建筑结构设计含钢量控制

建筑结构谈建筑结构设计含钢量控制

李胜军，赵玲军

（保定市建筑设计院，河北保定０７１０００）

０引言

建筑设计单位及开发企业为了获得更好的经济效益，在各环节各方面应做好建筑成本控制。目前的土地价格持续增长，土地成本相对增加，那就要在单体建筑物的成本控制方面多下工夫，来控制建筑的单方造价，将建筑物选择材料、施工工艺和设计优化等方面作为控制成本的重点。设计阶段是决定建设项目投资控制效果的关键阶段，工程设计是影响和控制工程造价的关键环节，建筑单方造价中结构主体部分约占总造价的５０％￣７０％，结构主体造价中钢筋与混凝土的用量占主要部分，结构含钢量的高低成为成本控制的主要因素。

１运用价值工程进行限额设计

价值工程是通过对产品的功能分析，不断创新，使之以最低的总成本可靠地实现产品的必要功能，从而提高产品价值的一套科学的经济技术方法。它是处理工程造价和功能矛盾的一种现代化手段，运用这一方法，就可以通过功能细化，把多余的功能去掉，对造价高的功能实施重点控制，从而最终降低工程投资。按照总概算造价限额进行施工图设计，在保证各专业达到使用功能的前提下，各专业按分配的投资额控制设计，结构专业要对钢筋与混凝土的用量进行优化，并考虑施工工艺简单。在整个工程设计过程中，设计人员要有强烈的工程造价控制意识，精心设计，结合材料市场价格情况，大胆采用新工艺、新材料、新技术，不任意提高设计标准和扩大设计规模，一切从节约的角度出发，把技术与经济结合起来，严格控制不合理的设计。２选择优秀的设计合作单位

房地产开发企业的项目设计要选择具有质量保障体系的设计单位，优秀的设计企业是有良好信誉，通过优质高效的设计团队，才能保障设计出优秀的建筑作品。优秀的设计企业通过他们的设计阅历，有着丰富的设计技术和经验，在建筑产品设计过程中，能够对细部进行刻画，各专业设计人员相互协调配合，采用科学的理论方法，加强经济论证，对设计方案进行择优选取，不仅从技术上，更重要的是在技术与经济相结合的前提下，对各种方案的技术指标和经济指标进行定量分析和科学论证，保证建筑物功能合理、经济、安全、适用。由于建筑结构设计使用年限为５０年，建筑产品为终身负责制，这些方面的保障要通过有信誉、质量体系、管理体制完善的设计单位去实现。

３影响结构含钢量的主要因素

（１）建筑平面布置尽量简单，对凹凸部分要进行控制，避免出现复杂的平面形状，例如平面凹凸比较多时，增加了外墙面的面积，不仅影响节能保温造价，而且结构的钢筋含量增加，结构设计的各项指标也会趋于不合理，影响结构的总含钢量。

（２）建筑物所处抗震设防烈度不同，结构设计含钢量也不同。建筑物按抗震设防烈度７度与８度设计时，结构所承受地震作用相差３０％￣５０％。不同的设防烈度建筑结构的抗震等级不同，钢筋（配筋率、锚固长度）的构造要求相差较多，所以结构的含钢量也相差较大。

（３）建筑场地类别及地基承载力影响，结构设计计算中不同的场地类别对地震作用的影响有区

摘要：设计阶段对建设项目造价控制具有决定性的影响。根据大量建筑工程含钢量的统计分析，总结出不同结构体系的建筑物含钢量的范围，并对建筑结构设计影响钢筋含量的因素进行剖析，供设计、房地产开发、施工人员参考。

关键词：含钢量；限额设计；控制因素；结构设计

中图分类号：Ｃ９３６文献标志码：Ｃ文章编号：１６７３－１０９３（２００８）０５－００４３－０３

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别，如Ⅲ类场地与Ⅱ类相比，结构水平内力相差２０％￣３０％左右，结构钢筋含量也相对增加。地基承载力较高时，基础所需底面积相对小，基础混凝土及钢筋用量会减少。当高层建筑所处场地承载力较低时，可以采用复合地基处理方法来提高地基承载力，减小沉降量，节约材料降低造价。在设计中要合理地减小基础的埋置深度。

（４）合理地控制建筑物的高度，当住宅为剪力墙体系时，抗震设防烈度７度，结构高度在８０ｍ以内时，抗震等级为三级；高度超过８０ｍ时，抗震等级为二级，由于结构抗震等级不同，混凝土构件（墙、梁等）的最小配筋率不同，钢筋的锚固长度也不同，影响结构的含钢量。当超过８０ｍ时要对面积增多与钢含量增加进行总价分析，来决定建筑物高度与层数。地下室设计时，应根据嵌固条件，合理确定地下室的抗震等级，控制构造钢筋的影响。

