基于結(jié)構(gòu)材料的建筑工程的測量分析

摘要：結(jié)構(gòu)材料的用量，關(guān)系著建筑物的結(jié)構(gòu)安全與建筑成本，然而鋼筋混凝土仍是目前國內(nèi)建筑業(yè)使用最為普遍的一種工程材料。本研究可作為江南地區(qū)未來在住宅初步規(guī)劃階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計與成本架構(gòu)的建議與參考。

關(guān)鍵詞:工程測量 建筑結(jié)構(gòu)

中圖分類號:TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(c)-0000-00

1 引言

由于科技進(jìn)步，建筑工程施工技術(shù)及工法也不斷創(chuàng)新，而許多強調(diào)具耐震制震結(jié)構(gòu)的建筑物也紛紛推陳出新，因此若要將所有不同結(jié)構(gòu)性質(zhì)的建筑作全面性的調(diào)查、統(tǒng)計與分析，除有限的時間外，實際案例的取得實非易事。 建筑物的結(jié)構(gòu)安全與建筑成本直接決定了建筑的安全，其中將建筑的總樓地板面積分別與其鋼筋、模板、混凝土用量的比值，可求得各建案的單位面積材料用量，其次，再將已細(xì)分的柱、梁、版、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料用量與總樓地板面積的比值，可求得單位面積柱、梁、版、墻的材料用量。

2 建筑結(jié)構(gòu)工程測量

建筑工程是一種高度客制化的產(chǎn)品，而影響其結(jié)構(gòu)體材料用量的原因除了施工位置、環(huán)境因素、工法、作業(yè)項目與施工計劃等因素外，更因用途、條件與設(shè)計規(guī)范的不同而有所差異。國內(nèi)房屋建筑結(jié)構(gòu)大都以鋼筋混凝土材料為主，在施工過程中必須配合模板施作，達(dá)到結(jié)構(gòu)物整體塑性的要求，所以在建筑結(jié)構(gòu)體材料中，鋼筋、模板與混凝土占最大金額比例。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程，可了解在結(jié)構(gòu)設(shè)計各階段所需考慮的因素。首先是通盤規(guī)劃的擬訂，在成本概估前必先確認(rèn)結(jié)構(gòu)斷面、材料的選擇與根據(jù)初步結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理分析。又包括了最適興建位置的選擇、法令規(guī)章、預(yù)算經(jīng)費、及有關(guān)社會、文化、環(huán)境的調(diào)和適應(yīng)情形等。其次是載重調(diào)查和應(yīng)力分析，即是對結(jié)構(gòu)做精確的分析前，必須決定結(jié)構(gòu)應(yīng)據(jù)以設(shè)計的各項載重，結(jié)構(gòu)基本形式與外部載重確定后，方得進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；接著要進(jìn)行構(gòu)件的選定，對構(gòu)件及連接方式與大小的選定，與應(yīng)力分析結(jié)果及規(guī)范書或規(guī)則中的設(shè)計條款有關(guān)；最后在確認(rèn)各部構(gòu)造與尺寸后，即可開始設(shè)計的最后階段，如合約用工程圖說、細(xì)部詳圖、施工說明書與預(yù)算書等。

假設(shè)結(jié)構(gòu)斷面尺寸及選用主要材料計算設(shè)計數(shù)據(jù):計算各層面積、重心位置、建物自重及動力分析數(shù)據(jù)動力分析:求基本振動周期Tx，Ty 及振態(tài)結(jié)果再與設(shè)計規(guī)范計算的基本震動周期比較求得設(shè)計用的Tx，Ty 值計算地震力:依照設(shè)計規(guī)范規(guī)定計算地震總橫力，并以規(guī)范公式的橫力分布作豎向分配地震力的靜力分析:分析各方向的地震橫力，并依規(guī)范規(guī)定，另加與樓層剪力垂直方向尺度5%的意外扭矩，同時考慮各層扭矩放大系數(shù)地震力層間變位的檢核:檢核各方向正負(fù)扭矩時的層間變位調(diào)整動力分析的反應(yīng)譜:依據(jù)規(guī)范規(guī)定的設(shè)計地震力，調(diào)整Scale Factor 使總橫力為規(guī)范規(guī)定的設(shè)計地震力垂直載重作用的分析靜力及動力振譜的水平力(地震)分析載重組合:依規(guī)范規(guī)定計算各載重組合下梁、柱等構(gòu)件的內(nèi)力，并依相關(guān)規(guī)范(ACI 或AISC)進(jìn)行構(gòu)件及接頭設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計開挖及臨時擋土措施的設(shè)施工圖、施工規(guī)范及施工說明書設(shè)計完成。

