钢筋混凝土结构含钢量控制的措施

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摘要：本文从方案和施工图设计两个阶段看手，总结出控制多高层住宅建筑钢筋混凝土结构含钢量的技术措施。

关键词：含钢量；混凝土用量；优化设计

Abstract：From the scheme and structural design of two phases, this dissertation summed up out of the measures on control in amount of steel bar in reinforced concrete structure of multi-storey and tall residential buildings.

Key words:the amount of steel bar; the amount of concrete;optimization design

中图分类号： TU528文献标识码：A文章编号：

一、引言

土建工程造价一般占建筑总造价(不包括工艺设备)的70%～80％；在土建工程造价中，约75%为材料费，材料费中钢筋费约占40％～70％。为了降低造价，大部分业主都要求设计者尽量降低含钢量。控制含钢量必须从方案阶段着手，重视结构概念设计。概念设计，是指设计人员在从结构选型、布置，分析计算，截面设计到细部处理的整个设计过程中，对所遇到的问题依据建筑结构在各种情况下工作的一般规律(主要是建筑、结构专业的基础理论)，结合实践经验，综合考虑各方面因素，确定合理的分析、处理方法，力求得到最为经济、合理的结构设计方案。

一栋单体钢筋混凝土建筑物，其单位面积用钢量的大小不仅反映出设计人员的技术水平，更重要的是成为投资方最为关注的指标。它将直接影响房地产开发项目的经济效益，对此设计方应给予充分的理解和配合。

二、方案阶段影响结构含钢量的因素

2.1平面长度尺寸

当结构单元长度和宽度比值大于等于6时，成为超长建筑。超长建筑由于必须考虑混凝土的收缩应力和温度应力，相对于非超长建筑主要对待的仅是荷载产生的应力，其单位面积用钢量显然要多些。

2. 2平面长宽比

一般的，平面长宽比较大的建筑物，不论其是否超长，由于两主轴方向的动力特性 (也即整体刚度)相差甚远，在水平作用(风荷载或地震)下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均，使得其单位面积用钢量相对于平面长宽比接近1.0的建筑物要多。

2.3竖向高宽比

高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、整体倾覆、承载能力和经济合理性的宏观控制，不是强条或必须遵守。超过《高规》第4.2.3条规定数值就必须付出比常规更大的结构造价。针对高层建筑而言，高宽比大的建筑其结构整体稳定性不如高宽比小的建筑，为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移，势必要设置较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度，这类构件的增多自然使得用钢量增多。

2. 4立面形状

竖向体型的规则性和均匀性，即外挑或内收程度以及竖向刚度有否突变等。如侧向刚度从下到上逐渐均匀变化，则其用钢量就较少，否则将增多，较典型的有竖向刚度突变的设置结构转换层的高层建筑。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。避免竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。

2. 5平面形状

平面较规则、凹凸少则用钢量就少，反之则较多，每层面积相同或相近而外墙长度越大的建筑，其用钢量也就越多，平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且还可衡量结构抗震性能的优劣。避免侧向刚度不规则。平面宜简单、规则、对称，减少偏心;平面长度不宜过大，突出部分长度不宜过大;不宜采用角部重叠的平面图形或细腰平面图形。避免扭转不规则和狭长、凹凸不规则。楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m，避免楼板局部不连续。

三、施工图阶段控制含钢量的措施

3.1荷载

对于《建筑结构荷载规范(2006年版)》(GB 50009-2001)第4.1.2条可折减的项目，应按所列系数折减。消防车的荷载取值应区分用于主梁、次梁和楼板的计算。区分恒荷载和活荷载，活荷载分项系数大。例如厨房、卫生间的填充、隔断材料按恒荷载输入计算。填充墙开窗门洞处，应尽量精确选取线恒载，不得随意加大。尽量采用轻质材料，减轻结构自重。高层建筑室内填充墙宜采用各类轻质隔墙。在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系，主要的土建结构造价(包括楼板、外墙、内墙、梁、基础结构体系等)比传统砖石混凝土体系的土建结构造价降低10%，建筑工程的总造价降低4.27%。而GRC(玻璃纤维增强水泥的简称)轻质墙板容重为6.0kN/m3，仅相当于同厚度粘土砖砌体面密度的1/3，大大减少了结构荷载，降低了整个建筑梁、柱及基础的截面积和含钢量。

3.2.结构楼盖方案比较

(1)普通钢筋混凝土梁板楼盖

普通钢筋混凝土主次梁结构传力路径明确，楼面的梁可根据使用功能灵活布置，具有自重轻、楼面刚度大的优点。主梁与柱形成框架，具有良好的延性，可作为抵抗风荷载和地震作用的抗侧力体系。施工简单，是目前使用最广泛的一种楼盖结构形式。

(2)钢筋混凝土无梁楼盖

无梁楼盖的荷载直接由板传至柱，因为没有梁，结构高度减小，可使用的空间增加。其优点是可以减小层高，在结构总高度不变的情况下可增加楼层数量，提高项目的经济效益;缺点是楼面开洞不灵活，楼盖自重大、材料使用增多，抗震性能差，在地震区的应用受到一定限制。

由上可见在地下室的备选楼盖方案中：

(1)普通钢筋混凝土梁板楼盖的综合效益最好。从造价上看，单方造价比无梁楼盖便宜70一80元/m2，即便在后者考虑土方量的减少和基坑支护造价的节省后，仍有经济上的优势。因此普通钢筋混凝土梁板楼盖列为首选方案。

(2)普通钢筋混凝土无梁楼盖为次选方案。与预应力混凝土无梁楼盖相比，它增加的结构高度不明显，而施工较为方便，有利于工期和使用。对于地下室底板，考虑到采用平板楼盖可以减少地模和防水的费用，因此是个较佳的选择。

3.3结构布置和计算

高层建筑的水平受力方向宜布置有效的连梁(且宜在建筑方案阶段介入)，以提高抗侧刚度和具备良好抗震设防能力。合理控制竖向构件的轴压比，减少因竖身构件的竖向变形差引起的梁端配筋过大。合理的结构布置，尽量少采用竖向不规则(优先采用局部转换)、平面开大洞、凹凸不规则的结构。

四、结论与展望

多高层住宅钢筋混凝土结构设计中要控制含钢量，需要从方案阶段开始到初步设计，注重结构概念设计，选择合理的结构体系，通过多方案比选，确定经济的结构布置，在施工图阶段细化设计，选取适用的荷载，从地基基础、地下室、上部结构的墙柱梁板等全方位构件着手，在满足规范构造要求的前提下，确定构件的截面尺寸及配筋，做到结构安全适用、技术先进、经济合理、方便施工。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范 (GB 50010—2010) 北京:中国建筑工业出版社 2010

[2]建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)北京:中国建筑工业出版社 2010

[3]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3—2010) 北京:中国建筑工业出版社 2010