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摘要：建筑物单位面积用钢量是投资方关注的一个重要技术指标，结构设计在保证结构安全并满足设计规范构造要求的前提下，如何实现用降低用钢量，本文将给予全方位的分析，希望有助于设计人员加强结构概念设计并提高设计技术水平，树立重视技术经济指标意识
关键词：建筑、结构设计、含钢量控制
中图分类号：TU318文献标识码： A
一、前言
随着我国经济的高速发展，以及人们生活水平和生活品位日益提高，作为社会产业支柱之一的建筑业，其钢筋混凝土结构迅速发展，建筑形式日趋多样化。面对人们对建筑物功能及艺术效果要求愈来愈高，如何设计出既安全又经济的设计成果，是每一位建筑设计工作者须面对的重大课题。结构设计是建筑设计最重要的一个环节，同做一个多层的框架结构，不同的结构设计师对含钢量的要求不同。钢筋是比较贵重的建筑材料之一，它的用量直接影响工程造价。如果钢筋用量不当，没有经过细致设计，必然会造成很大的浪费。在某些地方，设计概算的含钢量甚至成了设计能否中标的决定性因素。以下谈谈减少含钢量的一些方法。
二、影响结构含钢量的主要因素
1、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。
2、建筑物所处抗震设防烈度不同，结构设计含钢量也不同。建筑物按抗震设防烈度7度与8度设计时，结构所承受地震作用相差30％～50％。不同的设防烈度建筑结构的抗震等级不同，钢筋(配筋率、锚固长度)的构造要求相差较多，所以结构的含钢量也相差较大。
3、建筑场地类别及地基承载力影响，结构设计计算中不同的场地类别地震作用的影响有区别。如Ⅲ类场地与Ⅱ类相比，结构水平内力相差20％～30％左右，结构钢筋含量也相对增加。地基承载力较高时，基础所需底面积相对小，基础混凝土及钢筋用量会减少。当高层建筑所处场地承载力较低时，可以采用复合地基处理方法来提高地基承载力，减小沉降量，节约材料降低造价。另外，在设计中要合理地减小基础的埋置深度。
4、合理地控制建筑物的高度。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，钢筋的锚固长度也不同，影响了结构的含钢量。当超过80m时要对面积增多与钢含量增加进行总价分析，来决定建筑物高度与层数。地下室设计时，应根据嵌固条件，合理确定地下室的抗震等级，控制构造钢筋的影响。
5、钢筋材料的选择对含钢量的影响，钢筋材料的选择目前常用有三种：HPB235、HRB335和HRB400，采用高强度HRB500级钢筋也是一种趋势。在设计中尽量采用较高强度等级的钢筋，能够减少钢筋用量，节约能源。例如采用HRB400级钢筋可比HRB335级节约8％一10％左右。
6、建筑功能分隔及装饰材料的影响，目前建筑材料品种繁多，选择余地较大。建筑设计时，要尽量选择重量比较轻的材料。重量轻，结构构件受力小，地震作用减小，钢筋用量也小，楼房总重量变轻，基础设计能够减小截面及配筋。
7、结构计算中荷载取值要符合规范及实际要求，不能随意加大荷载数据，荷载数值与结构钢筋量为倍数关系。结构采用计算机软件分析时，所选计算模型要与实际相吻合，并多方案进行优化，尤其是一些参数选择对结构配筋影响很大。例如梁板跨中弯矩增大系数，一般情况可以不增加，在实际中有的工程取值取1.3，这样一来跨中钢筋增加了30％。虽然增强了安全储备，同时也增加了钢筋用量，设计时应根据有利及不利因素适度调整。再如水平地震力影响系数基本上不调整，有的工程进行了放大，增加了钢筋用量。根据工程的重要性及客户的要求。可以对一些重要构件采用中震弹性或中震不屈服设计，增强重要构件的安全储备。
