蚌埠市建筑设计研究院，安徽 蚌埠 233000

钢筋混凝土结构需要用到钢，单位面积的用钢量大小能够体现设计人员的技术水平，同时也是投资者比较关注的指标。设计用钢量较少很可能导致建筑的强度不够，用钢量较多则会导致成本过高，无投资者进行投资。同时，投资者在签订委托设计合同时一般都会给出一定的限钢量要求即“钢量限额”，当然建筑的设计安全是第一位的，而且用钢量很大程度上与建筑的本身有很大的关系，只有设计人员利用自己的专业知识来合理调整建筑的布局，才能达到减少用钢量的目的。

文章主要从两个方面分析如何减少建筑结构的用钢量。从宏观角度分析，建筑设计人员在构思设想建筑设计方案时，既要满足投资方对建筑的各类功能、造型以及用钢量的要求，又要利用合理的结构来达到减少用钢量的目的。从微观角度分析，主要是从建筑的内部结构进行考量，判断建筑的结构布置、内部构件强度以及钢筋强度是否符合科学的要求，即从力学等物理角度分析建筑的用钢量。

1 宏观角度下的用钢量控制

随着人们对建筑功能和审美的要求越来越高，建筑中立面的布局也多种多样，多样的结构也必然会有与之对应的补强措施，即拥有复杂多变的结构后很可能有很多地方的强度要求达不到，需要另外增加一些措施才能够使建筑的各要求达标，当然复杂的建筑结构肯定会有相应的“代价”，其“代价”很可能是增加用钢量，使成本有所提高。因此，设计人员不能盲目地减少用钢量，还要注意建筑设计的安全性，必须在相对薄弱的结构部位采取补强措施。即使建筑的不规则性会带来一些“代价”，但这些都是必需的，否则其后果更是难以想象。

1.1 建筑整体结构

目前所有建筑的体型分类有以下五种情况：

（1）从建筑的平面上来看，平面越平整越规则，则用钢量越少；在同一层上面积相同或相近的情况下，建筑外墙长度越大，用钢量就会越大。建筑平面的形状很大程度上可以决定用钢量和建筑结构抵抗各种自然灾害的强度。

（2）从建筑的垂直方向上来看，建筑的设计对不同的楼层会有不同的强度和刚度要求，当然这与建筑用钢量的多少有一定的关系，因为楼层越高会存在楼层面积逐渐缩小的内收现象，其刚度要求会因此有所降低，则其用钢量也会因此降低，反之则用钢量会增加。

（3）从建筑的抗侧力构件的位置关系上来看，如果建筑的刚度中心同其质量中心比较重合或靠近，抗侧力构件所设置的位置能够产生的抗扭刚度较大，建筑结构的抗扭效应越小，则建筑整体的用钢量会有所减少；反之，用钢量有所增加。对于建筑部分墙体设计不合理的情况，即建筑的形体中心和整体的质量中心差别太大，这导致建筑的框架结构的扭转力度较大，进而导致用钢量有所增加，这类问题只能通过改进建筑结构布置的方式来解决。

（4）从建筑的结构设计上来看，如果存在必要情况下要求竖向构件有一定的转换、楼层设计错误等情况，会使建筑的受力情况非常复杂，同时要求的用钢量也会随之增加不少。

（5）从建筑的各种尺寸上来看，无论是建筑的竖直方向的尺寸及比例，还是平面的长度及长宽比、整体楼层的高度等，都会对修建时的用钢量有一定的影响，这类问题需要设计人员在满足建筑要求的前提下进行改进。

1.2 建筑具体结构

建筑的结构包括很多种类，下面主要从建筑的柱网、梁板、柱子、屋梁、楼板以及建筑的建造地的地质情况方面分析如何减少用钢量。

（1）建筑柱网尺寸和形状可决定用钢量。为了使建筑能够有比较均匀的受力情况，一般会每3～6m设置1根柱子，如果想要减少用钢量，可以增加每根柱子之间的距离，但为了满足刚性要求，要求建筑梁和柱子的截面积有所增大。同理，若需要增加柱子的数量，可以减少柱子间距，每根柱子的承载力降低，用钢量也会随之减少，但如何把控整体总量最少是设计人员需要重点考虑的问题。柱网的疏密程度会影响建筑的用钢量，分布均匀的柱子会比分布杂乱的柱子用钢量少。如果柱网的有关分布尺寸已有所要求，那么还需要考虑墙柱的尺寸，墙柱的钢筋配置及混凝土的设计都应符合要求，此时可以通过控制墙柱的截面大小来控制用钢量。如果遇到柱网分布不均匀的情况，不要盲目地加粗部分柱子，更不能为了美观而加粗所有的柱子，这样会增大用钢量。对于受力比较大的柱子，可以采取夹芯柱的方式来降低用钢量，这样即使是用最少的钢筋也能达到目的。

