高基本都是贴近规范限值或是高于限值一丢丢。我记得此前在设计院就琢磨过柱配筋经济性问题,当轴压比不高的时候柱配筋一般为构造配筋,而当轴压比增大到一定程度柱纵筋的增加会陡增。所以在地下室或是框架结构框架柱设计一般会控制好柱轴压比。两个动刀方向:一是严控首层柱设计配筋,理论上最多比计算值多一根纵筋;二是对于二层柱加高混凝土标号至C60(与首层一致),将配筋基本控制在构造值;三是严控构造配筋,贴近构造值即可;四是按单层进行配筋拆分,控制归并配筋浪费情况。
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梁配筋优化

1、支座配筋优化 因为预制梁已经排产,所以不考虑底筋优化,实际上原设计底筋还是有点富余,基本在两根左右。所以对于支座筋可以做适度减配,一是原支座筋本来就比计算值大;二是之前提到的两阶段设计的话,个人觉得支座计算值应该是比软件算出来的会更小,所以如果计算值在一根钢筋以内基本都砍掉了。
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2、梁面通长筋优化 改原4d25为2d25+2d12 其中12可为三级钢,这个应该是常规配置,但是少有设计院落到实处,需注意抗震等级为一二级时要满足1/4的构造要求。

夹层优化

1、梁板配筋优化,厚度按100mm优化、板底筋直径可以小于10mm,优化夹层梁的配筋。
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2、夹层柱配筋优化,没必要特殊放大。

其他

1、功能现浇区梁板配筋优化
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2、楼梯梯柱、梯梁配筋优化
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二次优化

与平沙项目对标差异分析

  1. 夹层对配筋结果影响较大(分析报告中着重对有无夹层结构做对比示意)
  2. 层数不同(除了3#,其他均为8层)(分析报告中着重对有层数调整对指标的影响)
  3. 1#3#荷载不同
  4. 大数据项目未设置地坪桩(分析结果差异及当时选择的原因)
  5. 配筋细节差异(平沙柱箍筋基本小)
  6. 预应力筋使用区域
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优化手段

  1. 再次核对各栋梁柱计算书与实际配筋差异,并对图纸配筋进行优化
  2. 取消梁柱多层平面归并,拆分为1~2层配筋
  3. 柱配筋优化:一是增加肢数减小箍筋直径;二是根据计算结果减小配筋归并;三是外围箍筋与内箍不同直径
  4. 再次核对计算参数,组合系数及薄弱层调整


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