浅述建筑结构设计中如何控制钢筋含量.doc

1、浅述建筑结构设计中如何控制钢筋含量摘要：随着现代人对建筑安全的关注越来越重视，在建筑钢筋混凝土的结构中单位面积钢筋的含量高低已成为人们关注的一个重要技术指标，其渐渐也成为工程投资方经济效益的决定因素之一。怎样才能在保证满足设计规范和结构安全的条件下更多的节省钢筋，是结构设计人员的重大任务。本文提出了一系列措施，希望能为所需者提供借鉴。 关键字：建筑结构设计；钢筋含量；控制 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 在建筑结构设计中，可以影响到钢筋用量的因素有两个：宏观和微观。宏观上是建筑设计在进行构思创作时，结构体系是否合理；微观因素是结构设计中，构件截面是否合适、结构布置是否合理

2、、配筋构造是否科学等。 一、钢筋含量的宏观因素 1、建筑物体形合理性 建筑结构的平面长度一般情况下，如果不设缝则不能超长，超长建筑须考虑混凝土的温度应力和收缩应力，相应会增加钢筋含量；建筑物平面长宽比要控制住，不能过大。两主轴方向整体钢度相差大，水平力下两方向构件受力不均，使单位面积含钢量增加；建筑物竖向高宽比也不能太大，高层建筑高宽比过大的结构，其相对来说整体稳定性较差。为保证结构整体稳定，控制结构侧向位移，须设置抗侧力构件从而实现对结构侧向钢度的提高，增大钢筋用量；建筑物立面形状需要均与和规整，立面上内收和外挑多，增大钢量；建筑物平面也需规整，减少凸凹，反之钢筋含量单位面积也会加大。 2、

3、建筑物柱网尺寸均匀与否 建筑物柱网绝对尺寸及疏密情况将会直接影响梁板、楼盖结构布置。楼盖柱网大，则用钢量多，反之虽少，但因柱数增多而使得柱构件用钢量也会增加。柱网尺寸如果比较均匀，既可以让结构受力合理，而且其用钢量也要相对柱网疏密不一的节省。 3、建筑物层高影响 高层建筑不能明确层高对用钢量的影响情况。但从柱箍筋来说，总高相同的情况下，建筑层高越小，配筋量就越多，但按单位面积摊销之后，钢筋含量可能更少。跨层柱由于受力复杂及截面较大，用钢量通常会比正常层高柱要多。 二、钢筋含量的微观因素 建筑结构钢筋含量的微观方面主要是结构工程师对结构设计的具体操作。首先是结构布置，其次是构造构件配筋。 1、竖

4、向构件布置 在建筑方案阶段，柱网大小和疏密已经确定，抗震墙合理位置和数量也通常在结构工种介入方案设计中确定。结构设计具体就是合理确定墙柱截面。墙柱通常为压弯构件，配筋量多数是多部位采用构造配筋，所以，在混凝土强度等级合理且满足轴压比的情况下，墙柱截面不要过大，避免用钢量随截面增大而增加。 柱截面种类不宜太多。柱网疏密不均时，某根柱或若干根柱由于轴力大而需大截面，而建筑通常需便于装修，希望柱截面相同，如果把所有柱截面做成统一大小，势必增加用钢量。合理的是对个别柱位配筋采用加芯柱，加大配筋率甚至是主筋配筋率或者配劲性钢筋来提高轴压比，控制其截面尺寸。 合理使用竖向交通井道形成的剪力墙筒体。其外围墙

5、对结构钢度贡献最大，内部贡献较小。在满足体刚度情况下，筒体内剪力墙不要过厚、过多、过零碎，否则该位置墙体用钢量会增加且对结构作用不大。施工上，剪力墙筒体越完整划一，施工越方便。 2、水平构件布置 水平构件是楼层梁板构件，布置原则先要受力传力合理，其次是使用效果好，最后才是节省用钢量，不能本末倒置。公共建筑楼层，如果结构单元两向主轴尺寸接近，则以两向井字次梁布置；如果两向主轴尺寸相差大，则分主、次框架，以主、次梁楼盖布置，板跨控制在 3m 上下，板厚在 100mm 左右。对于住宅建筑，正常开间 3.0-4.5m，楼板厚度 100-120mm，尽量增大板跨。采用高强钢筋时，板配筋由内力控制而非按构