（2）建筑的水平构件梁板布置需要遵守以下原则：①因为梁板的作用主要是传递受力，所以其布置需要简单清楚，只要能够把楼面和墙体荷载传到框架梁，再由框架梁传到柱子上即可，如果柱子间的距离太大，则还需要设置一些主梁。若每层房间的分布非常复杂或者板块的距离跨度较大，可以增加次梁，通过次梁将荷载传递给主梁。②必要时可设置次梁，但其数量不宜太多。在建筑结构分布是横竖方向且尺寸差不多的情况下，采用双向“井”字次梁的结构即可；在建筑结构分布为横竖方向但尺寸差距较大的情况下，就需要设置主次屋梁。需注意的是，如果建筑里设置了过多的次梁，会使次梁的排布非常紧密，从而增加楼板的厚度，导致建筑的自重增加，同时还会增加钢筋的使用量。③结合建筑的受力情况和其他因素来确定比较恰当的梁柱截面形状，通常情况下其截面形状为矩形，具体的长宽也有一定的数据参考及限制，同时还需要考虑楼板的厚度。

（3）选择柱子的前提是需要承受合理的结构受力，内部钢筋还要满足最小配筋率以及柱子单偏压验算双偏压复核的要求。可以通过提高钢筋的强度及选择螺旋形封闭的箍筋来减少钢筋使用量，但该方法仅适用于受力非常大的柱子。如果遇到建筑中没有中柱导致建筑受到偏心力的情况，则其柱子的主筋要采用内力结构来控制，可以采用形状合适的柱子或增加柱子截面积的方式，这样就能有效地减少钢筋的使用量。

（4）屋梁的设计需要在满足基本受力的情况下恰当地增加楼层高度，这样会使梁中的混凝土承受相对较多的内力，同时其中的钢筋受力会有所减少，因此能够减少钢筋的使用量。但在楼层高度固定的情况下，通过调整屋梁的宽度可以让钢筋的排布情况达到标准要求。同时，可以通过在屋梁的跨中和支座的部分位置添加短钢筋来减少钢筋的使用量。

（5）楼板的设计一般按正常要求设计即可，只是在需要一些特殊的板面时需采取贯通筋的配置方式，其楼板的配筋率不能低于配筋率要求的下限，同样也可以通过在局部增加支座短筋来达到相关设计要求。

（6）建筑的建造地基的地质情况也会影响钢筋的使用量。如果建筑建造地的地质本身的承载能力比较高，则不需要太多的钢筋混凝土来进行地基的加固；若建筑地基的荷载能力不强，则需要提前建设筏板基础，在这种情况下同样也需要尽可能减少钢筋的使用量，可以利用地下室框架结构即只有钢筋混凝土的钢架结构进行支撑，同时如果建筑楼层太高等导致建筑自重过重，可以采用打桩的方式将建筑的部分重量转移到其他承载力较高的土层上。其中，可利用柱下大承台来减少钢筋的使用量。

2 微观角度下的用钢量控制

从微观角度观察建筑结构，其主要体现在设计人员对建筑结构设计的具体操作上，包括构件的配筋构造。对于构件的构造而言，一般都是有明确的设计要求规定的，在满足规定的情况下，仍可以通过一些方法来减少钢筋的使用量，一般可采用增加钢筋强度的方式，通常使用的高强度钢筋是HRB335级、HRB400级，还可以使用级别更高的HRB500级。同时，大量的构件同样会花费一笔较大的资金，同样需要注意这些构件的合理构造，否则很有可能增加用钢量。另外，还需注意其构件的材料选择，尽可能减少用于装饰等的非结构构件的重量。

3 结论

综上所述，可以在满足建筑的各类要求的条件下通过采取一定的措施来减少钢筋的使用量。从宏观和微观的角度分析可发现许多因素都会影响建筑建设过程中的钢筋使用量，要在能够满足建筑的安全和一些特定要求的基础上减少用钢量。建筑的钢筋用量与初期的地基选择、整体结构的设计、柱网的分布、梁板的尺寸选择等有密切关系，为得到减少用钢量的最优方案，需要考虑多方面因素，并利用专业知识及经验，在满足建筑的各方面要求的前提下尽可能减少钢筋的使用量。