建筑结构设计中含钢量的控制措施
建筑结构设计中的含钢量
建筑结构设计中的含钢量导言房地产建筑事业的蓬勃发展加强了对建筑材料合理使用和科学规范要求。
建筑结构设计市场的竞争日趋激烈，甲方将含钢量的多少作为选择设计单位的优先条件。
现在许多建筑结构设计公司要求一定要做到满足甲方的合同限额要求。
从理论上讲，人们应该把避免浪费和优化设计作为最终的目的，而不能一味的追求低的含钢量。
从建筑结构设计的全程角度考虑，结构本身与建筑方案都会影响含钢量的大小，只有综合考虑各方面的因素才能设计出更为安全更为经济的建筑。
在建筑材料中，结构含钢量的高低控制着工程建设的总成本，它影响着后续工程造价的估算，而结构的主体部分约占总造价的50%。
在进行建筑结构设计时，不同的区域、不同的建筑都会影响结构含钢量的大小，追求以最少的成本得到最安全、经济、美观的结构是开发商共同的目标。
影响建筑结构中含钢量的主要因素1.复杂的建筑平面形状和地震烈度复杂的建筑平面设计会影响建筑含钢量大小。
复杂的平面形状会增加建筑的施工难度，其中为了增加凹凸结构的稳定性，在设计时应尽量增加含钢量，同时，凹凸面的设计会提高对建筑材料的要求，例如，建筑结构的采光和保温都要考虑到结构的平面形状，这样不但增加了建筑结构的设计成本，还增加了对建筑结构含钢量的控制难度。
建筑结构因地震强度的不同而不同。
建筑设防烈度范围在Ⅶ度和Ⅷ度时，结构所承受的地震作用会相差约40%，而不同地区的建筑其结构设计也不相同，在地震频繁、震害较大的地区，建筑物的含钢量显著的高。
一般来说，地震频发地区的建筑较没有地震的地区考虑的因素比较多，设计和含钢量也相对严格。
建筑结构会因不同类别的建筑场地而不同，相应承载力的不同会导致建筑结构含钢量的不同，因此，在结构设计中必须根据地基承载力和建筑场地的类别来确定含钢量的大小。
2.建筑结构的高度合理的控制建筑物的高度关系到结构含钢量的大小。
城市化进程的推进、建筑用地的紧缺以及土地价格的上涨决定了高层建筑的类型，建筑物高度的限制决定了承载力强度的大小，也间接的控制了结构含钢量的多少。
在结构设计中降低含钢量的十四个方法
在结构设计中降低含钢量的十四个方法降低结构中的含钢量可以有效地降低工程成本，提升建筑的可持续性水平。
以下是十四种降低含钢量的方法：1.优化结构设计：通过合理的结构设计，使用更少的钢材同时满足承载要求。
例如，可以通过采用更高强度的钢材，在相同的承载能力下减少钢材的使用量。
2.使用预应力混凝土：预应力混凝土结构可以大幅度减少钢筋的使用量。
预应力混凝土通过施加预应力，使得混凝土在受力时能够承受更大的拉力，从而减少了钢材的使用量。
3.使用薄壁结构：薄壁结构可以减少结构自重，从而减少了钢材的使用量。
利用现代技术，可以设计出更加轻薄的结构，提高结构的机械性能和使用效率。
4.采用H型钢代替普通钢：H型钢具有较高的抗弯刚度和抗扭刚度，可以替代部分钢筋的作用。
在一些情况下，可以将H型钢与混凝土组合使用，从而减少钢材的使用量。
5.使用香蕉型梁：香蕉型梁是一种具有较高自重的压力梁。
在适当的情况下，可以使用香蕉型梁来替代承重梁，从而减少钢材的使用量。
6.使用轻质建材：轻质建材可以减少结构自重，同时降低钢材的使用量。
例如，可以使用空心砖代替实心砖，在满足结构要求的情况下减少结构的自重。
7.使用复合材料：复合材料具有良好的机械性能和轻质化的特点，可以替代部分钢材的作用。
例如，可以使用碳纤维增强复合材料来替代部分钢筋的作用。
8.采用钢筋混凝土砌块：钢筋混凝土砌块具有较高的抗压强度和抗弯强度，可以减少结构的自重，降低钢材的使用量。
9.优化构件尺寸：通过对构件尺寸的优化设计，可以有效地减少钢材的使用量。
例如，可以适当减小梁的截面尺寸，从而减少梁的钢筋用量。
10.使用剪力墙结构：剪力墙结构具有较高的刚度和承载能力，可以减少柱子和梁的使用量。
在适当的情况下，可以采用剪力墙结构代替框架结构。
11.使用高效抗震措施：高效抗震措施可以提高结构的抗震性能，从而减少结构的设计要求和使用钢材的量。
