建筑结构设计含钢量控制方法探究

 摘要：在建筑工程的建设过程中，采取控制含钢量的方法，可以在保证建筑工程设计合理安全的情况下，有效地降低建设费用，节约成本。在此背景之下，文章分析了影响建筑结构设计含钢量的主要因素，其次研究控制含钢量的主要措施，最后探讨具体的含钢量控制情况和成本节约数据。

关键词：结构设计；含钢量；控制方法；成本节约

建筑工程的结构设计和建筑的形式与结构安全直接挂钩。在建筑结构设计实际进行的过程中，不仅要充分考虑结构安全性能、结构强度和稳定性，还要做好含钢量的控制以保证建筑造价的控制不突破设计指标。含钢量过高或过低都会一定程度上影响建筑质量，导致结构安全性能无法保障，为此要求设计单位要做好建筑结构设计中的含钢量控制工作。

1含钢量一般控制范围

经过数十年我国设计工作者在建筑设计方面的探究，对于建筑工程的造价和含钢量基本有了普遍的共识，在不考虑地下室、建筑桩基的情况下，各种建筑的钢筋投入范围.

2建筑结构钢含量的主要影响因素

2.1建筑抗震等级不同

设计人员在进行建筑物的结构设计时，采用不同方式进行建筑物的含钢量测算。抗震等级高的建筑需要的含钢量必定也多，比如，抗8度地震的建筑和抗9度地震的建筑相比，二者的含钢量至少相差约40%。

2.2建筑平面不规则性的控制

在进行建筑物的设计时，除了必要的审美和艺术需求，应当确保建筑物的造型简洁，减少因为造型导致不必要的墙、柱等结构构件设置以及墙体面积的增加，同时应遵守高层建筑高宽比的规范建议值，高宽比超出建议值越多，间位面积含钢量越高，建筑物的高宽比控制应在建筑设计方案阶段进行控制和处理。

2.3使用材料控制

建筑材料的趋势是轻量化的，所以各建筑物材料可以选择的轻量化建筑材料范围较广；同时建筑物各承重构件应优先选用高强材料，包括高强混凝土和高强度钢材，在减轻建筑整体重量的情况下，同时减少建筑物各结构构件的截面尺寸，从双方面措施降低建筑物的钢筋总体含量。

2.4地质条件影响

严格认真执行“先勘察后设计”的设计原则，根据不同的建筑地土类别及相应参数选择合适的建筑布局和建筑结构形式在勘探过程中考虑土质、浅层土壤承载力、地震带分布、场地土类别等因素对建筑物含钢量的影响，比如，根据工程建设场地土岩土分布范围和特点，在不同地段设计不同层数和级别的建筑物；对于土质松软承载力低的范围段就应当适当减少建筑物的层数或者布置使用荷载相对较小的建筑物、采用轻质填充材料能够满足使用功能的建筑物或者选用相对经济适用的基础类型，尽量做到各结构构件承载能力能够不存在过多的富余。

3建筑设计中的含钢量控制措施

3.1选用合理的建筑设计方案

在进行建筑结构的含钢量控制的时候，结构设计师应当避免建筑设计过于追求造型奇特和新颖，导致建材用量和施工成本升高，而应当选择简洁大方，时尚得体的建筑设计方案。对于建筑外立面设计的要求就是避免曲面的过多出现，避免夸张和复杂的构架。为了实现优化整体的设计和建筑含钢量的控制，建筑师应当根据实际情况，采取相应的设计方案。

3.2确保结构布置的合理性

3.2.1选用合理的结构体系

建筑结构设计工作的开展，应优先选用具有抗风性与抗震性能的结构体系。否则，一旦采用不合理的结构体系设计，就会导致荷载传递关系更趋复杂，进而造成刚度突变等一系列不良后果。结构体系的科学合理性，能够保证建筑工程结构设计的含钢量控制达到预期。

3.2.2确保柱网尺寸布置合理

建筑结构设计人员应当有经验，合理布置柱网的尺寸，保证柱网尺寸均匀，提升梁、柱的受力合理性，使梁、板、柱等结构的承载能力得到充分的利用，避免过多的承载能力富余，通过精确计算减少配筋的使用量，最终实现有效降低建筑含钢量目的的同时使建筑物使用性能更加优化，减少因结构构件尺寸过大对建筑物使用的影响。

3.2.3抗侧力构建的位置要合适

布置抗侧力结构组件时，应当把抗侧力构件设置在最具效用的整体结构中，并尽量抗侧力布置在建筑结构的周边且呈均匀布置状态存在，使得建筑物质心形心偏差量尽量得小。由此可以有效降低建筑结构中抗侧力结构的数量，同时再对抗扭效应进行精确把关，使得各抗侧力构件的承载能力得到充分的利用，就可以很大程度上减少钢材的使用量。

3.3采用合理的基础形式

由于建筑物的地基在建筑物的整体工程造价中占有很大一部分。钢筋混凝土的基础工程量比较大、花费时间也比较长，因此在挑选出适宜的基础形式前，要充分考虑所有相关因素，比如：（1）在满足建筑物使用要求和结构安全的情况下，尽量采用浅基础进行建筑结构基础建设。（2）根据地质条件，在满足承载力要求的情况下，若使用桩基础则遵循”求短不求长“的原则但同时应结合桩数与承台之间的造价关系的综合比选。（3）积极应用软土地基加固技术，尽量不使用桩基础；在地质条件复杂，特别是各岩土层分布均匀性差且岩面埋深大又起伏较大的情况下，桩基础的成桩可靠性差、桩长度不可控且单桩承载力低，此时仍然采用桩基础会导致桩基础和承台造价不可控。

4工程实例

某城市有一个小区建筑项目工程，小区内合计有8栋30层的高层住宅建筑，还设计有2层的地下室，地下室主要是供业主停车的车库，高度分别是3.9、4.8m。建筑物首层架空，高度6m，第二层及以上楼层全部为普通住宅。6度抗震，场地土类别为Ⅱ类，总建筑面积为12万m2。

4.1在建筑结构体型设计上控制含钢量

小区建筑设计的外立面布置不很规则，存在着许多凹凸面，导致受力分析十分复杂。主要问题是建筑设计采取的设计形式使得整体建筑物中部受力不充分，基于该情况，在完成建筑物建设现场勘察工作后，应通过协调建设单位，如，在其中间架设楼板，以将端部的短肢剪力墙改造为剪力墙。如此，就可对结构体系的墙体刚度进行有效控制，进而提高结构墙体的数量确定的科学合理性。这样一来，层间位移角就可满足相关管理部门制定的规范标准要求。

4.2钢含量合理控制后的经济性指标

在完成了相应的含钢量控制措施之后，整体建筑物的含钢量得到了有效地减少，相应地建筑物的建造成本也得到了节约，表2是通过比较原方案和优化后的含钢量指标，直观地体现出含钢量的优化控制的重要性。

5结语

文章从一般建筑类型的建筑含钢量说起，介绍了影响建筑物含钢梁的主要因素；分析了控制建筑结构设计含钢量的主要措施；最后通过一个工程实例，简洁直观地体现出进行含钢量控制带来的好处。含钢量的控制是贯穿于整个建筑工程中的，相关单位必须进行科学的布局，合理的使用资源，重视建设生产过程中的安全问题，促进我国建筑业的蓬勃发展。

参考文献

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