浅议建筑结构含钢量问题
浅谈结构设计中的含钢量控制
浅谈结构设计中的含钢量控制摘要：在钢筋混凝土结构中,钢筋费用约占新建工程土建造价的30~40%。
用钢量的高低对于造价管理尤其是限额设计条件下的工程造价控制具有重要意义。
关键词：含钢量结构方案一、引言随着我国经济建设的高速发展，国家各项规章制度也日臻完善。
土地出让方式的改变，以及土地价格和国家各种规费的大幅度提高，特别是国家这两年对房地产行业采取了各种宏观调控措施，消费者买房时也越来越理智，方方面面都要求开发商在各个环节都不能疏忽。
在这种大背景下，项目的成本控制开始前所未有的被重视起来。
而首当其冲的就是土建成本，结构成本更是从严控制。
目前各项工程甲方都不约而同提到结构用钢量指标，各个设计院经营管理部门对这方面体会可能最深。
除了建筑设计方案之外，房地产公司经常以单体建筑的含钢量作为衡量设计院水平的标准。
房地产公司通过多年的开发经验，积累了含钢量的一般范围，在洽商阶段会将含钢量指标写入合同条款，要求设计人员严格执行。
控制含钢量不仅是结构专业设计人员的任务，同时需要建筑、电气、暖通、给排水等专业通力合作。
房地产公司下达的设计时间往往较为紧迫，随着设计院市场化发展，为了提高竞争力，拟定控制含钢量的措施势在必行。
二、采用结构合理的建筑设计方案由于建筑设计方案对结构设计方案有重大影响，所以建议结构设计人员在建筑方案的设计过程中应尽早介入，提请方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制。
例如控制建筑的长宽比、高宽比、平面凹凸尺寸、楼板开洞面积、层高和结构抗侧力构件布置等。
在满足建筑功能的前提下，建筑平面布置尽量简单,对凹凸部分要进行控制,避免出现复杂的平面形状,例如平面凹凸比较多时,增加了外墙面的面积,不仅影响节能保温造价,而且结构的钢筋含量增加,结构设计的各项指标也会趋于不合理,影响结构的总含钢量；适当降低层高，会使工程造价降低（有资料表明：层高每下降10厘米，工程造价降低1%左右,墙体材料可节约10%左右）；同样合理地控制建筑物的高度也可以对工程造价产生影响，当住宅为剪力墙体系时,抗震设防烈度7度,结构高度在80m以内时,抗震等级为三级;高度超过80m时,抗震等级为二级,由于结构抗震等级不同,混凝土构件(墙、梁等)的最小配筋率不同,钢筋的锚固长度不同以及其他一些抗震措施均有所提高影响结构的含钢量；合理控制柱网和竖向布置，有资料表明竖向构件占结构含钢量约40%~50%左右；可见，重视建筑方案前期是至关重要的。
浅谈建筑结构设计含钢量控制孙畅
浅谈建筑结构设计含钢量控制孙畅摘要：一般高层建筑含钢量的影响因素，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。
对于住宅塔楼，计算方法的选用、高强材料的应用、习惯构造做法等因素可以通过制定合理的技术措施进行统一，因此建筑方案、荷载情况、结构体系为主要影响因素.关键词：建筑结构设计；含钢量控制；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。
一、影响含钢量的主要因素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。
结构设计含钢量问题精选全文
可编辑修改精选全文完整版结构设计含钢量问题近几年以来，随着房地产市场的竞争越来越激烈，如何控制成本，创造更大的利润，成了各房地产商追求的目标。
在一个房地产项目中，一般土建造价约占建筑总造价的70％，在土建造价中钢筋混凝土用量占主要部分，而混凝土价格为几百元／吨，钢材的价格为几千元／吨。
所以控制建筑的含钢量成了房地产商控制成本最有效的手段之一，有些房地产商甚至把建筑含钢量要求写入设计合同。
建筑结构含钢量指的是建筑总用钢量除以总建筑面积得到的一个建筑经济指标，通常以kg／m表示。
本文从结构设计角度，对影响建筑结构含钢量的因素及控制措施进行一些探讨。
1影响含钢量的因素及控制措施1．1建筑结构布置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探讨，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，尽量避免发生GB52022-0510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。