12.使用节能建筑材料：节能建筑材料可以降低整体建筑的能耗，减少结构的设计要求和使用钢材的量。
建筑结构可靠度设计统一标准
《建筑结构可靠度设计统一标准》发布，含钢量精细化4大招土木智库发布时间：19-04-2613:56优质原创作者2019年4月1日，新版《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）实施，意味着，普通住宅钢筋含量将增加5%，地下车库钢筋含量将增加10%！虽然有业内人士测算，钢筋含量增加对房企整体的建造成本影响不大，但近年，钢筋、水泥等材料价格不断上涨，再加上限价限售等政策，房企的利润空间被大幅压缩。
在这样严峻的行业形势下，房企该如何应对钢含量增加带来的成本问题呢？作者发现，影响建筑钢含量的因素除了荷载，还有其他因素，如：建筑方案、结构体系、高强材料、构造做法等等。
因此，房企可以尝试通过优化结构，控制含钢量。
以龙湖和绿城的含钢量控制做法为例：一、建筑方案1，建筑物高度的控制龙湖规定：抗震等级每提高一级，内力放大系数、构造措施均提高一级。
当建筑物高度超过且接近分界点时，尽量通过优化层高、标准层面积、楼层数，使建筑物高度按照高度分界点控制。
2，建筑物高宽比超限的控制龙湖《高规》4.2.3条规定：A级高度钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过下面的数值：3，层高控制压缩层高，保证净高。
层高的压缩，可以减少结构柱、剪力墙构建的高度，同时减少建筑的总高度、降低结构的竖向荷载，降低上部结构所承受的地震作用、风荷载，间接降低含钢量。
（1）结构梁高控制目前最经济的结构梁高为1/8～1/12的梁跨度。
公共走道、设备管线密集处等建议采用宽扁梁、型钢梁。
而车库则考虑实心或空心无梁楼盖。
空心无梁楼盖在车库顶板覆土较厚（≥1.5m）或有消防车荷载时更有优势。
（2）设备管线空间控制对于风管、电缆桥架、给排水、消防等管线密集处，采用综合管线图进行优化设计，往往可以节约200mm高度。
设计院对公共走道、地下室、大型商业进行综合管线图设计，建议由暖通空调专业设计人员完成，以优化设备管线所占的空间高度。
（3）结构梁高空间、设备管线空间的相互利用结构主梁与主管线平行布置与管线相交处采用变截面梁管线穿结构梁处理，预留洞口尺寸一般控制在梁高的1/3以内采用无梁楼盖，设备管线与柱帽（如设置）在同一高度空间。
高层建筑标准层含钢量控制方法(万科)
• 精细化设计
3、如何做到？
前面说明了含钢量控制的基本步骤及控制要点， 明白了规则控制、分阶段控制重要性
但还是有疑问： 要求设计院哪个阶段对什么标？
设计院不配合怎么办？
3、如何做到？ （设计院）
设计管理；设计院实施
+ 前期决策 过程控制
+ 按要点要求设计院实施
√
3、如何做到？ （设计院）
车道方向柱距（2a+b）/2，其中：a为停车位深度，b为行车道宽度。注意： 各地对停车位及行车道要求的尺寸有差别
顶板及底板：地下室顶板及底板采用同方向同坡度的结构找坡，取代原
建筑垫层找坡的做法。
3、如何做到？ （层高）
层高：是指地下室底板建筑完成面到上层板结构面的距离。
（结构计算层高：是指地下室底板结构面到上层板结构面的距离）
方案阶段：
• 体型：确保高宽比不宜超过6，平面无不规则，避免超限审查； • 层数：设计成25层或32层的高度临界值。
需领导和营销决策：
• 确定是否做转换，若做转换，标准层含钢量将增加2～2.5 ㎏/㎡。 • 确定层高，一般为2.9米，避免设计成3米以上（层高增加10cm，含钢量将增加1㎏/㎡）。
层高每+10cm， 含钢量+1 ㎏/㎡，钢筋+6元/㎡ 整体成本+20 元/㎡
影响含钢量有7个因素，但核心是三个：体型、高度、结构转换
2、合理值 （安全、合理、低值）
以深圳区域为例：
2高度：很重要！！！
注意临界高度60m、80m 重点关注：层高、层数
2、合理值 （能否做得到？）