8、抗震区的建筑物，当选用钢筋直径大于25时，钢筋的锚固长度比钢筋直径小于等于25时多2-6d，受力筋直径尽量不大于25。当受拉锚固时，钢筋面积相同时，尽量选用小直径钢筋。直径小钢筋锚固长度短，钢筋可以节省。钢筋连接尽量选用机械连接或焊接，比搭接时比较节省钢筋，机械连接可用直螺纹连接。
10、当结构采用钢结构时，不应只关注建筑耗钢量指标，应考虑总造价及加工条件。用高牌号的钢材，虽然用钢量少了，但单价贵了，订货难了，这里就有综合平衡问题。
11、设计过程中合理控制结构构造，具有较高综合素质的设计人员能够通过整体概念设计，合理地进行结构构造设计，综合考虑设计中的有利因素，保证安全的情况下，能够减少钢筋用量。如在框架结构设计中，有的设计人员任意加大梁端上部钢筋，认为钢筋加大，结构越安全，其实这样增加钢筋，反而起到了相反的作用。在地震作用下，梁铰机制变成了柱铰机制，容易造成楼层屈服，柱子先破坏，违背了“强柱弱梁”的设计原则。
三、控制含钢量的方法分析
1、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，因此建议结构设计人员应尽早介人建筑方案的设计过程，提醒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。否则，建筑专业设计人员有可能因为对结构设计的有关规范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规范的要求。在建筑平面方面，尽量避免出现平面不规则，应让平面简单、对称。有些指标超出规范限制或超限较多，会给结构设计和含钢量的控制带来很大困难。在建筑竖向方面，摒弃片面追求新奇的做法，应设计出自然和谐、美观大方的建筑，立面上尽量少作一些复杂构架、外凸较大的线条大样。考虑竖向布布置方案时，建筑师不能脱离具体情况而一味提出采用大跨度的柱距和不必要的竖向抗侧力构件转换等要求。这些都要求建筑设计人员和结构设计人员相互沟通和协调.从而达到优化整体设计和降低含钢量目的。
2、正确的荷载取值
拿到建筑平面、立面、剖面提资后，首先认真吃透建筑的使用功能，以及结合建筑项目所在地(不同的地方，墙体的容重是不相同的，特别是一些县份，墙体规格的选择受限更加明显)进行正确的荷载取值。吃透建筑的意图是正确建立结构计算模型，正确荷载取值的基础.而荷载设计取值的合理性对建筑结构的安全和经济性的影响特别明显。恒载值主要是墙体的重量，如果按照填充墙体荷载输人，梁上的荷载应该根据建筑的层高，扣除洞口尺寸及上一层的梁高。有些设计人员追求设计出图速度，笼统地输人一个大概值，没有具体详细计算.这样会导致结构偏重，浪费钢筋用量，或者出现荷载不足，给工程带来安全隐患。活载值活载应根据建筑功能严格按健筑结构荷载规范《全国民用建筑工程设计技术措施》取值，不要私自放大。
3、构造措施要适度
根据规范采用合理的构造措施，对次要构件，甚至一些非结构构件.按照规范规定配筋，随意加大配筋是没有必要的。一些建筑项目追求立面上的美观，突出线条大样比较多。如果屋面栏板厚度为120 mm，往往都是钢筋混凝土构件，这些大样对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会提高钢筋用量的构件，设计人员没有仔细计算，随意配尘12@100左右是不恰当的。
四、结束语
结构设计需要全过程的控制 ，大的来说结构概念、結构体系当然十分重要，但在满足规范的前提下进行精细化设计，注重细节，仔细推敲 ，也是降低含钢量的必要方法。
参考文献：
[1] 罗滔：《高层建筑结构设计中总体布置与结构方案》，《科技促进发展(应用版)》，2010年06期
[2] 彭诗明 王燕：《建筑结构设计中用钢量优化设计的探讨》，《工业建筑》，2008年S1期