1．2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照GB52022-0501建筑结构荷载规范(2006版)(以下简称《荷载规范》)取值。
浅谈结构类型对高层商住楼含钢量
浅谈结构类型对高层商住楼含钢量通过一个工程实例多个结构方案的含钢量比较，总结出一套方便简捷的方法让投资方和建筑专业设计人员在方案初期就能很好的了解结构方案对含钢量增降的影响程度，从而明确结构专业设计过程中的取舍；更进一步分析控制高层商住楼含钢量的主要因素，找寻控制含钢量的方法。
[关键词]：高层商住楼，结构类型，含钢量，转换层1．掌握经济指标含钢量的必要性随着我国房屋住宅商品化的不断发展，逐步要求设计人员进行限额设计，设计人员对建筑经济指标的关注度也不断的得到提升。
房屋建筑的经济指标包括用钢量、混凝土量、土方量、砌体量、结构造价、工程总造价等。
近年来，由于钢材的市场价格不断飚升，含钢量这一术语不断出现于结构设计人员的设计要求里。
含钢量的高低直接影响到工程总造价的高低，导致含钢量的高低成为开放商签合同时较为关心的问题。
2．各类建筑的含钢量一般范围文[1]及文[2]中记载了全国上百个典型建筑工程的含钢量，根据历年统计数据，汇总出各类钢筋混凝土结构的含钢量，见表1~表3。
住宅类混凝土结构的含钢量（Kg/㎡）表1混凝土结构的综合楼和商厦的含钢量（Kg/㎡）表2高层混凝土结构住宅含钢量统计（Kg/㎡）表33．选择代表性建筑做多个结构类型进行含钢量比较表1~表3不难看出，同一结构类型的建筑，其含钢量高低有时会相差一倍之远。
由于不同的地区，不同的抗震设防烈度，不同的风荷载取值，甚至不同的设计人员，不同的预算人员统计，都会影响到各类建筑的含钢量的变化幅度。
甲方在询问其开发项目的含钢量的时候，不会希望听到的是一个大幅度的变化值，但在未出图之前设计人员及预算人员也不可能得知一栋建筑的具体含钢量，矛盾就形成了。
但仔细想想，同一建筑用不同的结构类型其含钢量的变化梯度规律性却是可循的，找到这一规律，就能让甲方很好的判断其在建筑功能空间建筑立面与结构类型之间的取舍。
于是，我们找到了一个较为规整的建筑，底层为商铺，标准层为住宅，共11+1层，平面详图一，分别进行五种较有代表性的结构类型进行设计，并按设计图纸进行含钢量计算，从中寻找规律。
影响建筑含钢量的因素及对策
影响建筑含钢量的因素及对策影响建筑含钢量的因素及对策提要：一般来说，钢筋混凝土基础耗用的钢筋总量巨大，甚至超过上部结构。
所以对基础采取什么形式，必须反复权衡影响建筑含钢量的因素及对策一、影响含钢量的因素1、自然条件作用在建筑结构上的外力，主要有地震作用和风荷载。
处在抗震设防烈度高或者风压大的地区,含钢量高，反之则低。
在气候恶劣、温差变化剧烈的地区，为抵抗温度应力，增加抗拉性能优良的钢筋的配置。
建筑场地土质差，浅层土承载力低，持力层埋深大时，需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏板,含钢量较大。
这是含钢量的地区和环境四环素。
2、政策规范短缺经济时代，主要倾向是竭尽全力去约束消费和限制投资，政策取向和规范标准都倾向于节约，设计规范的低标准、低安全度和某些荷载标准值的过低取值是特定历史条件下的产物，我国混凝土结构设计规范对各类构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率的规定，最早引自原苏联规范，取值偏低。
1997年11月建设部发布的《中国建筑技术政策中，明确提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求，使中国长期以来实行的“节约钢材”政策转变为“合理用钢”政策。
新的混凝土结构设计规范为了增强延性和防倒塌能力，主要还得靠合理加大构造用钢量。
2002和2010版的混凝土设计规范，对非抗震结构中受弯、偏心受拉和轴心受拉构件中的受拉纵向钢筋最小配筋率改用特征值表达式和下限值相结合的取值方案，使其取值水准适度提高；通过对抗震框架梁受拉纵向钢筋最小配筋率增加特征值表达式，适度提高了其在混凝土强度等级偏高情况下的取值；适度提高了非抗震受压构件和抗震框架柱的纵向钢筋最小配筋率取值；新增了基础底板最小配筋率的取值规定。
新的混凝土结构设计规范基于以上理由，对建筑结构的含钢量要求，较之上世纪的规范有明显的提高，设计试算表明，提高幅度约为5%～15%。