广州金色家园，H=100米
扩初和施工图阶段：
• 多方案比较：特别对基础形式、顶板、底板的结构布置 • 配筋精细化
浅谈高层建筑中含钢量的优化控制措施
浅谈高层建筑中含钢量的优化控制措施作者：马艳宁来源：《价值工程》2013年第30期摘要：随着我国城市化进程不断加快，高层建筑的数量在城市中急剧增加，在高层建筑的设计阶段首先面临用钢量的控制问题，完善的含钢量控制措施能够产生良好的经济效益和社会效益，因而高层建筑的含钢量必须得到精确控制。
Abstract： With the accelerating urbanization in our country， the number of high-rise buildings increased sharply in the city. First， the control problems of amount of steel are faced in the design of the high-rise building stage. Perfect steel control measures of content can produce good economic benefit and social benefit， so the steel content of high-rise building must be accurately controlled.关键词：高层建筑；含钢量；优化控制；措施Key words： high-rise buildings；steel content；optimal control；measure中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0096-020 引言近年来，城市土地价格的不断上涨，房屋建筑的成本也是不断增加，单位面积的含钢量是影响投资成本的一个重要指标，科学合理的控制高层建筑的含钢量能够有效的控制建筑成本，对于提倡节约型社会和可持续发展战略具有十分重要的意义。
1 高层建筑含钢量的一般范围本文根据一些建筑专业网站发布的统计数据，汇总出不同类型的高层建筑的实际含钢量，如表1所示。
控制多高层住宅建筑含钢量的有效措施
降低维护费用
使用高效钢材可以减少建筑物的重量，降低基础承载力，从而减少维护费用 。
提高建筑质量
提高结构安全
合理控制含钢量可以优化结构设计，提高建筑物的结构安全 性和稳定性。
提高耐久性
使用高质量的钢材可以增强建筑物的耐久性，延长其使用寿 命。
减少资源浪费
减少能源消耗
降低建筑物的重量可以减少建造过程中的能源消耗。
减少材料浪费
优化设计可以减少废料和材料浪费。
02
建筑设计阶段的含钢量控 制
合理选择结构体系
钢结构体系
钢结构体系具有较高的强度和韧性，可以减少地震等自然灾害的 影响，但需要合理设计以避免过度使用钢材。
钢筋混凝土结构体系
钢筋混凝土结构体系具有较好的耐久性和防火性能，但需要合理 设计以减少钢材的使用量。
避免因材料不合格而导致的用钢量增加。
提高施工人员的技能水平
提高施工人员的技能水平，包括对施工图纸的理解能 力、施工工艺的掌握程度等，以确保施工过程中的操 作正确无误。
加强对施工人员的培训和教育，提高其对新型施工工 艺、技术和设备的掌握程度，以实现降低多高层住宅 建筑含钢量的目标。
04
建筑材料选择的含钢量控 制
合理选择材料和构件
材料选择
根据工程条件和设计要求，选择合适的建筑材料，如高性能混凝土、高强度钢材等，以减少含钢量。
构件优化
通过优化构件的设计，提高构件的承载能力和耐久性，从而减少含钢量。例如，采用合理的截面形状 和尺寸，优化构件的连接方式等。
03
施工阶段的含钢量控制
制定合理的施工方案
施工方案应结合工程特点、地质条 件、施工环境等因素，综合考虑结 构体系、材料选择、节点设计等因 素，制定出合理的施工方案，以减 少不必要的用钢量。
建筑结构设计中含钢量的控制措施
验收管理
