1、结构设计中的含钢量问题摘要：由于住宅结构的含钢量是影响其总造价的重要技术经济指标实践中控制含钢量不仅仅是单一结构专业设计人员的任务，同时也需要建筑、电气、暖通、给排水等专业的通力配合。本文结合工程实际经验从如何控制含钢量进行探讨提出了优化设计处理方法和措施以达到科学经济合理的设计要求。 关键词：结构设计含钢量 中图分类号: TU3 文献标识码：A 1 影响含钢量的因素 1.1 自然条件 建筑场地土质差，浅层土承载力低，持力层埋深大时，需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏板,含钢量较大。作用在建筑结构上的外力，主要有地震作用和风荷载，处在抗震设防烈度高或者风压大的地区,含钢量高，反之则低。在气候恶
2、劣、温差变化剧烈的地区，为抵抗温度应力，增加抗拉性能优良的钢筋的配置。这是含钢量的地区和环境四环素。 1.2 政策规范 短缺经济时代，政策取向和规范标准都倾向于节约。设计规范的低标准、低安全度和某些荷载标准值的过低取值是特定历史条件下的产物，我国混凝土结构设计规范对各类构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率的规定，最早引自原苏联规范，取值偏低。1997 年 11 月建设部发布的中国建筑技术政策(19962010 年)中，明确提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求，使中国长期以来实行的“节约钢材”政策转变为“合理用钢”政策。新的混凝土结构设计规范为了增强延性和防倒塌能力，主要还得
3、靠合理加大构造用钢量来实现。 1.3 开发成本的考量 有些开发商患有含钢量恐惧症和对钢筋指标的过敏，往往先不看造价指标而看钢筋指标，甚至于把钢筋指标多少衡量设计、审价质量的一个最重要要素。每 1 平方建筑面积增加 1 公斤钢筋，每平方建筑成本增加不到 5 元（以钢筋价格每吨 4000 元核算） ，其实也不算多，相对于动辄几万元一平米的房价，几乎可以忽略不计，但开发商不是这样想的，他们认为如果每平方能省下 30 公斤，建筑成本每平方可以节约 150 元，这相当于整个建筑的安装专业成本。如果开发一个 30 万平方的小区，可以节省 4500 万，这是一笔可观的费用。而开发商又听不良设计师忽悠，结构设
4、计有很大的优化空间，每平方省 30 公斤钢筋是完全可以实现的，云云,于是乎，开发商竞相以含钢量低作为选择设计公司的首要考量条件。至于，设计标准高不高，安全度高不高，设计合不合理,都不在他们考虑范围，购房者也看不到，只要房子不倒掉就行。这是含钢量的开发商因素。 1.4 设计参数 建筑设计对含钢量影响最大的一个方面是建筑物的规则性，具体体现在开间、进深、层高、平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。如果是平立面复杂多变，造型怪异的建筑，其含钢量必然很大，这也是一般公共建筑(剧院、体育馆等) 比同等面积的住宅办公楼含钢量大一两倍的原因。在结构设计中，结构方案选择不合理造成的浪费，往往比配筋计算的不
5、精确造成的浪费大得多。这是含钢量的设计因素。 1.5、施工变更 由于施工变更是在现场提出的，要求尽快实施，没有时间反复计算比较，设计人员凭经验做出答复, 这些变更一般偏于保守。另一种常见的情况是因为采购不到设计所要求品种规格的钢筋,必须进行钢筋代换，代换后的用钢量多数只增不减。这是含钢量增加的施工因素。 2 控制含钢量的技术措施 2.1 结构选型与布置要合理 2.1.1 抗震设防的高层建筑平、立面宜简单、规则、对称；不宜采用不规则、特别不规则的结构体系；宜避免采用错层，转换层、加强层、连体、大底盘多塔楼等复杂结构体系；不应采用严重不规则的结构体系。2.1.2 建议建筑专业尽量少采用无角柱转角窗
