浅谈合理利用好钢筋混凝土含钢量在设计中的一些体会

顾乃旭

摘 要：针对在钢筋混凝土结构设计过程中，在充分理解相关结构规范以及满足结构安全可靠的前提下，更加合理的利用和控制钢筋混凝土结构含钢量，从而更有效地带来社会经济效益，是该行业界需要面对的问题。文中仅从常见结构设计的角度，进行了一些简述。

关键词：建筑基础 梁板 剪力墙 配筋率 含钢量 经济合理

中图分类号：TS958文献标识码： A

（一）基础部分

1. 基桩

对人工挖孔桩或冲、钻孔灌注桩配筋问题，桩基规范规定：桩径为0.3~2米时，正截面配筋可取0.65%~0.2%。规范规定的配筋率主要属于工程经验，虽然从受力角度，基桩主要承担拉压力和水平力，桩的配筋在多数情况下不是由抗弯确定的，但考虑到桩身受弯截面模量与桩径成3次方关系，故校大直径的桩对应较小的配筋率，而较小桩径对应较大的配筋率，中间值采用线性插值的方法是合理的。另外，在选择钢筋根数时，还应控制纵筋间距在一个合理的范围（200~300mm），以考虑施工便利。表（一）为按照以上原则设计的某工程人工挖孔桩配筋表。

某工程人工挖孔桩配筋表（一）

桩径

基桩的配筋长度，除遵循一般规定和遇到特殊地质条件的特殊要求（如纵筋须穿越可液化和软弱土层等）外，还应具体问题具体分析。例如：对于持力层较深、桩长较长的承压兼抗拔桩，其桩长取值由抗压控制，即桩底须落在可靠的持力层内，而钢筋长度却由抗拔控制，在满足抗拔计算要求后，若理论计算满足抗拔的桩长距桩底尚有一定深度，就没有必要要求纵筋一通到底，仅此一项对于钢筋总量的控制就有主要意义。

2．承台

桩基规范明确规定：除了两桩承台和条形承台梁的纵筋须按照混凝土规范中表8.5.1执行最小配筋率的规定外，其它情况均可按照0.15%控制。对联合承台或桩筏基础的筏板应按照整体受力分析的结果，采用“通长筋+附加筋”的方式设计。对承台侧面的分布筋，则没有必要执行最小配筋率的要求，采用B12@300的构造钢筋即可。需要特别指出的是，位于电梯井筒区域的承台，由于电梯基坑和集水井深度的要求，常常需要局部下沉，按照常规做法，处于该区域的承台局部降低，若该联合承台面积较小，可采用改进措施，即将整个承台下降，承台底标高降低至电梯基坑顶面。该做法不仅避免了常规做法构造和施工复杂的缺点，而且不存在局部承台较厚，需要配置较大规格钢筋的不利局面。但对于承台面积较大的情况，仍建议按照常规做法设计。消防电梯的集水井应与建筑专业协调，尽量将其移至承台以外的区域，通过预埋管道连通基坑和集水井，按此方法处理，可大大简化承台设计和施工难度。类似的设计方法可在设计中灵活采用，不仅节省钢筋，还减少混凝土用量。

3．地下室底板

一般地下室底板的受力工况较复杂，不但有上部结构、自重等荷载，有时尚需要水浮力的作用。根据地质情况的不同，常规的做法为“独立基础（或桩基承台）+防水板”或筏基（桩筏）。目前地下室底板采用“无梁楼盖+柱帽”的方案逐渐增多。其主要理由为后者可适应于不规则柱网，基础刚度大，受力均匀，且与梁板式方案相比，其结构所占高度较小，故可减少其基坑开挖深度，相应节约部分降水的基坑支护的费用。在某些情况下，底板采用倒无梁楼盖与倒梁板式方案比较，含钢量具有一定优势。对筒体等受力较大的区域可通过局部加大板厚和配筋的方式解决；无梁楼盖+柱帽的形式也比较符合实际受力机理，故对地下室底板设计时，该方案可建议作为优选方案之一。另外，底板的最小配筋率有别于上部结构，可依据混凝土规范地8.5.2条，均可归为“卧置于底板地基上的混凝土板”，按0.15%控制，