严格进行结构验收，对不符合要求的部位及时整改，确保结构安全。
材料选用与采购管理
材料选用
根据设计要求和规范标准，选用合适的钢筋材料，如HRB400E、 HRB500E等高强度钢筋。
采购管理
建立规范的采购流程，选择信誉良好的供应商，确保钢筋质量和供 应及时。
库存管理
合理安排钢筋库存，避免积压和浪费，降低库存成本。
随着新技术和新材料的不断涌现，未来建筑结构 设计中将有更多选择，含钢量控制将更加灵活和 多样化。
智能化和数字化技术的应用
智能化和数字化技术的应用将进一步提高建筑结 构设计的精度和效率，有助于实现更严格的含钢 量控制。
06
结论与展望
研究成果总结
含钢量控制措施的有效性
本研究通过提出一系列含钢量控制措施，有 效地降低了建筑结构设计的含钢量，提高了 建筑的经济性和环保性。
精细化设计
通过精细化设计，减少不必要的构件和连接，从而降低含钢量。
标准化和模块化
采用标准化的构件和连接方式，提高施工效率，同时降低含钢量。
未来发展趋势预测
1 2 3
绿色建筑和可持续发展
随着绿色建筑和可持续发展的理念逐渐普及，未 来建筑结构设计中将更加注重环保和节能，含钢 量控制将更加严格。
新技术和新材料的应用
加强实践应用研究
应加强含钢量控制措施在实践中的应用研究，以验证其实际效果和 经济效益。
探索新的优化技术
可以探索新的结构优化技术和方法，进一步提高含钢量控制的效果， 为建筑结构设计提供更加经济、环保的方案。
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结构优化设计
通过合理的结构设计和优化，本研究成功地减少了 钢材的使用量，同时保持了结构的安全性和稳定性 。
一般建筑结构含钢量的影响因素及控制范围
一般建筑结构含钢量的影响因素及控制范围1.结构荷载：建筑结构的荷载是影响含钢量的重要因素之一、荷载包括自重荷载、活载、风荷载、地震荷载等。
结构荷载越大，需要的钢材量也就越大。
2.结构类型：不同的结构类型对含钢量的要求也有所不同。
一般来说，高层建筑、大跨度结构和地震区建筑等对含钢量的要求较高，而低层建筑和间距较小的结构对含钢量的要求相对较低。
3.安全性要求：建筑结构的抗震、稳定性等安全性要求也会影响含钢量。
在地震区域，结构需要具备一定的抗震能力，因此需要增加合理的钢材量来满足安全性要求。
4.施工技术：施工技术和工艺也会对含钢量产生影响。
例如，一些结构采用预制构件可以减少钢材使用量，而一些特殊形状的结构则需要更多的钢材进行支撑和加固。
5.材料性能：钢材的类型和性能对含钢量也有直接的影响。
高强度钢材可以在相同的条件下减少钢材用量，但同时也要考虑成本和可焊性等因素。
控制范围：在控制含钢量时，需要平衡结构的安全性、经济性和施工技术等因素。
一般来说，可以通过以下方法控制含钢量：1.合理的结构设计：在结构设计中，应根据结构类型、荷载和安全性要求等因素合理设计结构，采取适当的结构形式和剪力墙布置等措施，以减少钢材使用量。
2.优化材料选择：选择合适的材料类型和性能，比如采用高强度钢材可以在保证安全性的前提下减少钢材用量。
3.施工技术改进：通过采用先进的施工技术和工艺，如预制构件、混凝土填充钢管等，可以减少钢材用量。
4.经济性考虑：在控制含钢量时，需要综合考虑结构的经济性，避免过度设计和材料浪费，以达到经济效益最大化的目标。
总之，影响建筑结构含钢量的因素众多，需要综合考虑结构荷载、结构类型、安全性要求、施工技术和材料性能等因素，并通过合理的结构设计、材料选择和施工技术改进等手段来控制含钢量，以实现结构的安全、经济和可行性的目标。
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建筑结构设计中含钢量的控制措施
摘要：建筑物的含钢量与建筑物的体型有着重要关联，同时直接影响工程的经济收益，本文从结构设计的角度，对含钢量的控制措施作出分析和阐述，有一定参考价值。
关键词：建筑结构设计；含钢量；控制措施
