魏巨东

摘要 结构设计含钢量对工程造价有很大影响，本文主要结合工程实际经验和理论计算，从方案跟进、材料选用、整体结构布置和构件设计等影响含钢量的若干重要因素进行对比分析，并提出合理控制含钢量的设计建议，希望为以后工程结构设计提供参考借鉴。

关键词 含钢量；结构优化设计；构件设计；

一、 引言

随着现在设计市场竞争的日趋激烈，甲方对成本的控制越来越重视，经常用含钢量的多少来作为选择设计单位的一项因素。基于此现在很多设计公司要求结构设计一定要做到满足甲方合同限额的要求。从工程设计的角度看，我们不应把降低含钢量作为结构设计的目的，应把限额设计理解为优化设计和避免浪费更确切些。从设计的全程来考虑，影响含钢量的因素除了结构本身的优化设计外，还和建筑方案有很大的关联。一名优秀的结构设计师只有综合考虑各方面的因素才能更好设计出安全适用经济合理的建筑。

二、 建筑方案阶段配合跟进

1 建筑方案平面规则与否对含钢量有影响。建筑平面布置外凸和内收会导致结构布置的时候两个方向的刚度不均匀，从而直接影响结构整体刚度和配筋。这是高层户型规整的住宅比平面布置不规整造价低的原因之一。

2 建筑总高度的变化对结构的含钢量有影响。结构抗震等级的划分与建筑物的高度有关，抗震等级越高，相应的结构含钢量会有所上升。现在的住宅多数是剪力墙结构，结构设计时一定要把握好抗震等级划分的几个分界高度，合理建议建筑调整高度为减小含钢量服务。另外建筑层高对含钢量也有一定的影响。设计经验表明层高每增加10cm，含钢量约增加1.0kg/m2。

三 、结构方案阶段选择与布置

1. 结构材料的选择，建议优先考虑高强度钢筋HRB400或HRB500。三级钢强度设计值为fy=360N/mm2，三级钢强度设计值与二级钢强度设计值之比为360/300=1.2。而三级钢市场价格比二级钢略高，综合价格比是1.05。若采用三级钢设计替代二级钢则可节约钢材约1.2/1.05-1=14%，显而易见这对降低结构含钢量是最直接的。同样道理若用三级钢替换一级钢设计节省钢材会更多。选用高强度三级钢还可解决施工时梁柱配筋过密的问题，可减少钢筋布置排数，增大梁的有效计算高度，缓解梁柱节点钢筋过密导致砼浇捣不密实的质量问题。另外在结构计算时选择合理的砼强度等级，使结构构件的配筋率都在经济合理的范围内，对降低结构含钢量也很有益。

2. 结构平面的布置。在高层塔楼的剪力墙布置时宜均匀、分散、对称、周边的原则，并尽量使结构的刚心和质心靠近，在计算的时候尽量避免X与Y两个方向的刚度不均带来扭转问题。这样可以使结构整体用钢量降下来。另外要注意除计算指标需要外，应注意适当减少剪力墙的布置数量，这是有效减小含钢量的有效措施。在水平构件的布置时候尽量要使传递路径简单明确，不要出现传递荷载路径曲折不明确，造成受力复杂，从而增加了工程的造价。在地下室柱网布置时尽量使柱网整齐规整，可以使柱梁板受力合理从而降低构件的用钢量。

3. 计算模型中有些参数设置也直接影响结构含钢量的变化，因此必须要弄清楚每个参数的含义。

1） 如周期折减系数的取值应视结构填充墙的多少而定，针对框架结构填充墙较多时可取值0.6-0.7，填充墙较少时取0.7-0.8。笔者通过一个框架结构小学教学楼计算，周期折减系数分别采用0.65和0.75对比，发现前者比后者柱配筋增加约10%。可见在具体工程时我们一定要根据具体情况准确的输入周期折减系数。

