1、1建筑结构设计中的配筋问题探析摘要：本文分析了建筑工程中影响用钢量的因素，并针对这些因素，提出了在建筑结构设计中控制用钢量的方法，有一定参考价值。 关键词：用钢量；宏观控制；微观入手；建筑规则性；配筋构造 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 一、引言：随着我国经济建设的高速发展，国家各项规章制度也日臻完善。土地出让方式的改变，以及土地价格和国家各种规费的大幅度提高，特别是国家这两年对房地产行业采取了各种宏观调控措施，消费者买房时也越来越理智，方方面面都要求开发商在各个环节都不能疏忽。在这种大背景下，项目的成本控制开始前所未有的被重视起来。而首当其冲的就是土建成本，结构成本更是从严
2、控制。目前各项工程甲方都不约而同提到结构用钢量指标，各个设计院经营管理部门对这方面体会可能最深。一栋单体钢筋混凝土建筑物，其单位面积用钢量的大小不仅反映出设计人员的技术水平，更重要的是成为投资方最为关注的指标。它将直接影响房地产开发项目的经济效益，对此设计方应给予充分的理解和配合。除了建筑设计方案之外，房地产公司经常以单体建筑的含钢量作为衡量设计院水平的标准。房地产公司通过多年的开发经验，积累了含钢量的一般范围，在洽商阶段会将含钢量指标写入合同条款，要求设计人员严格执行。控制含钢量不仅是结构专业设计人员的任务，同时需要建筑、电气、暖通、给排水等专业通力合作。房地产公司下达的设计2时间往往较为紧
3、迫，随着设计院市场化发展，为了提高竞争力，拟定控制含钢量的措施势在必行。 二、影响用钢量的宏观控制 影响建筑物结构用钢量的宏观因素，主要是指结构的规则性。举个简单的例子，我们在教科书上的结构都是我们俗话所说的“火柴盒”其使用功能单一，立面简单，柱网整齐，结构规则整齐，传力途径明确，很明显那是为了教学，简化的结构，这样的结构作为规则的结构，配筋将是最小的；现在建筑功能复杂，立面变化装饰变化多样，所有诸多因素，造成结构变化影响结构的不规则，各类结构不规则，在设计规范中都有相关的判别计算方法，并给出了相关的加强措施，所谓加强措施，即各类结构不规则性的代价，这些代价或是加强结构构件，或是影响部分建筑功
4、能（如设缝等）方法较多，不足而一，简单的概括可以理解为，所有的结构不规则性都是结构为适应建筑而产生，而为解决结构的不规则性对建筑产生的不利影响，必然是有代价的，这个代价当然也包含用钢梁的增加，造价的提高。作为设计人员应根据建筑的不规则性，作出判别并采取有针对性的加强，避免薄弱部位过早的破坏，导致结构破坏而对生命财产造成巨大的损失。 首先是建筑物的体型：（1）平面形状：若平面较规则、凹凸少则用钢量就少，反之则较多，每层面积相同或相近而外墙长度越大的建筑，其用钢量也就越多，平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且还可衡量结构抗震性能的优劣，从这点上分析得知用钢量节约的结构其抗震性能未必就低。
5、（2）竖向布置：这是指竖向体型的规则性和均匀性，3即外挑或内收程度以及竖向刚度有否突变等。如侧向刚度从下到上逐渐均匀变化，则其用钢量就较少，否则将增多，较典型的有竖向刚度突变的设转换层的高层建筑。 （3）抗侧力构件位置：刚度中心与质量中心相重合或靠近，或者抗侧力构件所在位置能产生较大的抗扭刚度，结构的抗扭效应小，因而结构整体用钢量就少，反之则多。在框架-剪力墙结构设计中由于剪力墙的布置不合理，形心与质量中心偏离大，造成结构扭转效应严重，对于结构的整体抗扭能力一般较难通过材料来解决，必要的时候只能通过调整结构布置解决；（4）其他由于建筑要求而出现的竖向构件的转换，大的错层、跃层等结构，由于其受力