这是含钢量的政策规范因素。
3、开发成本的考量有些开发商患有含钢量恐惧症和对钢筋指标的过敏，往往先不看造价指标而看钢筋指标，甚至于把钢筋指标多少衡量设计、审价质量的一个最重要要素。
谈建筑结构设计含钢量控制
谈建筑结构设计含钢量控制摘要：随着我国社会经济的不断发展，也相应的促进了我国建筑行业的发展。
在进行建筑结构设计时，需要对含钢量进行科学的控制，以进一步提高整个建筑的综合性能。
因此，本文主要针对于建筑结构设计的含钢量控制进行了具体的分析和探讨，希望通过本文的探讨，能够为相关方面的研究提供理论性的参考。
关键词：建筑设计；控制；含钢量1 影响建筑结构含钢量的因素分析1.1 建筑物在防震度上的不同建筑物在防震度上的不同，导致建筑设计师进行含钢量分布设计时也会不同。
如果建筑物按照防震度来设计的话，在防震度为8度和9度时，建筑物的防震度大概相差40%～60%之间，建筑设计结构的防震度不同，也会导致建筑物的防震等级之间的差异，同样建筑结构中的含钢量也会有很大的差距。
1.2 建筑平面的凹凸面控制在设计建筑物时难免会出现一些凹凸的平面，凹凸面越复杂，在建筑工程当中也就越浪费钢筋量，在设计建筑物时尽量让面越简单越好，除了减少墙体的面积之外，更主要的是在墙体面积减少的同时，也可以控制钢筋的使用量。
因此，建筑平面的凹凸面的控制直接影响到了建筑结构中的钢筋使用量。
1.3 使用的材料控制众所周知，物体的重量越大，称重器材就越浪费。
因此，在投入到建筑当中的器材尽量选择重量比较轻的材料，随着科技的发展，建筑材料也是多种多样，但是在选择建筑材料时尽量选取重量比较轻的，进而减轻建筑物的总体重量，总重量减轻了，投入到建筑物当中的钢筋总量也就控制下去。
1.4 了解钢筋的加工条件以及造价在选取投入到建筑当中的钢筋材料时，不要盲目选取高指标高牌子的钢筋材料，还要考虑其中的造价以及加工条件。
可能选择一条高指标高牌子的钢筋够选择10条与其质量对等的钢筋，高指标高牌子的钢筋材料价格非常昂贵，而且这样的高品牌订货还非常困难。
这些在建筑当中都是要考虑的，要从各个角度综合的考虑，选择出性价比最高的品牌，做出正确的选择。
2 控制含钢量的方法分析2.1 与信誉度较好的设计单位合作房地产开发公司选择合作的设计单位时，一定要选择信誉高、评价好、高效率的设计单位进行，只有设计者在团体的配合下，根据以往的设计经验以及科学的理论设计出优秀的建筑构架图，才能对含钢量进行科学的控制。
浅谈建筑结构设计含钢量控制
浅谈建筑结构设计含钢量控制摘要：随着城市化进程的深入推进，建筑工程随处可见，因此工程造价问题也备受社会各界的重视，在建筑行业中，较为突出的就是建筑结构设计中对含钢量的控制，建筑项目的负责人及各部门施工人员，都要做到对建筑结构有一个全面到位的认知，且能够准确剖析出每一种对建筑结构设计有影响的因素，将设计方案进一步改进与完善，而后选择出最合适的方法对建筑结构设计的含钢量进行管控[1]。
关键词：建筑结构；设计；控制含钢量引言：一个建筑项目，一幢建筑物，都有很多的指标需要引起施工人员和项目投资人的高度重视，其中最主要的就是用钢量，因为用钢量在一定程度上会对项目的经济效益产生直接影响。
对此，就需要建筑的设计人员合理规划建筑面积，避免产生由于建筑面积过大而引起的建筑含钢量过多的现象。
一、建筑结构设计中含钢量的影响因素（一）防震等级对含钢量的影响不同种类的建筑物，其对应的防震等级也就有所不同，而由于防震等级的差异，建筑结构设计师就需要制定不同的用钢量计划，其标准及要求也就有所不同。
例如，建筑物的防震等级在6-7级时，6级和7级的建筑物之间的含钢量大致相差了20-40，由此可见差距逐渐出现。
（二）凹凸面对含钢量的影响在建筑结构设计的过程中，不可避免地会出现一些有面凹凸不平的现象，且这些特殊面的凹凸性没有一定的规律，复杂程度也不一致，因此，用钢量会随着凹凸面的复杂程度而变化，且二者成正比关系。
对此，就需要尽最大可能降低凹凸面的复杂程度，保证平面的简洁光滑，以此来减小建筑面积，进而控制并减少建筑时的用钢量。
（三）对建筑材料的使用不同从一定程度上来讲，建筑物的表面积不仅对含钢量有影响，也对建筑材料有着一定的影响，如果建筑物的表面积过大，那么对建筑材料的需求量也就越大，因此，在实际施工的过程中，就应当注意要尽最大可能地降低大容量材料的使用率，全力跟随新时代建设的步伐，将现代的新兴轻型材料应用在其中，用以减轻建筑物的重量，这样就可以通过用新型材料减轻重量这种方法来管控建筑中的含钢量。
