住宅含钢量控制 [浅议民用建筑中含钢量的控制]
时间：2019-04-17 03:33:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 当前我国民用建筑大量采用钢筋混凝土结构，而含钢量是混凝土结构工程成本中的重要部分。通过对工程设计过程的分析，提出了四阶段控制的概念，即建筑方案阶段、结构方案阶段、结构计算阶段、细化配筋阶段。在各阶段内做好控制工作，就可以将含钢量控制在合理的范围内。
关键词： 含钢量；阶段控制；设计过程
Abstract: the current our country civil building is used in great quantities in the steel reinforced concrete structure, and contain steel quantity is the concrete structure engineering cost to the important part. Through the analysis of the process of engineering design, puts forward four stages control concept, that is, building plan stage, structure plan stage, structural calculation, thinning stage reinforcement stage. At various stages to work in control, can will contain steel quantity control within reason.
Key words: including steel quantity; Phase control; Design process
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
随着社会经济的发展，当今我国城乡各地，各式各样的民用建筑如雨后春笋般涌现。高层建筑、多层建筑、地下建筑；住宅建筑、商业建筑、功能建筑等等不一而足。伴随着巨大数量民用建筑的兴建，有一个课题越来越多地被人们关注。那就是建筑工程造价的问题，简言之即建筑成本。而在实际中占大多数的混凝土结构建筑，其造价的高低很大程度上是由结构中钢材用量所决定的，简称含钢量。而含钢量的高低，通常在设计阶段就已经确定下来了。下面，笔者从设计角度出发，结合实际工程中的经验，简要论述一下民用混凝土建筑设计过程中对含钢量的控制。
建筑方案阶段的控制
建筑方案的确定，往往标志着一个工程的雏形已经形成。大致的使用功能与建筑平、立面等要素在一定程度上都已经确立了下来。撇开建筑地段、分类等级等不可调控的因素不谈，建筑物的平、立面是否规则，是否具有合理的经济性能，对后面所有阶段含钢量的控制工作具有一个提纲挈领的作用。
首先，就是建筑方案的规则性。所谓规则性，在实际工程中主要体现在平面及立面两个方面。平面的规则性，包括建筑平面的整体形状、长宽比、局部凹凸等方面；立面的规则性，包括建筑立面的高宽比、竖向构件的连续性等方面。实际工程中发现，对功能相同、方案相近的两个建筑进行比较，建筑方案局部不规则的建筑，其最终的含钢量往往会比方案规则建筑的含钢量高出10～15个百分点甚至更多。
此外，在我国现有的科技与工业条件下，建筑结构主材的选择与性能基本上是在一定范围内的。在这个前提下，建筑方案中的柱网布置、层高总高以及开间进深等取值对结构经济性的影响，是有一定规律的。亦即在某种柱网、某种层高时，某栋建筑物的结构是相对比较经济的。例如过大的柱距产生的大跨度框架梁、过小的柱距产生较密的柱网，都会对结构整体的含钢量与经济性产生负面影响。
由此可见，一个建筑物含钢量的多少，往往在建筑方案阶段，就已经定下了一个大概的范围。想要获得较为经济的含钢量指标，在建筑方案阶段就应该充分地进行考虑。
结构方案阶段的控制
当建筑方案确定后，或是与建筑方案同时进行的，就是结构方案工作了。与建筑方案类似，结构方案对含钢量的控制也是起到决定性作用的。依据建筑方案的要求，选择与之相适的合理的结构方案，是在后续设计过程中控制含钢量的前提。我认为结构方案大致上分为结构体系选择与结构构件布置两大部分。