6、的复杂性以及截面较大，用钢量一般比正常结构要多。 （5）竖向高宽比、平面长宽比、平面长度尺寸、 柱网尺寸、 层高等因素也会对用钢量产生影响，但这些往往是由于建筑本身的要求决定，建筑师一般都会注意这些问题。 在设计中许多年轻的设计人员一看到结构超筋信息，就认为是构件断面小，不能满足强度要求，想只要通过增加构件断面就能解决超筋的问题，结果是经过调整，解决了这边超筋的问题，那边又超筋了，有的是越调整结果越差，这时候最能看的出设计人员的设计概念，首先我们应当仔细分析超筋信息究竟是什么指标超限，现在进入计算机辅助设计的时代，结构也越来越复杂，结构设计更加注重概念设计，许多时候计算超限并不一定是构件强度不
7、足，而是因为结构平面或竖向不规则，所引起的应力集中，导致的产生薄弱部位，按照结构设计的基本概念需要仔细分析，采取有针对性的措施，能够得到比较理想的结果。 三、影响用钢量的微观因素 4影响建筑物结构用钢量的微观因素主要体现在结构工程师对结构设计的具体操作上，主要是构件的配筋构造。 （1）构件的配筋构造：由于设计规范中有明确具体的规定，在设计中通常都不应违反，但在符合规范规定的前提下，仍有不少设计技巧能达到节省用钢量的目的。归纳起来主要是满足构件的承载力要求，同时也需要满足各类构件最小配筋率要求。充分利用混凝土构件刚度大，抗压性好的特点，钢筋则是抗拉强度高，抗剪性能较好，但对刚度的影响较小。对于受
8、弯、抗剪等构件，对于梁，承受较大荷载的楼板等构件，优先使用高强度的钢筋，可使用HRB335、HRB400 级，甚至 HRB500 级，对于柱、墙等构件，对于主要按照轴压比控制的构件，应充分利用混凝土的抗压强度，可选用满足设计要求的混凝土，对钢筋而言强度不一定要很高，只需要满足最小配筋率的要求，选用 HRB335 级、HRB400 级即可，规范中允许 HRB400 级以上钢筋最小配筋率适当减小。 （2）各类零星构件：许多零星构件如飘窗、坡顶、建筑装饰线条、装饰构件等，许多设计人员在设计过程中往忽略其做法，殊不知部分零星构件在部分建筑中由于量大，施工困难对建筑造价的影响不容忽视。部分设计人员按照混
9、泥土整体浇筑简单的布置一下钢筋，直接后果就是设计及不合理不但施工极为困难，加大不必要的结构自重，成品质量难以保证，部分由于受力不合理还有安全隐患。 （3）选择合理的材料，减轻非结构构件（如填充墙、装饰构件）的重量，结构地震作用的大小与结构自重成正比。 四、影响用钢量的其它因素 结构用钢量的多少还与建筑物抗震等级有关，相同的建筑物，设计58 度抗震的肯定比 7 度抗震的用钢量多，这是不言而喻的，因此比较用钢量时应在相等或相近的条件下进行，否则将无法得出准确答案。即使抗震烈度相同，相同类型的建筑物所处的场地情况和基础型式不同，其用钢量也有相当大的差别。当场地地质条件较好时，其基础用钢量就很少。因此
10、，在比较建筑物单位面积用钢量时，必须将地下结构与地上结构分别计算，否则将得不出实质性的结论。通过笔者统计普通的民用建筑的上部结构含钢量会在一个相对稳定的范围，当含钢梁偏离正常范围的 1.3倍以上应仔细分析含钢量偏离较大的原因。 参考文献： 1 杜明干,邓莎莎.上海地区住宅含钢量“偏高”原因浅析J.工程建设与设计,2009,(4):36-38 2 李育楷,王全凤.不需要计算机的建筑结构优化概念设计J.工业建筑,2001,31(10):21-23+65 3 杨毅.浅谈结构的优化设计J.广东科技,2007,(12):34-35 4 张元坤.论建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义J.广东土木与建筑,2003,(10):3-7 5 江峥,余力,孙美雄.工程设计优化方法探讨 与实践J.广东土木与建筑,2003,(4):3-5 6 谭泽先.钢筋混凝土结构含钢量的一般范围和合理控制方法J.建筑结构,2007,37(7):17-19