（二） 上部结构部分

1．竖向构件（墙柱）

一般剪力墙的配筋率根据高规的规定，其竖向和水平分布筋的配筋率，一~三级抗震设计时均不应小于0.25%，四级抗震设计和非抗震设计不应小于0.20%。此条文往往成为业主要求降低墙体分布配筋率的重要依据，不论结构的高度和规则性如何，一律要求按照最低限控制，例如：剪力墙厚度为200mm时，配置A8@200双层双向的分布筋即可满足最小配筋率要求。但若简单地为节约钢筋，不论何种类型的结构体系，均按最低限的配筋率设计，势必降低结构整体的安全度，是不可取的，较为可行的措施是对高度较高、平面布置规则性较差的结构，剪力墙分布筋的配筋率应按较高的要求控制，反之可适当降低标准，例如，墙厚200mm，若为构造配筋，剪力墙分布钢筋可根据需要分别选择C8@200，A8/A10@200或B 10@200等。另外，根据施工现场反馈的意见，单纯采用Ⅰ级钢HPB300（如：A 8）作为剪力墙分布筋，钢筋太细，强度较低，很难在钢筋绑扎、支模期间起到有效的支撑作用，不宜采用。

短肢剪力墙配筋尚存在一个容易混淆的问题需要明确，高规对短肢剪力墙结构须提高其抗震等级和全截面纵筋的配筋率在底部加强区和其他部分分别不宜小于1.2%，1.0%规定的前提条件，是基于短肢剪力墙较多的结构。

一般剪力墙结构标准层墙体厚度去200mm的居多，结合高规的相关规定，对T、L和一字型墙体，其中某一段墙肢长度大于1.6m时，可视为一般剪力墙。当底层层高较高时，为满足墙体稳定性的需要，往往需要加厚墙体，墙厚取值一般为300~500mm，按照高规规定，仅加厚墙体而不增加墙长，墙体会转化为短肢剪力墙。对此情况底层剪力墙的配筋是否应严格遵守高规的规定是值得商榷的问题。有的地方高规补充有两个规定：第一，墙厚不小于层高的1/15，且不小于300mm，高厚比大于4时仍属于一般剪力墙。以上规定相当于对墙厚不小于300mm的剪力墙，放松了要求。第二，短肢剪力墙中底部加强部位墙肢约束边缘构件纵筋配筋率不应小于1.2%，其他部位不应小于1.0%。该条文实质是将高规规定的适用于全截面的配筋率范围缩小到位于短肢墙两端的约束边缘构件范围内。通过以上两点细化，可适当减小剪力墙含钢量。

框架柱设计第一要素是柱截面尺寸不要抠太紧，即轴压比不宜太接近限值，这不仅可减少配筋，而且不能较易实现强柱弱梁的要求。纵筋配置也应有适当余量，角筋可选择较大直径，其他纵筋根据计算要求即可。箍筋在满足最小配筋率和计算要求前提下，宜Ⅰ（HPB300）、Ⅱ(HRB335)、Ⅲ(HRB400)级钢混用，及外围箍筋选用Ⅱ(HRB335)、Ⅲ(HRB400)级钢，内部箍筋仍采用Ⅰ（HPB300）级钢。这样可利用强度较高的外围箍筋增加对内部混凝土的约束，而且容易实现配筋率要求。若全部采用Ⅰ（HPB300）级钢，为满足配筋率，有可能箍筋数量会太多或者直径过大。若全部采用Ⅱ(HRB335)、Ⅲ(HRB400)级钢筋，又可能不经济。剪力墙边缘构件的配筋可采用类似方法。

2．梁、板

根据实际调查发现，现有的框架结构以柱端出塑性铰较多，而梁端很少发现，很难实现强柱弱梁的设计理念。其中一个主要原因是设计很少考虑楼板对梁的刚度贡献。基于现行规范和计算程序，较为可行的方法为梁配筋满足计算要求即可，没有必要超筋，若有充分依据，并考虑板内与梁平行钢筋的贡献，可适当减少梁配筋。从节约的角度，架立筋即顶部通长钢筋可以选择直径较小的钢筋与支座钢筋搭接（受力需要设置通长钢筋例外），梁的架立筋要求，抗震规范第6.3.4条有明确规定，按此执行即可。设置架立筋有一个好处，就是由于梁端每个支座均通过架立筋搭接，每个梁支座配筋可根据计算需要设计不同钢筋直径和根数，而不必要兼顾通长钢筋的配置。以往梁顶部通长钢筋的做法是为了减少钢筋规格，便于施工，但无论是实际受力还是震害调查结果显示，梁上部设计较大规格的通长钢筋大部分是没有必要的。该项措施的实施可大大节约含钢量。