建筑结构设计含钢量控制

杜振平

摘要：本文主要对建筑结构设计的含钢量问题进行了说明，对影响含钢量的主要因素以及控制含钢量的方法都进行了分析说明。最后给出了含钢量控制的建筑实例。

关键词：建筑结构设计;含钢量;控制

前  言

随着经济的不断进步和发展，我国的房地产建筑事业也呈现出了蓬勃发展的势头。由于目前我国土地价格的持续增长，建筑材料的价格也有一定幅度的提升，为了盈利的最大化，开发商们对建筑设计的要求不断提高，对建筑材料的选择，施工工艺和建筑设计的优化尤其重视，尤其是对建筑材料的合理使用，科学规范提出了更高的要求。在建筑材料中，开发商特别的对结构设计中含钢量的控制提出了指标，控制建筑结构含钢量的控制成了开发商节约成本的有效途径。由于建筑工程设计阶段是整个建筑工程的关键阶段，它控制影响着后续工程造价的估算，而且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， 而这其中结构含钢量的高低则成为了成本控制的主要因素。

一、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，以影响建筑含钢量的控制。 如果建筑物的平面凹凸比较多时，不仅费时费力，而且还增加了建筑面积，这样就会使得在设计时要尽量的增加一些钢含量来使这些凹凸面更加的稳固，同时，凹凸面的设计也会对其他建筑材料提出较高的要求，比如建筑的保温，采光等都要考虑到凹凸面，这样一下就增加了设计建筑成本，不能有效的对建筑的含钢量进行控制。

2.建筑物所在地区的地震强度不同，建筑结构设计含钢量也就会不同。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%。不同地区的建筑的防震强度是不一样的，因此其抗震的结构设计业就会不一样，地震频繁，强度高的地区对建筑物的要求就比较高，对其含钢量的控制也不会一样。一般来说，地震频发地区建筑物的构造考虑的因素比较多，设计的问题也比较复杂，对钢筋的构造要求也比较多，对其质量要求也比较高，一般这种地区的建筑物的含钢量都比较高。但是这种含钢量高是为了保护人民群众的生命财产安全，即使成本大一些也是值得的。

3.不同类别的建筑场其建筑结构也不一样，而其中的建筑需要的承载力也不一样，这就会导致相同建筑在不同的建筑场地所要求的含钢量会不一样，而且地基承载力也会随着场地的不同要求不一样，而且承载力的大小是与建筑的混凝土与钢结构共同决定的，这二者的合理规划也会让建筑结构在不同的场地中能以更坚固更美观的方式存在，同时含钢量的多少也会影响这建筑成本的多少，所以在建筑结构的设计中要实事求是，根据建筑场地类别和地基承载力的大小来确定含钢量的多少。

4.要科学合理地控制建筑物的高度。虽然随着城市化进程的不断推进，建筑用地的逐渐紧缺，土地价格也在不断的攀升，但是这不并不意味着建筑开发商在一块地皮上可以建造自己想要的高层建筑。建筑物的高度是有一定的限定的，而且对其强度要求也不一样，层数越多点建筑，对其的抗震强度要求就比较高，从而对其中的含钢量的要求也会不一样，对钢筋的质量要求也会不一样，而地下室的建造也是需要考虑其嵌固条件，根据实际情况来确定地下室的抗震强度，确定建筑结构含钢量的多少。

5.在建筑结构设计的过程中，其中的建筑载荷的取值要规范，要根据实际情况来确定并且还不能出了规定的范围。通常在结构承受载荷的计算中都要考虑到钢筋的影响，尤其是其中的一些主要配筋的主要结构，一定按规范操作，否则后果不堪设想。而且在设计的过程中要根据现实中的有利条件和不利条件科学合理的规划，比如对建筑抗震载荷的要求就可以采用中震弹性或中震不屈服设计，这样就可以增强重要构件的安全性。

二、控制含钢量的方法分析

1.与有实力有信誉的设计单位合作

开发商在选择设计单位时一定要选择有实力有信誉，并且评价好的设计单位合作，这样的设计单位往往效率比较高，比较容易设计出优秀的科学的符合开发商品味的建筑框架图，并且在满足开发商基本要求的同时可以最大限度的控制建筑物的含钢量。

