谢俊蒋涤非凌琳

（中南大学建筑与艺术学院湖南长沙　410075）

建筑结构含钢量的探讨

谢俊蒋涤非凌琳

（中南大学建筑与艺术学院湖南长沙410075）

简要的介绍了各种不同结构类型的含钢量范围，并根据作者多年工程经验，详细的分析了影响含钢量的各种因素及应采取的对策。

含钢量；设计参数；结构体系；次梁布置

1　引言

在土建工程造价中，材料费占到70～80%，在所需的材料中，砂石价格为几十元/吨，水泥价格为几百元/吨，钢材价格却为几千元/吨。由于钢材的价格最贵，且不同材料的价格倍数相差很大，在保证结构安全的前提下，控制含钢量是很有必要的。因此，对建筑结构含钢量进行探讨与研究是很有必要的。

2　控制含钢量的必要性

控制含钢量，除了是经济上的要求外，与安全性也有关，所以应更加注重概念设计，用钢量大结构反而不安全。比如抗弯钢筋配的比非加强区多很多，造成地震时底部没有按希望出现塑性铰，薄弱部位转移到非加强区，或抗剪能力低于抗弯能力，使结构丧失耗能能力，可能提前破坏；底层柱的实际配筋比嵌固层的还大，造成嵌固端先坏，违背了延性设计的初衷。

3　含钢量的实际统计值

根据文献[1]可知，常规的砌体结构含钢量如表1所示，住宅类混凝土结构的含钢量如表2所示，办公商业类混凝土结构的含钢量如表3所示，单层排架厂房混凝土结构的含钢量如表4所示，钢结构的含钢量如表5所示。根据文献[2]可知，钢筋混凝土结构上部结构材料限额指标可如表6所示。

表1　砌体结构的含钢量（单位：kg/m2）

表2　住宅类混凝土结构的含钢（单位：kg/m2）

表3　办公商业类混凝土结构的含钢量（单位：kg/m2）

表4　单层排架厂房混凝土结构的含钢量（单位：kg/m2）

表5　钢结构的含钢量（单位：kg/m2）

4　影响含钢量的因素及对策

4.1结构所受外力

表6　钢筋混凝土结构上部结构材料限额指标

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，反之较低。在气候恶劣、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，是工程师常用的办法。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。

在实际设计中，地面以下5m以内（无地下室）或底板板底土的地基承载力特征值（可考虑深度修正）fa与结构总平均重度p= np0（p0为楼层平均重度，n为楼层数）之间关系对基础选型影响很大，一般规律如下：

若p£0.3fa，则采用独立基础；

若0.3fa

若0.5fa

若p>0.8fa，应采用桩基础或进行地基处理后采用筏板基础。

4.2设计参数

建筑专业的设计，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。如果一座总面积不大的房子，开间、进深、层高各不相同，平面立面多有变化，其含钢量必然很大，这也是一般公共建筑比同等面积的住宅办公楼含钢量大一两倍的原因。此外，对于工业厂房，影响含钢量的设计参数，则是厂房的跨度、高度、柱距、吊车吨位和楼面荷载（对多层厂房而言）。吊车吨位200t的重型厂房，采用全钢结构，含钢量300kg/m2并不算多。

4.3合理的结构体系

结构体系对整个建筑的造价有很大的影响，我们应该对每个结构体系的适用条件有比较清晰的了解和认识，在不同的条件下，采用不同的结构体系。在八度区，当房屋层数大于5层，七度区，层数大于6层时，可适当布置些剪力墙，不应用纯框架结构。还有些地方经验，比如在长沙和东莞，60m以下可考虑框架-剪力墙结构。

4.4合理的楼盖体系及次梁布置方式

在地下车库和商业建筑大跨度空间楼（屋）盖布置时，比如8.5×8.5的柱网，大多数情况下，标准层采用十字梁比井字梁经济，但对于覆土厚度超过700mm的屋顶花园及地下室顶板或荷载较大时则采用井字梁比较经济，荷载越大，井字梁越便宜。对于上部结构，当柱网长宽比小于1.2时，次梁沿着跨数多的方向布置是比较经济的，当柱网长宽比大于1.5时，宜采用加强边梁的单向次梁方案。

4.5合理使用钢筋

钢筋混凝土构件中的梁柱箍筋的作用一是承担剪（扭）力，二是形成钢筋骨架，在某些情况下，加密区的梁柱箍筋直径可能比较大、肢数可能比较多，但非加密区有可能不需要这么大直径的箍筋，肢数也不要多，于是要合理的设计，减少浪费。

除非内力控制计算梁的截面要求比较高，否则不要轻易取大于580mm梁高，这样避免配一些腰筋。跨度大的悬臂梁，当面筋较多时，出角筋需伸至梁端外，其余尤其是第二排钢筋均可在跨中某个部位切断。

对于单桩承台，最小配筋可不必按最小配筋率0.15%进行控制，由于单柱单桩承台一般叫桩帽，其受力状态与承台是完全不同的，一般配12@150即可。

对于次梁（非抗震梁），纵筋可以采用搭接的方式，可以减小含钢量。

4.6钢筋级别，混凝土强度等级

对于梁、柱、墙纵筋，钢筋（HRB 335）强度设计值为fy= 300N/mm2，钢筋（HRB 400）钢筋强度设计值为fy=360N/mm2，HRB 400与HRB 335的强度设计值之360/300=1.2，而价格之比为1.05，因此采用HRB 400可以降低含钢量。对于梁、柱箍筋，由于非计算控制，可以采用一级钢；对于结构大样中的分布筋，由于非计算控制，一般可以采用直径为6的一级钢；对于剪力墙构造边缘构件中的箍筋，由于非计算控制，可以采用一级钢。

[1]谭泽先.建筑结构含钢量的研究[J].建筑科学，2007，23：44～47.

[2]李卓东.房地产公司住宅开发类项目钢筋混凝土结构限额设计指标研究[J].建筑结构，2023，8：44～47.

[3]刘广民.谈建筑结构设计含钢量控制[J]，中国建筑金属结构，2013，06：192.

TU31

A

1673-0038（2015）40-0098-02

2015-9-18

谢俊（1982-），男，中南大学建筑与艺术学院博士研究生，主要研究方向为装配式建筑设计。

蒋涤非（1966-），男，研究员级高级建筑师，国家一级注册建筑师，中南大学建筑与艺术学院教授、博士生导师。

凌琳（1991-），女，中南大学建筑与艺术学院硕士研究生。