影响项目钢筋含量及混凝土用量的因素

影响项目钢筋含量及混凝土用量的因素影响单个项目含钢量及混凝土用量的因素有多个方面，没有唯一的判断标准，包括建筑方案、荷载情况、结构体系、地质情况及基础方案、计算方法的选用、高强材料的应用、习惯构造做法等是其中的最主要因素。

一、建筑方案1、平面长度尺寸当结构单元长度超过规范应设置伸缩缝的间距时，成为超长建筑。

一般情况下，地下室及上部结构的长度超过规范设置伸缩缝的要求，但考虑到永久分缝会给建筑功能及建筑维护带来不利的影响，设计时通过适宜的结构措施（设置预应力钢筋、采用微膨胀混凝土、设置后浇带、加强板配筋等）、建筑措施（顶层及外墙加强保温和隔热措施等）及施工措施，地下室及上部结构可以考虑不设永久缝。

但是，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、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（风荷载或地震作用）下，两主轴方向构件受力的不均匀性容易造成建筑物的扭转，为了防止建筑产生扭转破坏，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。

特别对抗震设防的高层建筑，当设防烈度为6、7度时结构单元长度和宽度比值不宜大于6，当设防烈度为8、9度时结构单元长度和宽度比值不宜大于5。

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。

4、立面形状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。

竖向体型的规则性和均匀性，主要指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。

建筑外立面宜简洁，如过多装饰线条或装饰构架，一方面增加结构的荷载，另一方面造成连接的复杂。

这两者都会引起结构含钢量的增加。

5、平面形状平面宜简单、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。

平面凹凸较大或偏心较多的建筑，除了建筑物周长的增加引起材料的耗费外，在水平荷载尤其是地震荷载的作用下，容易由于扭转造成脆性破坏，为此也需付出增加含钢量的代价。

若平面较规则、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，从这点上分析得知用钢量节约的结构其抗震性能未必就低。

规范对建筑平面不规则的超限条件也作出了具体规定。

一般情况下，对抗震设防的高层建筑，当设防烈度为6、7度时平面突出部分长度不宜大于平面宽度的0.35，突出部分长宽比不宜大于2，当设防烈度为8、9度时平面突出部分长度不宜大于平面宽度的0.3，突出部分长宽比不宜大于1.5；另外，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。

二、结构体系建筑物的总体结构体系可划分为两类分体系：竖向和水平分体系。

水平结构必须由竖向结构支撑。

与建筑物的总高度相比，竖向分体系在一个方向或两个方向的尺寸通常是不大的，因此它们本身不稳定，必须由水平结构来保持其稳定位置。

1、竖向分体系多层和高层建筑抗侧力体系在不断的发展和改进，建筑高度也不断增高。

现在，多层和高层建筑结构体系大约可分为四大类型：框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构，各有不同的适用高度和优缺点。

框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系是多层及高层建筑中传统的、广为应用的抗侧力体系，对于住宅建筑较少使用筒体结构。

⑴框架结构体系当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称其为框架结构体系。

框架结构的抗侧刚度较小，水平位移大，适用于多层及高度不大的高层建筑。

框架结构的优点是建筑平面布置灵活。

⑵剪力墙结构体系利用建筑物的墙体作为竖向承重和抗侧力的结构，称为剪力墙结构体系。

墙体同时也作为维护及房间分隔构件。

剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3~8m。

现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形很小。

墙体截面积大，承载力要求也比较容易满足。

剪力墙的抗震性能也较好，但自重较大，增加了基础工程的投资。

采用剪力墙体系，可以避免结构竖向构件在室内凸出，少占建筑空间，改善建筑观感，还能为建筑设计及使用功能带来很大的灵活性和方便性。

剪力墙布置方式不同，对结构的抗震性能和结构造价有着很大的影响。

墙率指楼层剪力墙截面面积与楼层面积的比值，对结构刚度影响最为显著。

为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度，剪力墙的间距要尽可能做大些，如做成6m左右。

当把墙的底层做成框架柱时，称为框支剪力墙。

底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，致使结构破坏。

为了满足地震区住宅建筑需要底层商场等大开间的需要，可做成部分剪力墙框支、部分剪力墙落地的底层大空间剪力墙结构。

⑶框架-剪力墙结构体系框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活，有较大空间、立面处理易于变化等特点。