2.根据计算结果确定含钢量

2.1 柱配筋。设计人员在设计的过程中要了解掌握实际中的混凝土造价和混凝土的强度，通过其来设计分析出科学合理的轴压比和柱墙截面，不要让柱配筋由内力来控制其中的配筋，而是应该使大部分柱配筋都是依靠着构造配筋来支配的，而且设计人员选材时要尽量选用强度较高的材料。

2.2 梁配筋

2.2.1 设置框架梁架立筋。沿梁全长的底面和顶面的配筋应至少各配置两根纵向钢筋，而且不应小于梁两端的底面和顶面最大截面的 1/4。而且当梁的跨度大于4m 时，梁的架立筋达到《建筑抗震设计规范》的规定指数就可以。

2.2.2 砖混结构的设定。在进行多层砖混住宅楼设计时，设计砖墙上的梁时一般都是依照着非框架的梁结构来做参考的，主要是由于负责设计的工作人员在设计时想要减轻相关的工作量。

2.3 板配筋

2.3.1 Ⅲ级钢的特点。Ⅲ级钢筋是一种新型的钢筋，它比老式的Ⅰ、Ⅱ级钢筋无论是在强度还是延展性上都要强，其性价比非常高。在以前，建筑公司都是采用老式的Ⅰ级钢筋，主要是其价格便宜，在建筑上的强度虽然达不到一些要求较高的建筑，但是在一些偏远地区的建筑建设中用的还是比较多。但是随着国家在这方面的规范不断提高，节约资源的意识也在不断的要求加强，虽然Ⅲ级钢筋在价格上要贵，但是其性价比是非常高的，需要好几根低级的钢筋要达到的强度可能只需要1根Ⅲ级钢筋，而且在当今社会各方面都要求比较高的情况下，适当的选择Ⅲ级钢筋来投入的建筑当中是非常的划算的。

三、工程实例的分析

以我国内陆某城市的建筑项目为例。此项目为一个小区的建筑工程，总共有8栋楼的建筑量，这8栋楼都是要求有30层的高度，并且还有2层地下室。这地下2层是为车库设计的，这2层的高度分别为3.9m和4.8m，并且第一层要架空，高度为6m，第二层及其以上为人们的住宅。通过详细的计算，这项工程的总建筑面积为12万m2。这项工程的建筑类别为丙类。在此例中，我们选取一个标准层平面图来说明问题。

1.在建筑结构体型设计上控制含钢量

这项建筑工程从图1可以看出其左右两侧的建筑时通过电梯和楼梯来连接的，而且整个平面结构的布置显得恨不规则，其凹凸面比较多，受力比较复杂，最主要的是这样设计显得整个建筑的中间部位比较单薄，可能会承受的力不足，于是经过实际勘察，与建筑方进行协调，在中间部位加上楼板，同时端部由短肢剪力墙改为剪力墙，控制结构墙体刚度，保证墙的数量最适中，而且其层间的位移角也接近国家标准。

2.在建筑中紧抠墙柱和梁配筋

这项工程的剪力墙和板配筋受力是符合构造要求的，通过设计人员的实际测量考察，决定按规范最小配筋率进行设计，例如：加强区200厚和250厚剪力墙水平筋Φ10@150改为 Φ10@200，非加强区200厚剪力墙水平筋 Φ8@150改为Φ8@200，竖向筋Φ10@200改为Φ10/Φ8@200，梁配筋将30层分9段进行设计。

3.建筑经过合理控制含钢量后经济性指标（见下表）

[方案＼&含钢量（kg/m2）＼&墙＼&梁＼&板＼&总计＼&原方案＼&30.233＼&17.685＼&9.189＼&57.107＼&优化后＼&26.872＼&15.466＼&8.970＼&51.308＼&]

由此表可以看出，在保证建筑质量的情况下，优化后的含钢量明显比原方案少了很多，节约了资源，缩小了成本。

四、結束语

随着我国社会的不断进步与发展，城市的用地越来越显得珍贵，现在的建筑也在尽量的忘高层发展，但是，无论是对低层建筑还是高层建筑都要做好其结构设计含钢量的控制。科学合理的规划设计，最大程度上进行含钢量的控制，这不仅是设计工程师的问题，也是业主与各技术人员的问题。而且含钢量的控制也不只是设计之初要涉及的问题，它是贯穿整个设计过程的，科学规范，合理布局，恰当的使用资源，把安全和经济始终作为工作的重心，这样才能使我国的建筑行业不断的进步与发展。