建筑结构设计中含钢量的控制

建筑结构设计中含钢量的控制
发表时间：2018-07-18T13:29:33.330Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：江烨
[导读] 摘要：近些年，随着社会经济的发展，建筑行业也迎来了更加广阔的发展空间。

浙江嘉华建筑设计研究院温州分公司浙江温州 325000
摘要：近些年，随着社会经济的发展，建筑行业也迎来了更加广阔的发展空间。

各建筑企业要想获得更多的经济效益，需要控制好工程项目的成本。

对含钢量的控制就成了一个极其重要的问题。

本文对建筑结构设计中的含钢量影响因素进行了阐述，进而提出合理控制含钢量的方法。

关键词：含钢量；控制方法；影响因素
1、建筑结构设计中对含钢量进行控制的重要性
近年来土地成本不断攀高，开发商为降低造价，将建筑物选材、施工工艺和设计优化等方面作为控制成本的重点。

而设计阶段是决定项目投资成本控制的关键阶段，在主体设计中，含钢量占了造价总量的60%以上。

设计人员要在保证建筑结构安全性、合理性的前提下，控制含钢量。

本文从影响含钢量的控制因素着手，总结了一些从事设计工作以来合理控制含钢量的方法。

2、在建筑结构设计中影响含钢量的因素及控制含钢量的相应方法
2.1建筑平面的布置
建筑物的体型，包括平面长度尺寸及长宽比、高宽比、立面的形状等都与含钢量息息相关。

超长的建筑需要考虑混凝土的收缩及温度应力，相对于非超长建筑仅是荷载产生的应力，其含钢量会增加；平面长宽比比较大的建筑，两主轴方向的整体刚度相差甚远，在水平力作用下，两个方向的构件受力不均匀、扭转效应的增加均会增大含钢量；对于高层建筑，高宽比大的整体稳定性差，需要设置较强的抗侧力构件来提高侧向刚度，自然增大了含钢量；竖向体型不规则，造成竖向刚度突变，需要设置转换层，一般情况下，转换层配筋量相当于2~3个标准层的配筋量，而且由于转换层造成竖向抗力构件不连续，转换柱或者墙体的配筋较大；平面不规则，凹凸不平，外墙长度变大，增加造价，平面规则性还可以衡量抗震性能的优劣。

综上所述，设计人员首先在设计初期应给方案设计人员合理的建议，在满足结构布局要求的基础上，充分考虑结构规范的限制情况，择合理的结构体系，尽可能的采用比较规则不超限的平面，，避免出现复杂的荷载传递关系，明显的刚度突变等现象。

布置抗侧力构件时，要尽量使建筑结构的刚度中心与质量中心距离接近，充分发挥抗侧力构件的扭转刚度，保证扭转和位移比在规定范围之内的同时，避免抗侧力构件的过多布置或者不合理位置导致的不必要浪费。

2.2结构体系
引用资料中统计的不同结构体系含钢量对比：
以上表格中的数值，均不考虑地下室和桩基。

建筑物的结构体系及高度决定抗震等级。

以同在六度设防区为例，A类高度的高层建筑抗震等级：为框剪结构时，小于等于60米为框架四级剪力墙三级，大于60米为框架三级剪力墙三级；为剪力墙结构时，小于等于80米为剪力墙四级，大于80米为剪力墙三级。

