建筑结构设计中含钢量的控制措施研究

建筑结构设计中含钢量的控制措施研究

发表时间：2019-04-02T16:50:07.683Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：刘开国[导读] 摘要：近年来，随着我国社会经济的迅速发展，以及科学技术的不断进步，建筑行业也获得了良好的发展。

乌鲁木齐新华筑建筑设计有限责任公司和田分公司新疆和田 848000摘要：近年来，随着我国社会经济的迅速发展，以及科学技术的不断进步，建筑行业也获得了良好的发展。在建筑工程建设过程中，建筑物的含钢量与建筑物的体型有着重要关联，同时直接影响工程的经济收益，因此，通过对含钢量进行良好的控制，能够在一定程度上节约建筑成本，最大限度的确保房屋建筑的科学合理性。此背景下，本文主要分析了建筑结构含钢量主要影响因素，其次研究了建筑结构

设计中含钢量控制措施。

关键词：建筑结构设计；含钢量控制；措施研究现如今建设单位出于对成本控制的考虑，往往对设计单位都有"限额设计"的要求。所谓限额设计，通俗而言，就是不超出预期的投资额，完成对工程项目的设计任务。在建筑结构的整体造价中（不含工艺设备），土建工程造价占据绝大部分，而在各类工程材料中，尤以钢材价格为最贵，所以建筑结构用钢量是控制成本的一个重要方面。如何在结构设计中有效地控制用钢量，需要我们首先研究影响用钢量的各种因素。

1 含钢量控制概述

有些结构工程师往往过于迁就建筑专业，不对某些无必要的不规则情况提出意见，造成结构平面或竖向严重不规则，将一个本来可以不超限的高层做成超限高层，大大增加了结构含钢量，造成了浪费。这就要求结构工程师提前介入建筑方案的讨论，使最终的建筑方案尽可能简单、规则。影响结构含钢量的因素首先是建筑物的体型，包括建筑物的开间、进深、层高，平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。建筑布置的任何平面不规则或竖向不规则都将导致含钢量的增加。

2 建筑结构设计中含钢量控制的重要性

随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的不断加快，土地价格不断呈一种上涨的趋势，从而使得整个建筑行业施工材料的价格都有所上涨。在建筑结构的主体设计中，含钢量的总体造价大约占到了60%左右。但是在实际工程设计过程当中，相关的工作人员并没有对其引起足够的重视，这一现象严重影响了整个工程的总体造价。那么想要使得整个建筑工程利益最大化，就需要相关的设计工作人员对整体结构当中的钢含量进行有效的控制。在具体的设计过程当中，可以从影响含钢量的因素进行着手，然后对整个结构的含钢量进行有效的控制优化，从而对整个工程的造价进行更好的控制。

3 影响建筑结构设计含钢量控制的因素

含钢量控制是建筑结构设计工作重点，控制不严将直接影响建筑结构性能，降低建筑物整体质量。所以结构设计过程中，一定要对建筑含钢量作严格控制。结合以往的建筑结构设计实践，验证、讨论出建筑结构设计中影响含钢量控制的因素主要有以下几种： 3.1 建筑材料的使用

理论上来说，建筑物的重量、容积越大，就越浪费建筑材料。在科学经济时代，建筑施工要跟上时代发展的脚步，尽量减少大容量、大重量材料的使用，尽可能的将先进的轻型材料应用到建筑工程中，减少建筑材料的重量，从而达到从总体上减小建筑物重量的目的。这样一来，投入到建筑施工中的钢筋材料就会被轻型材料代替，建筑结构含钢量便能得到很好的控制。

3.2 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。

3.3 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精确造成的浪费大得多。这是含钢量的设计因素。

3.4 建筑物的高度因素

在城市土地资源短缺的背景下，城市建筑正在向高层发展和推进，建筑物的不同高度也是影响含钢量的一大因素。层高越多，对于抗震的强度要求也越高，所需的含钢量要求也必然不同。并且，在高层建筑的地下室建造过程中，还要考虑地下室的嵌固条件，以合理地确定地下室结构的抗震强度及含钢量的多少。

4 建筑结构设计中含钢量的控制措施 4.1 钢材的选择

市场上钢筋种类很多，选择不同的钢筋对含钢量影响很大。新版GB50010-2010混凝土结构设计规范对钢筋种类做出了较大调整，增加了HRB335，HRB500等高强度钢筋，剔除了原HPB235钢筋。总的来说是提高了钢筋的强度等级，并提倡采用高强度钢筋，以达到增加结构构件的安全储备和节省资源的目的。比如HRB400级钢筋强度设计值为HRB335级钢筋的1．2倍，而市场价格HRB400级钢筋是HRB335级钢筋的1．05倍，采用HRB400级钢筋比采用HRB335级钢筋理论上可以节约造价的10%左右。采用高强度钢筋，可以充分利用钢筋的高强度，大大降低用钢量，对钢筋加工、绑扎、施工周期都有很大的益处。

4.2 结构布置

在确定建筑物的体型后，就要进行结构选型和结构布置。我们主要根据建筑物的高度及建筑的空间使用功能确定结构形式。结构布置应均匀、对称，力求刚心和质心重合，尽量避免出现GB50011-2010建筑抗震设计规范（以下简称《新抗规》）第3．4．3条及JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程（以下简称《高规》）第4．3．3条等相关不规则情况。这样就给下阶段设计工作中合理控制结构含钢量打下良好的基础。

4.3 构造钢筋控制

按照理论来说，当构件的配筋按照规范要求的最少配筋率来配置钢筋是最经济的，然而由于各种条件限制，对于不同类型的构件是难于实现的的。故各构件经济的配筋率如下：板配筋率控制0.25～0.5%；梁构件配筋率控制0.5～1.2%；柱、剪力墙属受压或偏心受压构件，其配筋一般由构造控制，在满足最小配筋率基础上，适当提高配筋率即可；基础等以冲切、抗剪控制的混凝土构件，满足受力及最小配筋率即可。

4.4 剪力墙配筋控制

首先必须是结构合理布置，那么边缘构件的配筋通常采用构造配筋。其次边缘构件分为加强部位和非加强部位两类，前者必须按约束边缘构件配筋，后者则按构造边缘构件配筋。不管是节点区还是其余墙段，前者的配筋量均远大于后者，因此在结构设计中严格区分抗震墙的加强部位和非加强部位，对钢筋用量而言是具有很大意义的，而随意扩大抗震墙的加强部位肯定会增加用钢量。抗震墙如能合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是内力控制配筋而是构造配筋，这样其节点区主筋、箍筋以及墙段的水平分布筋的配筋率都可按规范规定的最小配筋率配置。

4.5 柱配筋控制

设计中应通过混凝土强度等级的合理确定来控制其截面尺寸和轴压比，使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋，此时柱主筋就可以按规定的最小配筋率或比其略高的配筋率选择主筋规格；至于柱箍筋的体积配筋率，由公式可以看出，采用高强度钢筋比低强度钢筋更可节省用钢量。

5 结语

在国家大力提倡建设节约型社会的今天，含钢量已经成为房地产商衡量一个设计院设计质量的重要指标之一，不少结构工程师也越来越重视含钢量的控制。但含钢量并不是越小越好，节省含钢量也绝不能以牺牲工程质量为代价。结构工程师应在理解规范及条文的基础上对设计工作不断优化，力争作出安全、适用、经济的结构。

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.

[2]郭剑飞.影响含钢量的若干因素分析及设计建议[J].建筑科学，2010（5）：53-57.