建筑結構含鋼量的探討

謝俊蔣滌非凌琳

（中南大學建筑與藝術學院湖南長沙　410075）

建筑結構含鋼量的探討

謝俊蔣滌非凌琳

（中南大學建筑與藝術學院湖南長沙410075）

簡要的介紹了各種不同結構類型的含鋼量范圍，并根據作者多年工程經驗，詳細的分析了影響含鋼量的各種因素及應采取的對策。

含鋼量；設計參數；結構體系；次梁布置

1　引言

在土建工程造價中，材料費占到70～80%，在所需的材料中，砂石價格為幾十元/噸，水泥價格為幾百元/噸，鋼材價格卻為幾千元/噸。由于鋼材的價格最貴，且不同材料的價格倍數相差很大，在保證結構安全的前提下，控制含鋼量是很有必要的。因此，對建筑結構含鋼量進行探討與研究是很有必要的。

2　控制含鋼量的必要性

控制含鋼量，除了是經濟上的要求外，與安全性也有關，所以應更加注重概念設計，用鋼量大結構反而不安全。比如抗彎鋼筋配的比非加強區多很多，造成地震時底部沒有按希望出現塑性鉸，薄弱部位轉移到非加強區，或抗剪能力低于抗彎能力，使結構喪失耗能能力，可能提前破壞；底層柱的實際配筋比嵌固層的還大，造成嵌固端先壞，違背了延性設計的初衷。

3　含鋼量的實際統計值

根據文獻[1]可知，常規的砌體結構含鋼量如表1所示，住宅類混凝土結構的含鋼量如表2所示，辦公商業類混凝土結構的含鋼量如表3所示，單層排架廠房混凝土結構的含鋼量如表4所示，鋼結構的含鋼量如表5所示。根據文獻[2]可知，鋼筋混凝土結構上部結構材料限額指標可如表6所示。

表1　砌體結構的含鋼量（單位：kg/m2）

表2　住宅類混凝土結構的含鋼（單位：kg/m2）

表3　辦公商業類混凝土結構的含鋼量（單位：kg/m2）

表4　單層排架廠房混凝土結構的含鋼量（單位：kg/m2）

表5　鋼結構的含鋼量（單位：kg/m2）

4　影響含鋼量的因素及對策

4.1結構所受外力

表6　鋼筋混凝土結構上部結構材料限額指標

作用在建筑結構上的外力，主要有地震作用和風荷載。處在抗震設防烈度高或者風壓大的地區，含鋼量高，反之較低。在氣候惡劣、溫差變化劇烈的地區，為抵抗溫度應力，增加抗拉性能優良的鋼筋的配置，是工程師常用的辦法。建筑場地土質差，淺層土承載力低，持力層埋深大時，需要采用樁基礎或很厚的鋼筋混凝土筏板，含鋼量較大。

在實際設計中，地面以下5m以內（無地下室）或底板板底土的地基承載力特征值（可考慮深度修正）fa與結構總平均重度p= np0（p0為樓層平均重度，n為樓層數）之間關系對基礎選型影響很大，一般規律如下：

若p￡0.3fa，則采用獨立基礎；

若0.3fa

若0.5fa

若p>0.8fa，應采用樁基礎或進行地基處理后采用筏板基礎。

4.2設計參數

建筑專業的設計，對含鋼量影響最大的一個方面，是建筑物的規則性，具體體現在開間、進深、層高、平面形狀的凹凸、豎向立面的縮進、懸挑等等。如果一座總面積不大的房子，開間、進深、層高各不相同，平面立面多有變化，其含鋼量必然很大，這也是一般公共建筑比同等面積的住宅辦公樓含鋼量大一兩倍的原因。此外，對于工業廠房，影響含鋼量的設計參數，則是廠房的跨度、高度、柱距、吊車噸位和樓面荷載（對多層廠房而言）。吊車噸位200t的重型廠房，采用全鋼結構，含鋼量300kg/m2并不算多。

4.3合理的結構體系

結構體系對整個建筑的造價有很大的影響，我們應該對每個結構體系的適用條件有比較清晰的了解和認識，在不同的條件下，采用不同的結構體系。在八度區，當房屋層數大于5層，七度區，層數大于6層時，可適當布置些剪力墻，不應用純框架結構。還有些地方經驗，比如在長沙和東莞，60m以下可考慮框架-剪力墻結構。

4.4合理的樓蓋體系及次梁布置方式

在地下車庫和商業建筑大跨度空間樓（屋）蓋布置時，比如8.5×8.5的柱網，大多數情況下，標準層采用十字梁比井字梁經濟，但對于覆土厚度超過700mm的屋頂花園及地下室頂板或荷載較大時則采用井字梁比較經濟，荷載越大，井字梁越便宜。對于上部結構，當柱網長寬比小于1.2時，次梁沿著跨數多的方向布置是比較經濟的，當柱網長寬比大于1.5時，宜采用加強邊梁的單向次梁方案。

4.5合理使用鋼筋

鋼筋混凝土構件中的梁柱箍筋的作用一是承擔剪（扭）力，二是形成鋼筋骨架，在某些情況下，加密區的梁柱箍筋直徑可能比較大、肢數可能比較多，但非加密區有可能不需要這么大直徑的箍筋，肢數也不要多，于是要合理的設計，減少浪費。

除非內力控制計算梁的截面要求比較高，否則不要輕易取大于580mm梁高，這樣避免配一些腰筋?？缍却蟮膽冶哿海斆娼钶^多時，出角筋需伸至梁端外，其余尤其是第二排鋼筋均可在跨中某個部位切斷。

對于單樁承臺，最小配筋可不必按最小配筋率0.15%進行控制，由于單柱單樁承臺一般叫樁帽，其受力狀態與承臺是完全不同的，一般配12@150即可。

對于次梁（非抗震梁），縱筋可以采用搭接的方式，可以減小含鋼量。

4.6鋼筋級別，混凝土強度等級

對于梁、柱、墻縱筋，鋼筋（HRB 335）強度設計值為fy= 300N/mm2，鋼筋（HRB 400）鋼筋強度設計值為fy=360N/mm2，HRB 400與HRB 335的強度設計值之360/300=1.2，而價格之比為1.05，因此采用HRB 400可以降低含鋼量。對于梁、柱箍筋，由于非計算控制，可以采用一級鋼；對于結構大樣中的分布筋，由于非計算控制，一般可以采用直徑為6的一級鋼；對于剪力墻構造邊緣構件中的箍筋，由于非計算控制，可以采用一級鋼。

[1]譚澤先.建筑結構含鋼量的研究[J].建筑科學，2007，23：44～47.

[2]李卓東.房地產公司住宅開發類項目鋼筋混凝土結構限額設計指標研究[J].建筑結構，2023，8：44～47.

[3]劉廣民.談建筑結構設計含鋼量控制[J]，中國建筑金屬結構，2013，06：192.

TU31

A

1673-0038（2015）40-0098-02

2015-9-18

謝?。?982-），男，中南大學建筑與藝術學院博士研究生，主要研究方向為裝配式建筑設計。

蔣滌非（1966-），男，研究員級高級建筑師，國家一級注冊建筑師，中南大學建筑與藝術學院教授、博士生導師。

凌琳（1991-），女，中南大學建筑與藝術學院碩士研究生。