浅谈建筑结构含钢量的控制措施
浅谈建筑结构含钢量的控制措施引文：现如今建设单位出于对成本控制的考虑，往往对设计单位都有"限额设计"的要求。
所谓限额设计，通俗而言，就是不超出预期的投资额，完成对工程项目的设计任务。
在建筑结构的整体造价中（不含工艺设备），土建工程造价占据绝大部分，而在各类工程材料中，尤以钢材价格为最贵，所以建筑结构用钢量是控制成本的一个重要方面。
如何在结构设计中有效地控制用钢量，需要我们首先研究影响用钢量的各种因素。
1.影响用钢量的因素1.1自然条件建筑物所处的地区不同，作用在建筑物上的外力也不同，这些外力包括地震作用、风荷载等。
处于抗震设防烈度高或风荷载较大的地区，建筑结构的含钢量必然就高，反之相反。
处于气候环境恶劣，昼夜温差极大的地区，为抵抗温度应力而配置抗拉性能优良的钢筋，必会造成结构含钢量的上升。
对各类建筑场地类别，如场地土质差，浅层土承载力低，不得不选用桩基础或较厚的钢筋混凝土筏板基础，含钢量也会随之上升；如地基承载力较高时，基础可以采用浅基础或基础所需底面积小时，钢筋用量必然会少一些。
1.2结构体系和方案的选择针对各类不同的结构体系和方案，设计师根据其不同的工作机理，在满足结构安全的情况下，采用经济合理的结构体系和方案。
1.3建筑平面、立面布置及造型方案设计师过于追求造型复杂、标新立异的建筑，造成建筑结构的平面、立面的不规则。
这类建筑进行地震作用和内力计算时，针对其薄弱部位，需采取有效构造措施来保证安全，这必会造成用钢量的增加。
此外，整个建筑的立面造型过于复杂，这不仅对结构安全及抗震性没有益处，反而会造成钢筋用量的增加。
1.4荷载取值设计师在建模过程中，荷载取值应和实际情况相吻合，不能随意更改。
荷载数值与用钢量为倍数关系，故荷载取值偏大，势必会造成用钢量增大。
1.5混凝土强度等级和钢筋强度等级规范规定，对梁板其最小配筋率，由公式可得出，在最小配筋率大于0.2%时，混凝土强度等级与最小配筋率呈线性关系，故混凝土强度等级越高，配筋率越大，耗费钢筋越多。
浅谈结构设计中的含钢量控制
浅谈结构设计中的含钢量控制【前言】在市场经济下，房地产开发商为降低房屋造价往往比较注重结构的含钢量，并在设计合同中对含钢量加以限制，这就对结构设计师提出了更高的要求。
结构设计师如何在满足国家规范、做到结构安全可靠的前提下使设计的结构更加经济合理，这是一个非常值得关注问题。
下面结合平时设计中的一些经验和体会来谈一谈在实际工程中控制含钢量的一些有效措施。
一．影响用钢量的宏观因素：影响建筑物结构用钢量的宏观因素，首先是建筑物的体型（平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状、平面形状等），其次是柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等。
1.平面长度尺寸：即结构单元是否超长，当建筑物较长，而结构又不设伸缩缝时就成为超长建筑。
超长建筑由于必须考虑混凝土的收缩应力和温度应力，它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：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，在水平力（风力或地震）作用下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均。
3.竖向高宽比：这主要针对高层建筑而言，高宽比大的建筑其结构整体稳定性肯定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匀，使得其单位面积用钢量相对于平面长宽比接近的建筑物要多。
4.立面形状：这是指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转换层的高层建筑。
5.平面形状：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。
浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制
浅析高层住宅结构设计中的含钢量控制在建筑工程施工中，为有效提升项目建设经济效益，很多开发商将含钢量定为建筑结构设计中的限额指标。