6、造配筋，否则得不偿失。板跨小、布梁多时，用钢量增多，会使楼面荷载传递次数增多，受力不合理。以桩为基础的地下室底板，采用梁板结构比平板式更节省钢量， “梁板结构”仅指柱网是整间大板的结构，如果柱网中有次梁，则会施工更复杂，增加用钢筋量。 大面积客厅楼房，空间面高达 40-60 平米，此时普通混凝土平板即施加了预应力，其钢量也增加较多，主要是板跨度和自重较大。大跨度因功能决定而无法改变，要节省用钢量，只能减轻“自重” ，即改变楼板结构，可考虑现浇双向空心楼板及加轻质填充块双向密肋楼板。 3、构件的配筋构造 在符合设计规范的前提下，有不少设计技巧能节省用钢量。 2.3.1 柱 设计中，合理确定混凝土

7、强度等级来控制柱截面尺寸和轴压比，大多数柱段是构造配筋而非内力控制配筋，此时柱主筋可按最小配筋率或略高的配筋率选主筋规格；柱箍筋配筋用高强度钢筋更节省。结构顶层边柱特别是抽掉中柱的大跨度边柱，往往是大偏心受压，其主筋配筋由内力控制且大，为降低配筋率节省用钢量，可适当改变柱竖向形状、加大柱顶截面。如仍无法承担其所受弯矩，可将梁柱节点设计成简支，让柱中心或小偏心受压，此时边柱不改竖向形状且截面较小。 2.3.2 梁 配筋大多由内力控制，小部分由最小配筋率控制。降低梁用钢量，一是混凝土强度等级不能过高，二是高强度钢筋，这样可以有效地降低最小配筋率，有利于提高受弯构件梁的抗裂性。 如果梁截面宽较小，如

8、果配筋量大则需放 2-3 排钢筋，这无疑会减小梁有效高度，所以在不影响使用和建筑空间观感条件下，可适当放大梁宽，尽量成单排主筋来节省钢筋。 悬臂梁跨度较大，不论承受是均布荷还是梁端集中荷载，弯矩内力都是急剧下降，所以如果面筋较多，除角筋需伸至梁端外，其余的尤其是 2 排钢筋均可在跨中切断，这既能节省钢筋又方便施工。 梁承受集中荷载处要配置附加钢筋。正常布置楼层梁，每一处集中荷载都不大。通常仅在梁侧配置加密箍筋，如果再配以 212 或 214吊筋则可承受更大集中荷载。但设计中如果盲目加大吊筋直径，没必要又浪费钢材。 2.3.3 楼板 现浇混凝土楼板厚常在 100mm 以上，此条件下宜增大板跨，让

9、其配筋为内力控制而非构造配筋，采用高强度钢筋从而节省钢筋用量。大跨度双向板板底不同位置内力会有差异，设计时不能以最大内力处配筋贯穿整垮。一般应分板带配筋，当板底筋间距在 150mm 或 100mm 时，无需将每根钢筋伸入支座，约半数钢筋可在支座前切断。 如果板面需贯通筋，贯通筋配筋也不宜超过规定最小配筋率，支座不够再配短筋，这样既合规又节省。 2.3.4 抗震墙 抗震墙如能布置合理、截面取值合理，其内力不是内力控制配筋而是构造配筋，则在节点区主筋、箍筋及墙段水平分布筋的配筋率都可按最小配筋率配置。即使建筑重要性等级高而需提高配筋率，也可控制在较小幅度，否则会用钢量大增。 抗震墙墙段竖向分布筋通

10、常不是由内力控制，作用是固定水平分布筋，防止墙面出现水平收缩裂缝，所以其间距通常在 200mm，最小直径在8mm，仅需满足最小配筋率，不必随意提高。 抗震墙分加强部位和非加强部位，前者需按约束边缘构件配筋，后者按构造边缘构件配筋。不管是节点区还是其他墙段，前者配筋需远大于后者，在结构设计中要严格区分抗震墙加强和非加强部位，随意扩大抗震墙加强部位会增加用钢量。 三、结论 建筑结构设计中要节省用钢量，必须全方位行动，宏观上合理定性，微观上控制定量。首先，建筑体型满足功能前提下，为结构合理布局创条件；其次，构件截面和结构布置要在满足结构和构件受力变形合理的前提下利于节约配筋量；最后，构件具体配筋上，在满足规范对构件配筋要求前提下，仔细推敲，科学合理地对钢筋规格作出选择。 参考文献： 1 王连东,赵居舰.影响用钢量的因素J.科技致富向导,2010,(02).2 闫忠明.影响结构用钢量的因素及一些控制措施J.科技创新导报,2010,(11). 3 林凤钦.浅析影响建筑物结构用钢量的因素J.山西建筑,2010,(09).