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
1影响含钢量的因素及控制措施
影响结构含钢量的因素首先是建筑物的体型，包括建筑物的开间、进深、层高，平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。
建筑布置的任何平面不规则或竖向不规则都将导致含钢量的增加。
有些结构工程师往往过于迁就建筑专业，不对某些无必要的不规则情况提出意见，造成结构平面或竖向严重不规则，将一个本来可以不超限的高层做成超限高层，大大增加了结构含钢量，造成了浪费。
这就要求结构工程师提前介入建筑方案的讨论，使最终的建筑方案尽可能简单、规则。
在确定建筑物的体型后，就要进行结构选型和结构布置。
我们主要根据建筑物的高度及建筑的空间使用功能确定结构形式。
结构布置应均匀、对称，力求刚心和质心重合，尽量避免出现gb50011-2010建筑抗震设计规范(以下简称《新抗规》)第3．4．3条及jgj3-2002高层建筑混凝土结构技术规程(以下简称《高规》)第4．3．3条等相关不规则情况。
这样就给下阶段设计工作中合理控制结构含钢量打下良好的基础。
2 在结构设计阶段对含钢量进行有效控制
1．1结构计算模型荷载取值
荷载取值的大小直接影响结构含钢量是否合理，过小的荷载会导致结构的不安全，过大的荷载则造成浪费。
设计工作中应尽量选用轻质墙体材料，根据建筑墙身做法详细计算荷载，门窗荷载应折去。
活载应根据具体建筑功能严格按gb50009-2001建筑结构荷载规范(2006版)(以下简称《荷载规范》)取值。
非固定隔墙的荷载应折入楼面活载。
对于《荷载规范》4．1．2条可以折减的项目，应予以折减。
结构工程师应该对各种结构形式的单位面积质量有一定了解。
1．2结构计算参数的选择
目前结构设计计算软件有很多，每个计算软件都有大量参数需要结构工程师设置，这些参数都会影响结构含钢量，必须了解其意义及对计算结果的影响。
1)计算振型个数。
该值若取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真;取值太大，不仅浪费时间，还能使计算结果畸变。
振型个数一般取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数即可。
2)结构基本周期。
结构基本周期是计算风荷载的重要指标。
该参数对于以风荷载起控制作用的高层建筑的含钢量有一定的影响。
设计人员可以先保留软件的默认值，待计算后从周期计算结果中提取该值，填入“结构基本周期”选项中，再次计算得出各结果。
3)中梁刚度放大系数。
一般结构计算中，中梁刚度放大系数取1．5～2之间的某一数值，为的是考虑楼板对结构的刚度贡献，此时计算出来的梁的内力和配筋都会有所提高。
故该数值应该按实际情况取值，人为的增加刚度而引起含钢量增加是不必要的。
1．3结构计算指标的控制
1)周期比。
周期比是控制结构扭转效应的重要指标。
它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致出现过大的扭转。
《高规》第4．3．5条:结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比，a级高度高层建筑不应大于0．9，b级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0．85。
设计软件一般不直接给出结构的周期比，需要结构工程师根据计算书中的周期值自行判定第一扭转和第一平动周期。
当周期比不满足《高规》第4．3．5条时，需进行结构布置调整，具体可以增加周边结构构件的刚度，减小中间结构构件的刚度，以增加结构的整体抗扭刚度。
2)位移比。
位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。
《高规》第4．3．5条给出了相应的规定。
