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摘要：在结构设计中，建筑物的单位面积含钢量是一项投资方非常关注重要的技术指标，与工程建设成本息息相关，在结构设计中，如何在确保结构安全及满足设计规范要求的前提下，合理控制含钢量从而减少钢材的使用量，这也是多层框架结构中一项重要的设计指标。而要减少钢材的使用量，前提条件是进行合理的结构布置和荷载取值的正确性，同时在在各阶段中做好含钢量控制工作，这样就能将建筑中含钢量控制在合理的范围之内。
关键词：结构设计 含钢量 控制
随着社会经济的不断发展，目前，在我国城市及一些城镇地区，各种建筑如雨后春笋般大量涌现。多层建筑、高层建筑或地下建筑形式各异；住宅建筑、商用建筑或功能建筑用途不一。同时随着大量各式建筑的兴建，人们对一个课题越来越重视了，便是建筑工程造价成本的问题。对于一栋混凝土结构建筑物来说，其单位面积的含钢量的大小，它不仅可以很好地反映出建筑结构设计人员的技术，对作为工程投资方来说更是一个最为关注的重要指标，它将直接关系到工程开发项目的经济效益，因此，设计人员做到充分的理解及配合。而对于大多数混凝土结构的建筑来说，决定其造价高低的因素是结构中所用的钢材量的多少，也就是结构中含钢量。而决定含钢量的高低，往往是在设计阶段所确定的。以下，本人结合实际工程中的一些经验，从设计角度出发探讨一下建筑结构设计中对含钢量的合理控制问题。
一、影响含钢量的因素
1. 自然因素
在风压较大或地震设防烈度等级较高地区， 对建筑物结构含钢量要求也高，反之含钢量要求较低。在一些气候恶劣及气温差变化剧烈的地区，要做到抵抗温度应力，增加性能良好的抗拉型钢筋配置，是结构设计人员常用的方法。而在一些土质差地区由浅层土承载力低及持力层埋深大时，则需要采用桩基础或钢筋混凝土筏板，因此，所需含钢量要大点。
2.规范与标准的要求
为了提高结构的耐久性，需要多使用一些钢材，为了提高建筑结构的防倒塌能力及增强结构延性，还要合理地增加构造的含钢量。在新修订的规范中，对其受弯、偏心受拉及轴心受拉组件中的受拉纵向钢筋最小配钢率，应改用特征值表达式与下限值结合起来的取值方法， 做到使其取值水准适当调高。也提高了非抗震受压组件及抗震框架柱的纵向钢筋本身最小配筋率的取值。也新增了基础底板的最小配筋率的取值规定。
在新规范中对建筑结构的含钢量要求方面，比老规范的含钢量有了较大的提高，通过设计试验可得， 增加幅度约是 5%～15% 。
3.设计参数
建筑物的规则性是对建筑设计中含钢量的影响最大的一因素 ， 具体是在开间、层高、进深、竖向立面的缩进悬挑及平面形状的凹凸等。假设有一个面积不大的房屋建筑， 它的开间、层高、进深各不相同，并且平面立面多又有变化，因此所需含钢量必然更大，这也是为什么一般公共建筑，如剧院、体育馆等，这些要比面积相同的住宅或办公楼的含鋼量要出大一两倍。另外，对于工厂厂房来说，厂房的高度、跨度、柱距、楼面荷载及吊车吨位影响，这些都是影响含钢量的设计参数。
二、结构设计中钢材含量的控制措施
1.合理进行结构布置
对处于建筑结构设计行业的设计师，他们结构设计都追求着合理的结构布置。只有结构工程师凭着他们丰富的设计经验及出色的敬业精神，以扎实的结构力学为基础，只有这样才能按照建筑设计要求，去做出合理的结构布置。
下面以一工程项目为例，处于地上的是多层框架结构，地下则有一层车库，地下由于抗浮水位较高，所以需要整体抗浮设计，以下考虑了三种方案来做比较：
第一个方案是：采用抗浮锚杆； 第二个方案是：使用到一个较稀薄的人工挖孔桩抗浮，规格是8 mx8m； 第三个方案是：使用到一个较密集的人工挖孔桩抗浮，规格是5mx5m。人工挖孔桩构造。通过计算比较可得： 第一个方案工程所需费用为2267万元左右；第二个方案工程所需费用为4486万元左右；而第三个方案工程所需费用则并差不多要3600万元。经过以上比较可知，采用第一个方案（锚杆方案）成本相比于挖孔桩方案要低，因此，在施工时间允许的前提下，应先应考虑锚杆方案，否则可选择加密桩方案。通过上面的各种案例可知，工程的用钢量及成本受不同的结构布置的影响是非常大的。