而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但显示了使用空间。

把两者结合起来，取长补短，在框架中设置一些剪力墙，就成了框架-剪力墙体系。

采用什么结构体系对于工程造价关系重大，能做落地剪力墙的就不做框支转换层，能使短肢剪力墙减少就尽量减少。

高层住宅的每个单元，通常是利用楼梯、电梯及竖向管道井部位设置较多的剪力墙，形成相对完整的筒体。

剪力墙的特点是平面内刚度和承载能力较大，而平面外刚度和承载能力相对很小，因而应尽量避免剪力墙平面外的弯矩。

楼面梁不宜单侧垂直搁置于一字形剪力墙上。

当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应按规范要求采取措施。

在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多，也不能过少。

如果剪力墙的数量太多，就会使结构的刚度和重量都增大，这样不仅材料用量增加，而且地震力也增大；反之，墙体数量过少，结构的变形过大，非结构构件容易损坏。

所以，剪力墙的数量应合理确定。

大开间剪力墙结构与小开间剪力墙结构相比，结构性能和经济指标都更合理。

因此，在高层住宅的结构方案选择中，应优先考虑这种结构型式。

在满足规范限值要求的前提下，通过调整结构的墙率、侧向刚度、扭转变形等指标实现。

2、水平分体系在多层与高层建筑中，选择合理的楼盖体系不仅可改善整个结构的力学性能，还可降低造价。

这是基于以下原因：1) 在多层与高层建筑中，各竖向抗侧力结构靠楼盖体系连接成为能共同工作的整体以抵抗水平力；2) 楼盖结构多次重复使用，其累计质量占建筑总质量的很大比例。

降低楼盖质量，可大幅度减轻建筑总质量，从而减轻地震作用；同时，还可降低墙、柱及基础的造价；3) 降低楼盖体系自身高度，不仅可降低层高，节约建筑空间，还可降低围护结构、管线材料及施工机具的费用。

因此，对于多层尤其是高层建筑而言，应选择整体性好、刚度大、质量轻、高度小、满足使用要求并便于施工的楼盖体系。

目前常见的钢筋混凝土楼盖体系主要有如有几种：⑴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。

⑵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。

⑶预应力混凝土无梁楼盖预应力混凝土结构是在普通钢筋混凝土结构的基础上发展起来的一种高效的结构形式。

通过对普通混凝土构件施加预应力，可改善其挠度和裂缝，从而达到减少构件截面尺寸、增加使用空间的目的。

相应地，由于上述原因，它的楼面刚度比普通钢筋混凝土结构小，且增加了一个施加预应力的工序，施工工期相对延长；预应力钢筋作为重要的受力部件受到保护，楼板不允许随意开洞，因而楼面的改造能力差。

3、实例分析1F型建筑单体，10层，层高3m，建筑高度30m。

a) 剪力墙结构b) 异形柱框架-剪力墙结构图3.2.1F型建筑单体结构平面简图6度抗震设防，基本风压0.30kN/m2，剪力墙结构，一般剪力墙抗震等级四级，短肢剪力墙抗震等级三级。

异形柱框架-剪力墙结构，框架抗震等级四级，剪力墙抗震等级三级。

表3.2.1F型结构周期信息表3.2.2F型位移计算结果表3.2.3F型建筑单体结构体系钢筋及混凝土用量统计短肢剪力墙结构刚度较大，钢筋及混凝土用量也相应较多。

在满足规范限定指标的情况下，选择刚度相对较小的异形柱框架-剪力墙结构体系，能够减轻结构自重，减少地震作用，含钢量减少了3.0%，混凝土单方含量减少了7.9%。

3、实例分析2花都祥荷项目，B1及B2型建筑单体，9层，层高3.15m，6度抗震设防，基本风压0.50kN/m2。

剪力墙结构，一般剪力墙抗震等级四级，短肢剪力墙抗震等级三级。

异形柱框架-剪力墙结构，框架抗震等级四级，剪力墙抗震等级三级。

框架结构，框架抗震等级四级。

a) 剪力墙结构b) 异形柱框架-剪力墙结构c) 框架结构图3.2.2B1型建筑单体结构平面简图a) 剪力墙结构b) 异形柱框架-剪力墙结构c) 框架结构图3.2.3B2型建筑单体结构平面简图表3.2.4 B1型结构周期信息表3.2.5B2型结构周期信息表3.2.6B1型位移计算结果表3.2.7B2型位移计算结果表3.2.8B1及B2型结构体系钢筋及混凝土用量统计采用短肢剪力墙、异形柱框架-剪力墙及框架结构体系，结构指标均能够满足规范要求。

框架结构刚度最小，钢筋及混凝土用量最少。

短肢剪力墙到异形柱框架-剪力墙，重新调整了结构布置方案，修改计算模型，住宅功能不受影响。

在满足规范限定指标的情况下，选择刚度相对较小的框架结构体系，能够减轻结构自重，减少地震作用，含钢量减少10.2~14.9%，混凝土单方含量减少17.1~20.5%。