对此，本文首先对含钢量实际统计分析方法进行介绍，然后对高层住宅结构设计中含钢量的影响因素进行分析，并对高层住宅结构设计中含钢量控制方法进行探究，以期为实际工程结构设计提供借鉴。
标签：高层住宅结构;含钢量;影响因素;控制要点1 引言在城市规划建设中，城市开发土地用地资源日渐紧张，因此，高层建筑建设数量不断增多。
在高层住宅结构设计中，首先需保证建筑质量和安全性，然后通过优化设计，降低住宅结构含钢量，能够有效降低施工成本。
由此可见，对高层住宅结构设计中含钢量控制要点进行研究意义重大。
2 钢材含量的实际统计分析在高层住宅结构设计中，含钢量是十分重要的经济指标。
含钢量指标的计算方法为总用钢量除以建筑面积，单位为kg/m2。
在砌体结构中，钢筋用量比较少;而在混凝土结构中，钢筋用量较多。
在钢筋混凝土结构中，钢筋为骨架部分，梁、板、柱是钢筋混凝土结构的主要受力构件。
以6度区为例，不同层数的住宅标准层含钢量大致为：多层砌体结构：20kg/m2，多层框架结构：30 kg/m2，小高层剪力墙结构：35kg/m2，高层剪力墙结构：40kg/m2。
3 高层住宅结构设计中含钢量影响因素3.1 平面体型的规则性和均匀性建筑平面体形均匀性以及规则性会对高层建筑工程含钢量产生较大影响，在建筑平面体形中，平面刚度以及内收程度均会对XY轴动力特性产生较大影响。
如果抗侧力构件布置比较合理，则结构质量中心以及刚度中心比较接近，有利于将结构位移比控制在允许范围内，有利于结构的抗震性能。
3.2 高宽比控制在设计高层尤其是超高层户型平面时，高宽比控制是建筑师必须予以高度重视的因素，根据相关规定，如果抗震设防区为6度以及7度，则框剪结构、剪力墙结构高宽比不宜大于6，在抗震超限审查中，对于高宽比超限没有明确规定，但是如果高宽比超限，则应采用适宜的结构措施，可能会造成项目建设成本增加。
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2008年第9期总第123期福 建 建 筑F ujian A rchitectur e &Constructio nNo9#2008Vo l #123浅议建筑结构含钢量问题黄云飞(厦门市住宅设计院有限公司 361012)摘 要:近年来随着房地产建筑事业迅速发展,竟争日益激烈,许多房地产商对结构设计含钢筋量提出控制指标。
本文从工程结构设计角度出发,分别从建筑结构方案选型、结构计算、施工图设计等方面作出分析,浅谈结构设计中在满足规范要求强调结构抗震概念设计及安全性前提下,在结构计算及施工图设计过程中,对于控制含钢量问题的一些探讨。
借此抛砖引玉,共为/建设节约型社会0出点点子。
关键词:含钢量 建筑方案 钢筋选择中图分类号:T U 37 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2008)09-0051-03On the Issue of Steel C ontent in Building StructureY unFei Huang(Xiamen Residence Design Institute 361012)Abstract:In or der to cat ch up the r apid dev elopment and increasing ly str ong competition in real estate and const ruct ion,manyland agents propose standards to contro l the r einfo rced-steel content in the structure desig n 1Based o n engineering str uctures,this ar ticle analy zes main respect s such as construction structure prog ram selecting ,str ucture calculat ion,building draw ing and so on,to discuss the t opic o f steel content contr olling in the str ucture calculatio n and building dr aw ing desig n,and let in satisfy the stand -ard structure sho ck-r esistance design concept 1Keywords:Steel Co ntent Constructio n P ro gr am Reinfor ced-steel Content1作者简介:黄云飞:男,1971年8月出生,本科,工民建专业,工程师,从事建筑结构设计。
