影响含钢量的因素及对策

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一、影响含钢量的因素

1、自然条件
   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。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。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，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(1996～2010 年)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来实现。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。每1平方建筑面积增加 1公斤钢筋，每平方建筑成本增加不到5元（以钢筋价格每吨4000元核算），其实也不算多，相对于动辄几万元一平米的房价，几乎可以忽略不计，但开发商不是这样想的，他们认为如果每平方能省下30公斤，建筑成本每平方可以节约150元，这相当于整个建筑的安装专业成本。如果开发一个30万平方的小区，可以节省4500万，这是一笔可观的费用。而开发商又听不良设计师忽悠，结构设计有很大的优化空间，每平方省30公斤钢筋是完全可以实现的，云云,于是乎，开发商竞相以含钢量低作为选择设计公司的首要考量条件。至于，设计标准高不高，安全度高不高，设计合不合理,都不在他们考虑范围，购房者也看不到，只要房子不倒掉就行。这是含钢量的开发商因素。

4、设计参数

建筑设计对含钢量影响最大的一个方面是建筑物的规则性，具体体现在开间、进深、层高、平面形状的凹凸、竖向立面的缩进、悬挑等等。如果是平立面复杂多变，造型怪异的建筑，其含钢量必然很大，这也是一般公共建筑(剧院、体育馆等) 比同等面积的住宅办公楼含钢量大一两倍的原因。此外，对于工业厂房，影响含钢量的设计参数，则是厂房的跨度、高度、柱距、吊车吨位和楼面荷载(对多层厂房而言) 。结构体系的选择直接左右着含钢量的大小。要想降低含钢量，必须多方案比较。如美国纽约102 层的帝国大厦采用的是框架2剪力墙体系，用钢量206kg/m2 ；而芝加哥110 层的西尔斯大厦，采用束筒体系，用钢量仅161 kg/m2，比帝国大厦降低了20%。在结构设计中，结构方案选择不合理造成的浪费，往往比配筋计算的不精确造成的浪费大得多。这是含钢量的设计因素

5、施工变更

由于施工变更是在现场提出的，要求尽快实施，没有时间反复计算比较，设计人员凭经验做出答复, 这些变更一般偏于保守。另一种常见的情况是因为采购不到设计所要求品种规格的钢筋,必须进行钢筋代换，代换后的用钢量多数只增不减。这是含钢量增加的施工因素。

二、降低含钢量对策

在满足规范和保证结构安全度及相同约束条件下如何降低含钢量？应该是合理安全前提下的含钢量最少，而不是通过降低安全度牺牲舒适度来达到降低含钢量目的，我是一贯反对片面的追求过低的含钢量。任何事都有个度，超过这个度就会发生质变病变，后果很严重。不是说含钢量越少越好，过少的含钢量是不正常的，可以基本断定是有问题的。规范规定了最小配筋率，这是底线，必须满足，也不要只取最小值。某些构造和施工要求的配筋无法量化，如为防止较长结构产生裂缝而配置的温度钢筋及厚板架立筋等等，都是必不可少的。还有一些细部处理需要的构造钢筋，规范没有明确规定，也是结构工程师在具体设计时不能节省的。

1、优化设计方案
    建筑师应摒弃片面追求新奇怪的不良嗜好，过度的标新立异效果往往适得其反，造型怪异的建筑不仅不符合审美标准，而且对抗震是极不不利的，且增加含钢量和造价。采用什么结构体系也直接影响含钢量大小，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。长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率以及减少暗柱数量。例如对高层住宅采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，从承载力方面来看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥。过多的剪力墙(结构的侧向刚度过大) 反而降低建筑延性，导致较大的地震作用。由于结构自重较大，增加了基础工程含钢量。大开间剪力墙结构体系与小开间体系相比，使用功能灵活，经济指标合理，是高层住宅设计的发展方向。
    2、合理的基础形式
    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。能用浅基础时就不要用桩基，采用桩基时求短不求长，灌注桩配筋又有通长和二分之一、三分之一桩长的节省办法。此外，采用加固软土地基新技术可以避免使用钢筋混凝土桩，而进行桩-土复合基础的设计，则可减少桩的数量或桩长。组合的基础形式也能起到降低含钢量作用，如桩承台+筏板可能比纯底板基础形式可能更合理，在满足相同承载力要求下能降低含钢量。

3、采用HRB 400 级钢筋

HRB 335级钢筋强度设计值为f y = 300N/mm2 , HRB 400 级钢筋强度设计值为f y = 360 N/mm2 ，两者强度设计值之比为360/300 = 1.2 ，但两者市场价格，HRB 400 级比HRB 335级钢筋略高，综合价格比为1.05。若将强度低的HRB 335级改为强度较高的HRB 400 级钢，则可节约钢材约14 %(1.2/1.05 - 1 = 14 %)。此外,在板构件中采用冷轧带肋焊接钢筋网片代替普通钢筋,节约率可达15 % 。

4、采用新型楼盖和隔墙系统
    楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一，其重量占整个房屋重量的22 %左右。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，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。降低楼盖体系自身高度，不仅可减少层高，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。
    目前,国内外常见的钢筋混凝土楼盖体系有如下几种: ①现浇梁板式楼盖; ②井字楼盖; ③无梁楼盖; ④预应力框架扁梁密肋楼盖; ⑤无粘结预应力无梁楼盖。钢筋用量最少的是无粘结预应力无梁楼盖、其次是预应力框架扁梁密肋楼盖，钢筋用量最多的是井字楼盖和现浇梁板式楼盖。近年出现了许多新研制的楼盖系统，钢筋用量减少10 %～30 %。

隔墙费用占房屋造价的12 %左右。同济大学建筑设计研究院针对一座上海地区正在建造的28层剪力墙结构的高层住宅建筑作了采用石膏板内隔墙系统与传统砖石混凝土墙体系统的造价和经济性比较。研究表明，在高层住宅建筑中采用轻质石膏板内隔墙体系，主要的土建结构造价(包括楼板、外墙、内墙、梁、基础结构体系等) 比传统砖石混凝土体系的土建结构造价降低10 %，建筑工程的总造价降低4.27 %。
    5、提高设计质量
    有关资料表明，合理的设计可以降低工程总造价的5 %～10 % ，甚至20 %。对同一工程同类型建筑进行设计，不同设计人员设计方案的钢筋含量相差竟达20 kg/m2 以上(多用钢材38 %)]。例如，在实际设计过程中出于方便施工、提高设计效率等诸多目的，会对构件进行分类归并。为了使涵盖面更广，往往会用较大配筋的构件，去包罗较小配筋的同断面构件，以确保结构安全度，这一过程不可避免的会增大配筋。其实应该对电算结果中输出的各层配筋划分区段，使各区段内配筋相差不大，再分段出图。
    又如，当图纸上出现模棱两可的表述时，施工方一般是朝着有利于自身利益的方向去理解，虽然图纸最终的解释权在设计方，但由此造成的浪费往往是既成事实。施工图纸过于简单、粗糙和施工单位技术力量薄弱造成施工中的错误和浪费，屡见不鲜。