（５）钢筋材料的选择对含钢量的影响，钢筋材料的选择目前常用有三种：ＨＰＢ２３５、ＨＲＢ３３５和ＨＲＢ４００，采用高强度ＨＲＢ５００级钢筋也是一种趋势。在设计中尽量采用较高强度等级的钢筋，能够减少钢筋用量，节约能源，例如采用ＨＲＢ４００级钢筋可比ＨＲＢ３３５级节约８％￣１０％左右。

（６）建筑功能分隔及装饰材料的影响，目前建筑材料品种繁多，选择余地较大，建筑设计时，要尽量选择重量比较轻的材料，重量轻，结构构件受力小，地震作用减小，钢筋用量也小，楼房总重量变轻，基础设计能够减小截面及配筋。

（７）结构计算中荷载取值要符合规范及实际要求，不能随意加大荷载数据，荷载数值与结构钢筋量为倍数关系。结构采用计算机软件分析时，所选计算模型要与实际相吻合，并多方案进行优化，尤其是一些参数选择对结构配筋影响很大，例如梁板跨中弯矩增大系数，一般情况可以不增加，在实际中有的工程取值取１．３，这样一来跨中钢筋增加了３０％，虽然增强了安全储备，同时也增加了钢筋用量，设计时应根据有利及不利因素适度调整。再如水平地震力影响系数基本上不调整，有的工程进行了放大，增加了钢筋用量。根据工程的重要性及客户的要求，可以对一些重要构件采用中震弹性或中震不屈服设计，增强重要构件的安全储备。

（８）抗震区的建筑物，当选用钢筋直径大于２５时，钢筋的锚固长度比钢筋直径小于等于２５时多２￣６ｄ，受力筋直径尽量不大于２５。当受拉锚固时，当钢筋面积相同时，尽量选用小直径钢筋，直径小钢筋锚固长度短，钢筋可以节省。钢筋连接尽量选用机械连接或焊接，比搭接时比较节省钢筋，机械连接可用直螺纹连接。举例：梁钢筋两种配筋比较，４#２２面积为１５２１ｍｍ２，６#１８面积为１５２７ｍｍ２，净长６ｍ，锚固长度为３０ｄ，４#２２总重量为８７．３７ｋｇ，６#１８总重量为８４．８７ｋｇ，后者少２．５ｋｇ，当梁的根数多时，节约钢筋数量很大，设计时尽量选择较小直径钢筋。

（９）楼板设计选取计算模式符合双向板时，要按双向板设计，举例：

双向板或单向板按简支考虑，双向板跨中弯矩系数约为２×１／２７，单向板跨中弯矩系数为１／８，两者相差４０％，并且双向板板厚取值不一样，双向板约为（１／４０－１／４５）板跨，单向板约为（１／３０－１／３５）板跨。当楼板符合塑性楼板条件时，应按塑性设计，例如人防楼板设计，但正常使用应满足弹性设计要求。

（１０）当结构采用钢结构时，不应只关注建筑耗钢量指标，应考虑总造价及加工条件。用高牌号的钢材，虽然用钢量少了，但单价贵了，订货难了，这里就有综合平衡问题。例如：用蜂窝梁比实腹梁当然要轻，但其使用条件和加工费用等因素也应计入，综合考虑，才能正确抉择。

对于轻型钢架或钢梁的设计，当承载力极限状态控制时，采用较高的强度等级（如Ｑ３４５、Ｑ３９０钢），当正常使用（变形）极限状态（或构造要求）控制时，采用较低的强度等级（如Ｑ２３５钢）。

（１１）设计过程中合理控制结构构造，具有较高综合素质的设计人员能够通过整体概念设计，合理地进行结构构造设计，综合考虑设计中的有利因素，保证安全的情况下，能够减少钢筋用量。如在框架结构设计中，有的设计人员任意加大梁端上部钢筋，认为钢筋加大，结构越安全，其实这样增加钢筋，反而起到了相反的作用，在地震作用下，梁铰机制变成了柱铰机制，容易造成楼层屈服，柱子先破坏，违背了“强柱弱梁”的设计原则。４各种结构体系的含钢量范围

通过大量实际工程结构含钢量的统计，下面列出了不同结构体系建筑的含钢量，钢筋含钢量受多种因素影响，不同建筑物含钢量是不同的（见表１）。

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