收稿日期:2008-06-301 引言近年来随着房地产建筑事业迅速发展,开发项目如雨后的春笋接连不断。
为了更好控制成本核算,房地产商对建筑设计的要求也越来越高,特别还对结构设计含钢筋量提出控制指标,结构工程师们一定深有体会和难处。
关于结构设计中含钢量这一课题,一些中文核心期刊相继发表著作。
本文从工程结构设计角度出发,结合相关规范及个人工作经历,浅谈结构设计中在满足规范要求强调结构抗震概念设计及安全性前提下,在结构设计环节中,对于控制含钢量问题的一些探讨。
2 建筑结构方案选型大家知道,同样一个工程,不同的结构设计,会造成工程的结构造价差异。
首先是结构选型,如果结构选型不合理,工程造价会相应增加。
笔者曾看过某设计院一碰到超60m 高层住宅就采用纯剪力墙结构,不管是分户墙还是套内隔墙密密麻麻均布上剪力墙,结果每平米含钢量均超乎正常。
其实就笔者个人认为若采用高宽比合理的框架剪力墙结构,或采用框架-核心筒体系就可以防止剪力墙布置过多,从根本上达到降低成本的目的。
此外,建筑平面方案宜简单、规则,力求对称减少偏心。
这就要求结构工程师须提前介入建筑前期的讨论,避免出现超出5高层建筑混凝土结构技术规程6JG J3-2002(以下简称5高规6)[1]第41313条有关建筑平面突出长度限值。
有些结构工程师往往太过迁就建筑专业,该设抗震缝处不果断,造成同一结构单元平面规则超限,从一开始就为以后的结构计算和纠正偏心造成麻烦。
按5建筑抗震设计规范6GB50011-2001(以下简称5抗震规范6)[2]第5111113条规定应计入双向地震作用下的扭转影响。
对某个地震反应参数,记该参数在X 和Y 地震作用下的反应分别为S x 和S y ,那么,在考虑双向地震扭转效应后,S c x =1(S x )2+(0185S y )221/2S c y =1(S y )2+(0185S x )221/2计算结果相应会增大。
3 结构计算(1)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的构件的平面布置更有效更合理,使结构不至出现过大的扭转。
也就是说,周期比不是要求够就足够结实,而是要求结构承载布局合理。
5高规6第41315条对结构扭转为主的第一自振周期T t 与平动为主的第一自振周期T 1之比的要求给出了规定。
如果周期比不满足规范的要求,说明该结构的扭转效应明显,设计人员需要增加结构周边构件的刚度,降低结构中间构件的刚度,以增大结构的整体抗扭刚度。
(2)位移比(层间位移比)是控制结构平面不规则性的重要指标。
结构工程师在计算过程中常常会遇到楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的112倍,说明该楼层结构刚度中心与质心不完全重合,结构在地震作用或风荷载水平力作用下存在扭转不规则。
对于多、高层框架尚须调整竖向构件的刚度,对于带剪力墙的高层建筑此时就要考虑剪力墙布置是否合理。
在观察刚度中心与质心偏位的同时,调整竖向构件刚度及剪力墙布置,使两心尽量吻合。
经调整后形成第一、二周期平动系数及位移比值均以接近110为佳。
否则,会出现在扭转效应作用下,竖向构件及框架梁配筋结果明显大于非扭转效应下的结构,不仅对整体结构不利,而且增大配筋量。
另外,带裙房高层建筑可先从主体结构部分入手,而当裙房部分位移角很小时,楼层最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端水平位移(或层间位移)比值可适当放松要求,否则会主次不分,因小失大更难整体控制。
(3)刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。
根据5抗震规范6和5高规6的要求,软件提供了三种刚度比的计算方式,分别是剪切刚度,剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。