以一般建筑物而言，高度愈高往往所承受的各種應(yīng)力也愈大，除了自重外，諸如:風(fēng)力、地震力、活載重等復(fù)雜的外在作用力，對結(jié)構(gòu)的安全有著莫大影響，因此在高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，其安全系數(shù)的高低與結(jié)構(gòu)體斷面大小、型式和材料用量，有著絕對而密切的關(guān)系。本研究所調(diào)查以無錫市地區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)住宅為主，本研究在進(jìn)行結(jié)構(gòu)各材料用量數(shù)據(jù)統(tǒng)計前，需先扣除地下室樓地板面積，所得到的統(tǒng)計結(jié)果更為客觀，且具參考價值。其次再依結(jié)構(gòu)體的柱、梁、版、墻的鋼筋、模板、混凝土等材料用量分別核計再與總樓地板面積的比值，可求出柱、梁、版、墻各單位面積的材料用量，其成果分述如后:

(1)鋼筋用量:

樓層案例的鋼筋每單位用量最高為0.166(ton/msup2;)，最低為0.081 (ton/msup2;)，平均值為0.111(ton/msup2;)。低樓層案例的每單位用量最高為0.091(ton/msup2;)，最低為0.050 (ton/msup2;)，平均值為0.073(ton/msup2;)。由統(tǒng)計分析顯示，近幾年江南地區(qū)在中、低樓層的結(jié)構(gòu)體單位面積鋼筋用量與樓層高度，是呈相對成長的關(guān)系，判定系數(shù)Rsup2;=0.79，表示單位面積鋼筋用量與中、低樓層高度二者間的回歸關(guān)系密切，其樓高愈高用量也愈多。

(2)混凝土用量

樓層案例的每單位用量最高為0.780(msup3;/msup2;)，最低為0.389(msup3;/msup2;)，平均值為0.603(msup3;/msup2;)。低樓層案例的每單位用量最高為0.470(msup3;/ msup2;)，最低為0.281(msup3;/msup2;)，平均值0.381(msup3;/msup2;)。由統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在中、低樓層的結(jié)構(gòu)體單位面積混凝土用量與樓層高度，是呈相互成長的關(guān)系，判定系數(shù)Rsup2;=0.81，表示單位面積鋼筋用量與樓層高度二者間的關(guān)聯(lián)性密切，證明樓高愈高混凝土用量也相對增加。

若以各構(gòu)件(柱、梁、版、墻)分項加以分析，墻的單位面積混凝土用量與樓高間的相對關(guān)系最為明顯，而以案例情況可分兩方面說明:一、墻體結(jié)構(gòu)在低樓層的內(nèi)、外墻，大都以磚墻為主要形式。二、中樓層的內(nèi)、外墻體則大部分為磚墻、建筑物形式，且部分外墻厚度最厚者達(dá)18CM，可證明單位面積墻體混凝土用量與樓高成正比。

3 結(jié)語

以分析層住宅的單位面積結(jié)構(gòu)材料用量，以供該地區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計與成本架構(gòu)初步規(guī)劃的參考。總單位面積鋼筋用量，混凝土用量隨樓層高度明顯增加，在各結(jié)構(gòu)構(gòu)件中以梁混凝土與墻混凝土的用量隨樓高增加最顯著，其次為柱、版混凝土，其用量增加較為緩和。

參考文獻(xiàn)

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