2） 普通柱按单偏压计算，双偏压校核，异形柱才按双偏压计算。按双偏压计算时柱钢筋用量显著增加。

3） 另外梁柱重叠部分考虑刚域影响，可降低梁的配筋。不考虑刚域影响时梁负筋应按柱边弯矩配筋。故我们不能盲目的选择，而是要弄清楚每个参数的意义。

4. 深入研究地勘报告确定合理的基础形式。钢筋混凝土基础（包括混凝土桩）因其工程量大， 耗用的钢筋总量是巨大的。所以采用什么基础形式， 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。另外桩基础建议在设计时采用提前试桩精确确定桩的承载力。往往试桩的数据要高于根据地勘报告计算预估数据，按照试桩的数据重新调整桩数往往可以收到可观的经济效益。

5. 控制好地下室结构含钢量的设计

1） 地下室底板建议可采用无梁楼盖的形式，当地下室基础如是桩基础时，因荷载不会太多基本两桩至三桩承台，此时建议将三桩承台做成矩形的，同时将两桩承台适当加腋以减小底板无梁楼盖的净跨，这样有利于减小底板的配筋。

2） 地下室人防部分有条件时采用塑性计算，这样相对会省些。地下室抗浮水位在选择时有考究，如果是多层地下室，因水头较高（大于3米），这时地下室底板在计算时很多是由裂缝来控制的，一般在每个地方可能根据地方的不同，地勘可能会给个对应算裂缝的水头，此水头高度一般比强度水头要低一米，这样对地下室结构底板配筋会省些。

3） 在地下室顶板因景观的需要可能会局部形成个小山包，而我们在设计时可能都是按照均匀土厚来考虑荷载，此时我们可以采取局部做地垄墙上面铺板的方式将荷载减小至我们设计的荷载范围内，这样就不用我们在此部分局部增加荷载而使结构配筋增加。

6. 梁精细化设计。

1） 在梁配筋时笔者认为除了一些薄弱部位、悬挑部位及大跨部位应适加强点配筋外，其它处配筋宜尽量贴着配。

2） 在梁两侧钢筋宜采用同一直径的，这样便于钢筋拉通避免钢筋在梁两侧锚入浪费钢筋。次梁在满足规范要求的情况下中间采用架立筋，主梁在选择贯通钢筋时应根据需要合理选择贯通筋的直径，尽量不要用太大的直径的钢筋拉通，除非是个别具体情况配筋太大时才这样。

3） 砼规范规定当梁腹板高度hw>450时，梁两侧纵向构造腰筋的截面面筋不应小于腹板截面面积的0.1%且间距不宜大于200mm。此规定是为防止在梁侧面有可能产生垂直于梁轴线的收缩裂缝而制定的，此时我们切忌无论梁宽多少均用12的钢筋，实际上对梁宽不大于250的梁直径10的钢筋就足够了。

7. 板设计时候建议分情况考虑按塑性计算或弹性计算。从理论上讲，无论那种算法都是没有问题的，但在实际工程中不同的算法其钢筋用量会相差10%-30%。双向板用塑性计算得到的配筋结果比弹性理论计算得到的配筋结果少。塑性理论计算方法就是从实际出发，考虑塑性变形内力重分布来计算连续板的内力。在地下室底板、顶板、屋面由于有防水要求且荷载较大建议采用弹性理论计算。在一般民用住宅建筑室可用塑性法计算。这样可以有效降低结构含钢量。

8. 剪力墙配筋。约束和构造边缘构件中按抗震等级、剪力墙部位确定纵筋最小配筋率和配箍率。箍筋的间距不一定取50的倍数，可以根据计算及最小配箍率来取值，可能是@120mm、或@130mm等。这样实现钢筋贴着配，既满足设计要求，又降低了钢筋用量。

四 、结束语

由上可以看出，通过我们结构设计人员的大量深入细致的工作可以有效降低结构的含钢量的。同时必须指出，降低含钢量不是越少越好，只有深刻理解规范及结构受力原理，合理进行结构布置，精确计算荷载，慎重选择计算参数才能做出既安全又经济的结构。这就要求我们结构设计人员认真研究把握设计各个细节，善于对比分析，及时总结经验，争取将结构含钢量尽最大可能降到最低，以满足日益激烈的市场竞争环境。

参考文獻

【1】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（7）

【2】李雅杰.浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制[J]. 科技致富向导. 2013（8）