[3] 黄朱功：《结构设计过程中的含钢量控制》，《企业科技与发展》，2009年16期
[4] 许叔通：《建筑结构设计有关问题探讨》，《民营科技》，2010年10期
关键词：建筑、结构设计、含钢量控制
中图分类号：TU318文献标识码： A
一、前言
随着我国经济的高速发展，以及人们生活水平和生活品位日益提高，作为社会产业支柱之一的建筑业，其钢筋混凝土结构迅速发展，建筑形式日趋多样化。面对人们对建筑物功能及艺术效果要求愈来愈高，如何设计出既安全又经济的设计成果，是每一位建筑设计工作者须面对的重大课题。结构设计是建筑设计最重要的一个环节，同做一个多层的框架结构，不同的结构设计师对含钢量的要求不同。钢筋是比较贵重的建筑材料之一，它的用量直接影响工程造价。如果钢筋用量不当，没有经过细致设计，必然会造成很大的浪费。在某些地方，设计概算的含钢量甚至成了设计能否中标的决定性因素。以下谈谈减少含钢量的一些方法。
二、影响结构含钢量的主要因素
1、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。
2、建筑物所处抗震设防烈度不同，结构设计含钢量也不同。建筑物按抗震设防烈度7度与8度设计时，结构所承受地震作用相差30％～50％。不同的设防烈度建筑结构的抗震等级不同，钢筋(配筋率、锚固长度)的构造要求相差较多，所以结构的含钢量也相差较大。
3、建筑场地类别及地基承载力影响，结构设计计算中不同的场地类别地震作用的影响有区别。如Ⅲ类场地与Ⅱ类相比，结构水平内力相差20％～30％左右，结构钢筋含量也相对增加。地基承载力较高时，基础所需底面积相对小，基础混凝土及钢筋用量会减少。当高层建筑所处场地承载力较低时，可以采用复合地基处理方法来提高地基承载力，减小沉降量，节约材料降低造价。另外，在设计中要合理地减小基础的埋置深度。
4、合理地控制建筑物的高度。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，钢筋的锚固长度也不同，影响了结构的含钢量。当超过80m时要对面积增多与钢含量增加进行总价分析，来决定建筑物高度与层数。地下室设计时，应根据嵌固条件，合理确定地下室的抗震等级，控制构造钢筋的影响。
5、钢筋材料的选择对含钢量的影响，钢筋材料的选择目前常用有三种：HPB235、HRB335和HRB400，采用高强度HRB500级钢筋也是一种趋势。在设计中尽量采用较高强度等级的钢筋，能够减少钢筋用量，节约能源。例如采用HRB400级钢筋可比HRB335级节约8％一10％左右。
6、建筑功能分隔及装饰材料的影响，目前建筑材料品种繁多，选择余地较大。建筑设计时，要尽量选择重量比较轻的材料。重量轻，结构构件受力小，地震作用减小，钢筋用量也小，楼房总重量变轻，基础设计能够减小截面及配筋。
7、结构计算中荷载取值要符合规范及实际要求，不能随意加大荷载数据，荷载数值与结构钢筋量为倍数关系。结构采用计算机软件分析时，所选计算模型要与实际相吻合，并多方案进行优化，尤其是一些参数选择对结构配筋影响很大。例如梁板跨中弯矩增大系数，一般情况可以不增加，在实际中有的工程取值取1.3，这样一来跨中钢筋增加了30％。虽然增强了安全储备，同时也增加了钢筋用量，设计时应根据有利及不利因素适度调整。再如水平地震力影响系数基本上不调整，有的工程进行了放大，增加了钢筋用量。根据工程的重要性及客户的要求。可以对一些重要构件采用中震弹性或中震不屈服设计，增强重要构件的安全储备。
8、抗震区的建筑物，当选用钢筋直径大于25时，钢筋的锚固长度比钢筋直径小于等于25时多2-6d，受力筋直径尽量不大于25。当受拉锚固时，钢筋面积相同时，尽量选用小直径钢筋。直径小钢筋锚固长度短，钢筋可以节省。钢筋连接尽量选用机械连接或焊接，比搭接时比较节省钢筋，机械连接可用直螺纹连接。