6、、坡屋面、大于 8m 的柱网等结构形式。 2.1.3 建议给排水专业在无地下室时尽量把地下水池设在建筑物以外。2.2 结构计算与内力分析要准确 2.2.1 对于计算结果要进行认真分析，不能拿来就用。对个别计算结果明显不合理的部分，要采用多种计算方法或力学概念去分析，然后按照合理的计算结果和构造再进行配筋。 2.2.2 细部设计与构造要合理经济：地下室底板设计：地下室底板采用 PKPM 程序中厚板有限元计算或经验系数法计算，配筋采用通长（ 16150， 14150）与局部加强相结合的办法。荷载取暴雨未排及时，室外地坪为计算水位。 2.2.3 框架柱：框架柱的构造配筋比规范规定提高 0.1%。计算
7、配筋过大（主筋2%，箍筋 12100）时，应调整整柱截面。但矩形柱竖向筋不得小于 16，异形柱不得小于 12。 梁：地梁箍筋在满足抗剪要求时，无须支座加密； 尽量少采用 350 以上宽的梁； 单跨非框架梁架立筋，当跨度3m 时，采用 212(210)；当 3m跨度6m 时，采用 214(212)；当跨度 6m 时，采用 216（214） ； 关于梁平面配筋标准层的表达：框架结构最多 3 层作为一个标准层，框剪结构层最多 5 层作为一个标准层。 当框架梁跨度大于 8m 时，应控制梁底裂缝配筋，可不控制支座裂缝配筋。 3 降低含钢量对策 3.1 优化设计方案 建筑师应摒弃片面追求新奇怪的不良嗜好，
8、过度的标新立异效果往往适得其反，造型怪异的建筑不仅不符合审美标准，而且对抗震是极不不利的，且增加含钢量和造价。采用什么结构体系也直接影响含钢量大小，能做落地剪力墙的就不做框支转换层，能使短肢剪力墙减少就尽量减少。长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率以及减少暗柱数量。例如对高层住宅采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，从承载力方面来看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥。过多的剪力墙(结构的侧向刚度过大) 反而降低建筑延性，导致较大的地震作用。由于结构自重较大，增加了基础工程含钢量。大开间剪力墙结构体系与小开间体系相比，使用功能灵活，经济指标合理，是高层住宅设计的发展方向。 3.2 合理的基础形式 一
9、般来说，钢筋混凝土基础耗用的钢筋总量巨大，甚至超过上部结构。所以对基础采取什么形式，必须反复权衡。能用浅基础时就不要用桩基，采用桩基时求短不求长，灌注桩配筋又有通长和二分之一、三分之一桩长的节省办法。此外，采用加固软土地基新技术可以避免使用钢筋混凝土桩，而进行桩-土复合基础的设计，则可减少桩的数量或桩长。组合的基础形式也能起到降低含钢量作用，如桩承台+筏板可能比纯底板基础形式可能更合理，在满足相同承载力要求下能降低含钢量。 3.3 采用新型楼盖和隔墙系统 楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一，其重量占整个房屋重量的 22%左右。楼盖结构多次重复使用，其累计质量占建筑总质量的很大比例。降低楼盖质
10、量，大幅度减轻建筑总质量，从而减轻地震作用；同时，还可降低墙、柱及基础的造价。降低楼盖体系自身高度，不仅可减少层高，节约建筑空间，还可降低围护结构、管线材料及施工机具的费用。 3.4 提高设计质量 有关资料表明，合理的设计可以降低工程总造价的 5%10% ，甚至20%。对同一工程同类型建筑进行设计，不同设计人员设计方案的钢筋含量相差竟达 20 kg/m2 以上(多用钢材 38 %)。例如，在实际设计过程中出于方便施工、提高设计效率等诸多目的，会对构件进行分类归并。为了使涵盖面更广，往往会用较大配筋的构件，去包罗较小配筋的同断面构件，以确保结构安全度，这一过程不可避免的会增大配筋。其实应该对电算结果中输出的各层配筋划分区段，使各区段内配筋相差不大，再分段出图。 4 结语 结构设计需要全过程的控制，大的来说结构概念、结构体系当然十分重要，但在满足规范的前提下进行精细化设计，注重细节，仔细推敲，也是降低含钢量的必要方法。 参考文献 1谭泽先.建筑结构含钢量的研究J.建筑科学，2007（23）9：44-47. 3李伟霞.剪力墙结构小高层含钢量分析J.山西建筑，2009（35）13：83-84. 3李伟霞.剪力墙结构小高层含钢量分析J.山西建筑，2009（35）13：83-84.