该值如果超过了1．2，说明结构竖向构件布置的不均匀，刚心和质心不重合，结构扭转产生内力，导致竖向构件和框架梁的配筋都增大。
此时，需调整竖向构件布置使其刚心和质心相重合，以减小结构平面的扭转。
此外，根据《新抗规》第3．4．1～3．4．3条及其条文说明的内容，位移比1．2～1．4时，为一般不规则情况;位移比大于1．4时，为特别不规则情
况。
位移比是判别该建筑是否为超限高层的重要指标，对含钢量影响很大。
3)刚度比。
刚度比是控制竖向不规则的重要指标，同时也是判别该建筑是否为超限高层的重要指标。
结构工程师应根据实际情况，对上下层结构构件的刚度进行调整，以达到减少内力、控制含钢量的目的。
4)层间受剪承载力之比。
层间受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标。
5)配筋率。
配筋率影响结构含钢量的大小。
结构计算结果不超筋，并不表示结构构件现的截面合理，结构工程师应根据配筋率进行构件优化设计。
梁纵向受拉钢筋的经济、合理的配筋率宜在0．6%～1．5%范围内，若超过这一范围，宜加大或减小梁截面。
1．4施工图绘制
因为不同结构工程师的经验、习惯、对规范的理解和计算程序结果的理解程度不同，导致同样的计算结果，最后绘制出来的施工图的钢筋含量差异很大。
比如，每个设计人员在绘制梁图中都会采取同类归并，用较大的配筋构件去包络较小的配筋同截面构件，但有时候因为受力不同，两根跨度、截面相同的梁，配筋差异会很大，这时候归并为同一种配筋就显得很不经济了。
再如，部分设计人员习惯将非框架梁的上部钢筋设置为φ22或φ25的通长筋，这种做法对非框架梁和三级或四级框架梁来说没有必要。
按《新抗规》第6．3．4条，可以将梁的上部钢筋在跨度中间1/3区段采用较小直
径钢筋搭接，这种方法也可降低含钢量。
又如，设计人员在绘制施工图中或多或少都会增大结构计算配筋的结果。
有的设计人员加大梁上部支座钢筋，认为钢筋加大，结构就更安全。
其实这样增加钢筋，反而起到了相反的作用，增加了梁端的刚度，而没有增加柱端刚度，是结构在遭遇地震作用时，柱端先于梁端出现破坏，违背了“强柱弱梁”的设计原则。
又如，关于框架柱、剪力墙边缘构件的最小配箍率计算，规范没有明确对于复合箍是否要扣除重叠部分的箍筋。
一般设计人员就按最保守的考虑，即按扣除重叠部分箍筋计算配箍率，这样箍筋用量就会增加，还会造成因箍筋太密而影响混凝土的施工质量。
有经验的设计人员会适当考虑一些重叠部分的箍筋，这样既节省了工程造价，又方便了施工。
现在市场上钢筋种类很多，选择不同的钢筋对含钢量影响很大。
新版gb50010-2010混凝土结构设计规范对钢筋种类做出了较大调整，增加了hrb335，hrb500等高强度钢筋，剔除了原hpb235钢筋。
总的来说是提高了钢筋的强度等级，并提倡采用高强度钢筋，以达到增加结构构件的安全储备和节省资源的目的。
比如hrb400级钢筋强度设计值为hrb335级钢筋的1．2倍，而市场价格hrb400级钢筋是hrb335级钢筋的1．05倍，采用hrb400级钢筋比采用hrb335级钢筋理论上可以节约造价的10%左右。
采用高强度钢筋，可以充分利用钢筋的高强度，大大降低用钢量，对钢筋加工、绑扎、施工周期都有很大的益处。
2结语
在国家大力提倡建设节约型社会的今天，含钢量已经成为房地产商衡量一个设计院设计质量的重要指标之一，不少结构工程师也越来越重视含钢量的控制。
但含钢量并不是越小越好，节省含钢量也绝不能以牺牲工程质量为代价。
结构工程师应在理解规范及条文的基础上对设计工作不断优化，力争作出安全、适用、经济的结构。
参考文献:
［1］gb50011-2010，建筑抗震设计规范［s］．
［2］jgj3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程［s］．
［3］gb50010-2002，混凝土结构设计规范(已废止规范，参考)［s］．
［4］gb50010-2010，混凝土结构设计规范［s］．。