从四级到三级，含钢量有一个明显的上升变化，以边缘构件举例来说，在底部加强区，三级抗震必须设置约束边缘构件，四级抗震按构造边缘构件即可，前者的配筋量远大于后者。

通过柱网的布置，选择合理的结构体系，控制含钢量。

2.3构件布置
竖向构件布置上，剪力墙均匀布置，截面合理取值，其配筋多不是内力控制配筋而是构造配筋。

柱网的疏密程度，直接影响到楼盖梁板的结构布置，一般柱网大的楼盖用钢量大，，但同时柱子的增加会使柱构件的用钢量增加，柱端及梁柱节点区内加密箍筋的量占很大部分。

柱网均匀的柱网不但结构受力合理，而且含钢量节省。

墙柱是压弯构件，在混凝土强度等级取值合理且满足轴压比的前提下，截面不宜过大。

另外尽量避免出现短柱，否则需要全长加密，大大增加了用钢量。

水平构件布置上，对于板厚和配筋从构造上有较高要求的（如作为嵌固的地下室顶板、转换层等）可以考虑采用大板（不覆土，荷载较小时），或加腋大板（荷载较大时）。

一般可以比十字梁布置方式节省10~20%。

荷载不大，板厚最小可取100的（如车库中间楼层、商业等），跨度在8～9m左右的采用单向双次梁较经济，一般可以比十字梁或井字梁布置方式节省5~10%。

梁截面尽量高、窄（如350×800不如用300×900）。

对于住宅建筑，在3~4.5m正常开间情况下，楼板厚度为100~120mm，应尽量增大板跨，而没必要也不应凡遇隔墙就设梁，板跨小、布梁多时肯定用钢量会增多，而且可能使楼面荷载多次传递，造成受力不合理。

2.4制图与构造
施工图绘制过程中，不能一味的依赖电算结果，应该经过人为调整，对钢筋的合理性布置进行判断，对重要构件需要进行加强。

对于一般的构件，在满足规范要求的前提下，自行判断采用合理的配筋，不能自觉为了安全，盲目加大，造成浪费。

柱配筋控制：以500X500方柱配筋为例，每边配筋面积12。

习惯配筋方式：12Ф20，另一种配筋方式：4Ф25+4Ф18。

两种配筋方式都正好满足计算要求，但钢筋用量相差17.5%。

板配筋控制：对于大板夸双向板，由于板底的不同位置内力存在差异，设计时不宜以最大应力处的配筋贯通，，可以分板带配筋。

当板底钢筋为间距100或150时，不需将每根钢筋都伸入支座，其中约半数钢筋可以在支座前截断。

当板面需要钢筋贯通时，贯通钢筋满足最
小配筋率，支座不足时再加以附加钢筋，既符合规范又节约了钢筋。

梁配筋控制：尽量选用直径较小的钢筋，其锚固长度、搭接长度也比大直径的钢筋要短、且受力均匀，能更好地保证与混凝土的共同作用。

上部钢筋可采用搭接、架立等做法。

框架梁的贯通钢筋采用搭接并不一定经济。

贯通钢筋要求按受拉搭接，搭接区箍筋要加密。

三四级及非抗震框架梁的钢筋直径不小于16，梁净跨大于4米搭接才经济。

上部钢筋可以用两种规格，小直径的钢筋通长。

次梁上部跨中均用架立筋，底部钢筋在靠近支座附近可以部分截断。

剪力墙配筋控制：墙暗柱箍筋设计时，尽量避免重叠，重叠部分不计入体积配箍率。

纵向钢筋可以选择两种直径，角部中间分开配筋，拉筋与箍筋分开。

构造钢筋控制：各构件的经济配筋率如下：板配筋率控制在0.25~0.5%；梁配筋在1.5%最为经济，柱、墙属于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，以冲切、抗剪控制的混凝土构件，满足受力和最小配筋率即可。

3、结束语
对设计人员来说，含钢量的控制既是顺应经济发展和时代变化，更是考验设计人员技术，需要设计人员不断积攒经验、不断历新，不断优化设计。

含钢量只是一个参考值，有一个相对合理的参考范围，结构师也不能一味追求低含钢量，一直按照规范的最低标准进行设计而忽略了设计的真正涵义。

真正的结构设计师，不仅是读规范，操作软件，而应该是一名力学的应用者，利用所学所想，力求自己的每个作品都能在保证安全和满足建筑功能的前提下，集美观、经济、合理为一身。

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