根据建筑物不同的功能、平立面布置、层高总高等，选择适宜的结构体系是尤为关键的。例如一幢40米高的11层小高层住宅，选用剪力墙结构就要比框架结构适宜得多；再例如一幢99米高的高层写字楼，选用筒体结构就要比剪力墙结构更优越。
此外，合理的结构构件布置方式，也是影响结构含钢量的重要因素。如竖向构件（柱、剪力墙）的布置、楼盖形式的选择、主次梁的布置等方面，都会对结构含钢量产生较大影响。例如某高层住宅设计中对于剪力墙的设置，应尽量在建筑物平面的周圈以及交通盒处布置，并尽量不采用无竖向构件的转角窗等不利布置，以使结构能够有较好的抗震抗扭转能力；又例如某15米跨度阶梯教室，应采用井字梁楼盖形式而不是主次梁形式，这样可以较好地保证使用功能对房间净高的要求，更能有效地减小该处楼盖的钢筋用量。
由此可知，结构方案的确定对后续设计起到了一个灵魂的作用。一个经济性合理的结构方案，往往意味着对含钢量的控制工作已经成功了一半；而一个失败的、不合理的结构方案所造成的不利影响，也往往是难以在后续设计过程中给予弥补的。
结构计算阶段的控制
确定了合理的方案之后，接着就是结构计算阶段。当前我国的结构设计行业，在计算阶段大部分都是使用电算软件来辅助设计，例如PKPM软件、广厦设计软件等。采用计算软件进行电算，对缩短设计周期、计算结果的精确性有着很积极的意义。但在电算过程中，软件有很多的可调参数需要结构设计人根据工程情况自已确定，而这些计算参数的取值与选择，会对计算出来的结构钢筋用量产生很大的影响。拿较为普遍的PKPM软件来说，在做某框架结构的设计时，框架结构的周期折减系数、地震计算各项参数、中边梁刚度放大系数等参数的取值，都会对计算出来的配筋结果产生较大的影响，同样是在规范规定的取值范围内，某参数取上限值与下限值计算出来的配筋量可能就要相差10%或更多。还有构件截面的选择，有时构件的配筋是由规范规定的最小构造配筋决定的，而不是计算结果，在这种情况下构件的截面是不宜做到很大的；而当构件配筋由弯矩等计算控制时，适当增大构件截面又会减少钢筋的用量。又例如在做某高层剪力墙住宅结构设计时，根据工程的具体情况，合理地选择结构构件砼强度等级、剪力墙厚度长短等，然后根据计算出的结果所显示的信息，如周期、位移计算结果、结构刚度比、剪重比等，综合分析计算模型的合理性、整体结构是否过刚或过柔、哪些地方存在不足或过强等等。然后根据分析结果对模型进行进一步的调整，使结构在满足安全的要求下，也具有较好的经济性。此外，在合理的范围内尽可能选择高性能高强度的结构主材，对结构含钢量的控制也是有着积极意义的。
这就要求结构设计人员对各项规范规程、对结构计算原理有着深刻、清晰的认识与理解，清楚了解每个计算参数的本质意义与合理取值，并在计算过程中要做到细心、大胆，对计算结果进行细致的分析，对计算模型中不合理之处进行大胆的调整。只有这样才能在结构计算阶段，最大限度地对结构的含钢量予以控制。
细化配筋阶段的控制
当结构计算完成后，就到了画施工图阶段了。在这个阶段，结构设计人会根据之前的计算结果、规范相关构造要求以及自己的一些习惯做法，对建筑物的各处配筋进行设计。但即使是相同的计算结果，由不同的设计人来设计配筋时结果也往往会有所差异，主要体现在钢筋用量的多少上。具体来说，就是在画图过程中，不要人为地调大计算配筋结果，对拿不准的部分构件可采用多种计算方式进行复核，而不要一味地增大钢筋；在规范规定的构造配筋范围内，合理地选择含钢量较低的方式；细致区分各结构构件配筋的大小，不要进行过多的归并而增加不必要的钢筋用量。类似的措施有很多，每位结构设计人都应根据自己的工程经验，有一定的控制方法。
综上，在我国现阶段的民用建筑设计中，对工程含钢量的控制要在以上四个阶段进行，各个阶段是相辅相成、缺一不可的。只有在各控制阶段都把工作做好，才能将工程的含钢量控制在一个安全、经济、合理的范围内。
参考文献
[1]GB50010-2002混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社，2011.
[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范.中国建筑工业出版社，2010.
[3] JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程.中国建筑工业出版社，2011.