10、当结构采用钢结构时，不应只关注建筑耗钢量指标，应考虑总造价及加工条件。用高牌号的钢材，虽然用钢量少了，但单价贵了，订货难了，这里就有综合平衡问题。
11、设计过程中合理控制结构构造，具有较高综合素质的设计人员能够通过整体概念设计，合理地进行结构构造设计，综合考虑设计中的有利因素，保证安全的情况下，能够减少钢筋用量。如在框架结构设计中，有的设计人员任意加大梁端上部钢筋，认为钢筋加大，结构越安全，其实这样增加钢筋，反而起到了相反的作用。在地震作用下，梁铰机制变成了柱铰机制，容易造成楼层屈服，柱子先破坏，违背了“强柱弱梁”的设计原则。
三、控制含钢量的方法分析
1、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，因此建议结构设计人员应尽早介人建筑方案的设计过程，提醒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。否则，建筑专业设计人员有可能因为对结构设计的有关规范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规范的要求。在建筑平面方面，尽量避免出现平面不规则，应让平面简单、对称。有些指标超出规范限制或超限较多，会给结构设计和含钢量的控制带来很大困难。在建筑竖向方面，摒弃片面追求新奇的做法，应设计出自然和谐、美观大方的建筑，立面上尽量少作一些复杂构架、外凸较大的线条大样。考虑竖向布布置方案时，建筑师不能脱离具体情况而一味提出采用大跨度的柱距和不必要的竖向抗侧力构件转换等要求。这些都要求建筑设计人员和结构设计人员相互沟通和协调.从而达到优化整体设计和降低含钢量目的。
2、正确的荷载取值
拿到建筑平面、立面、剖面提资后，首先认真吃透建筑的使用功能，以及结合建筑项目所在地(不同的地方，墙体的容重是不相同的，特别是一些县份，墙体规格的选择受限更加明显)进行正确的荷载取值。吃透建筑的意图是正确建立结构计算模型，正确荷载取值的基础.而荷载设计取值的合理性对建筑结构的安全和经济性的影响特别明显。恒载值主要是墙体的重量，如果按照填充墙体荷载输人，梁上的荷载应该根据建筑的层高，扣除洞口尺寸及上一层的梁高。有些设计人员追求设计出图速度，笼统地输人一个大概值，没有具体详细计算.这样会导致结构偏重，浪费钢筋用量，或者出现荷载不足，给工程带来安全隐患。活载值活载应根据建筑功能严格按健筑结构荷载规范《全国民用建筑工程设计技术措施》取值，不要私自放大。
3、构造措施要适度
根据规范采用合理的构造措施，对次要构件，甚至一些非结构构件.按照规范规定配筋，随意加大配筋是没有必要的。一些建筑项目追求立面上的美观，突出线条大样比较多。如果屋面栏板厚度为120 mm，往往都是钢筋混凝土构件，这些大样对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会提高钢筋用量的构件，设计人员没有仔细计算，随意配尘12@100左右是不恰当的。
四、结束语
结构设计需要全过程的控制 ，大的来说结构概念、結构体系当然十分重要，但在满足规范的前提下进行精细化设计，注重细节，仔细推敲 ，也是降低含钢量的必要方法。
参考文献：
[1] 罗滔：《高层建筑结构设计中总体布置与结构方案》，《科技促进发展(应用版)》，2010年06期
[2] 彭诗明 王燕：《建筑结构设计中用钢量优化设计的探讨》，《工业建筑》，2008年S1期
[3] 黄朱功：《结构设计过程中的含钢量控制》，《企业科技与发展》，2009年16期
[4] 许叔通：《建筑结构设计有关问题探讨》，《民营科技》，2010年10期