正确认识这三种刚度比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键:1)剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定;2)剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构;3)地震作用与层间位移比是执行5抗震规范6第31412条和5高规641315条的相关规定,通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比,这也是软件的缺省方式。
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。
其限值可参考5抗震规范6和5高规6的有关规定。
当按规范判定结构属于竖向不规则类型,应采用空间结构计算模型,其薄弱层的地震剪力应乘以1115的增大系数,竖向抗侧力构件不连续时,该构件的地震内力应乘以1125~115的增大系数。
结构设计人员应尽量避免此类结构。
4构件截面作优化设计(1)柱轴压比控制:柱轴压比的计算在5高规6和5抗震规范6中的规定并不完全一样,5抗震规范6第61317条规定,计算轴压比的柱轴力设计值既包括地震组合,也包括非地震组合,而5高规6第61412条规定,计算轴压比的柱轴力设计值仅考虑地震作用组合下的柱轴力。
不论是何种组合下的轴压比,对框架柱延性设计及避免柱筋含量过多发挥了巨大的作用。
笔者曾对一栋十二层框剪结构(框架抗震等级三级)的办公楼计算作了对比,当底层中柱截面(跨度814m)取700@700mm,混凝土强度等级C40,轴压比为0190,柱一侧配筋结果为26(即2600mm2),另一侧配筋结果为27(即2700mm2)。
当截面取750@750mm轴压比为0179,柱两侧配筋结果均为13(即1300mm2),两结果相差一半。
显然轴压比对框架柱的配筋影响是显著的。
但笔者认为框架柱对整体结构至关重要,结构设计应从概念设计角度出发,不可盲目减少配筋,影响结构安全性。
(2)剪力墙超筋分三种情况:1)剪力墙暗柱超筋:软件给出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的,而各规范均要求剪力墙主筋的配筋面积以边缘构件方式给出,没有最大配筋率,所以程序给出的剪力墙超筋是警告信息,设计人员可以酌情考虑;2)剪力墙水平筋超筋则说明该构件抗剪不够,剪力墙截面尺寸或纵、横向布置不合理,应予以调整;3)剪力墙连梁超筋大多数情况下是在水平地震作用下抗剪不够。
规范中规定允许对剪力墙连梁刚度进行折减,折减后的剪力墙连梁在地震作用下基本上都会出现塑性变形,即连梁开裂。
设计人员在进行剪力墙连梁设计时,还应考虑其配筋是否满足正常状态下极限承载力的要求,即在正常使用状态下,连梁不应出现超筋信息。
(3)在抗震地区强调强柱弱梁、强剪弱弯时,应充分考虑梁柱节点刚度分配问题,梁断面不宜过大。
笔者认为对于住宅、办公楼之类建筑框架梁高度取1/15跨,受力钢筋配筋率控制在115%左右较为合适。
计算结构构件不超筋,并不表示构件初始设置的截面和形状合理,设计人员还应进行构件优化设计,使构件在保证受力要求的条件下截面的大小和形状合理,并节省材料。
但需要注意的是,在进行截面优化设计时,应以保证整体结构合理性为前提,因为构件截面的大小直接影响到结构的刚度,从而对整体结构的周期、位移、地震力等一系列参数产生影响,不可盲目减小构件截面尺寸,使结构整体安全性降低。
5施工图设计(1)柱筋选择由程序PK PM-SA T W E后处理图形文件输出第8菜单-水平力作用下结构各层剪力图呈阶梯从上往下递增,可分析得出底部水平剪力最大,相应柱弯距值最大。
计算结果柱筋在底部若干层往往会偏大,上部柱筋往往接近构造配筋。
而H RB400级钢f y=360N/mm2,HR B335级钢f y=300N/ mm2,两者比值112,这说明采用H RB400级钢钢筋量会减少20%左右。
根据5抗规6表61318-1注解当采用H RB400级钢时,柱全截面最小配筋率可减少011,可推论当上部柱计算结果接近构造配筋时采用HR B400级钢比HR B335级钢钢筋量相应减少10%,而市场价格H RB400级钢是H RB335级钢的1105倍左右,从总造价相差无几,从配筋上H RB335级钢更易满足规范有关配筋率的要求。
所以根据计算需要和防震地区强调强柱弱梁提高配筋率情况下,可考虑底部若干层柱筋采用H RB400级钢,其余上部柱筋采用H RB335级钢。