对结构设计人员来说，对建筑设计有要有一定的理解能力，只有这样在参与建筑结构设计时， 才有可能有效地解决建筑和结构设计之间存在的矛盾。结构设计人员与建筑师之间也要有更深的沟通，这样才能获得更为合理的结构布置方案，但现实情况是， 一般做结构的不懂建筑，做建筑的不懂结构。在新抗震规范实行后，对建筑结构设计有更高的要求，其中很多美观不规则建筑方案本身存在着设计的缺陷，无论建筑设计有多美观，那也是不合理的。
2、荷载的取值要正确
在结构设计计算时，荷载取值的准确与否是作为控制用钢量的基础，它同样也会关系到整个工程的总用钢量 ，所以设计人员必须要认真对待这个问题。建筑结构中一定要根据建筑详细图进行计算附加恒荷载值，在取值时必须要根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）进行取值，不能没有授权情况下放大取值，当面对一些特殊用途的建筑，如超市或是仓库这类建筑时，设计人员应该同甲方共同测算活荷载的取值。如果遇到是工业建筑，必须根据工业建筑在相应设备的载值进行取值， 而不能将活荷载随便进行折减。而遇到是一些在规范中的荷载可折减的建筑，也是要严格根据执行规范所指定的折减系数来折减。当工程建筑的活荷载没有进行具体的取值计算时，则所计算出的结果是不够准确及安全的。
3..尽量采用高强度钢筋与重量较轻的材料
采用高强度钢筋作为受力钢筋所表现的效果是非常明显的，例如采用HRB400钢筋，它要比HPB300钢筋在抗拉强度设计值上要大出1.33倍（360/270=）；比HRB335钢筋在抗拉强度设计值上则要大1.20（360/300=）倍。在结构钢筋上不能因为高强度而进行少配，这时可以使用一些低强度钢筋，比如温度筋、分布筋及墙体拉筋等等。
由于建筑功能分隔和装饰材料方面的影响。在设计时，要尽可能选择重量较轻的轻质材料。材料本身重量轻，那结构荷载就小，结构构件受力也会减小，因此地震效会降低，钢筋用量也小，在柱、梁截面与基本设计时可以减少截面和配筋率。
4.在结构计算阶段的合理控制
在合理的的方案后， 接下来就是结构计算阶段。目前的结构设计行业大部分都是用到电算软件来进行辅助设计，常用到的设计软件有PKPM软件及广厦设计软件等。而采用电算软件好处，它可以缩短设计周期及计算结果比较准确，有着很积极的意义。不过在电算过程中，结构设计人员要按照工程实际情况来确定可调参数，同时对这些计算参数进行取值和选择时，会影响到计算出来的结构钢筋使用量。以普遍使用的PKPM软件为例，在进行某框架结构的设计过程中，框架结构的地震计算各项参数、周期折减系数及中边梁刚度放大系数等取值时，都会影响到己计算出来的配筋结果。在同一规范规定的取值范围内，计算出来配筋量在某参数取上限值和下限值就要相差10%甚至可能更多。
结束语：总而言之，在整个建筑的结构设计过程中，设计人员必须要在不违反规范、规定的基础上，可以利用各种方法来减少单位建筑面积的含钢量；另一方面， 设计人员首先要对相关规范有深刻的了解，才能对结构进行优化，只有这样才能做出更合理、更经济的结构设计。
参考文献
[1] 郅 辉.混凝土框架降低含钢量的设计[J].黑龙江科技信息，2011（29）
[2] 李慧敏，张胜东.结构设计参数设置对框架结构含钢量影响分析[J].山西建筑，2011（15）
关键词：结构设计 含钢量 控制
随着社会经济的不断发展，目前，在我国城市及一些城镇地区，各种建筑如雨后春笋般大量涌现。多层建筑、高层建筑或地下建筑形式各异；住宅建筑、商用建筑或功能建筑用途不一。同时随着大量各式建筑的兴建，人们对一个课题越来越重视了，便是建筑工程造价成本的问题。对于一栋混凝土结构建筑物来说，其单位面积的含钢量的大小，它不仅可以很好地反映出建筑结构设计人员的技术，对作为工程投资方来说更是一个最为关注的重要指标，它将直接关系到工程开发项目的经济效益，因此，设计人员做到充分的理解及配合。而对于大多数混凝土结构的建筑来说，决定其造价高低的因素是结构中所用的钢材量的多少，也就是结构中含钢量。而决定含钢量的高低，往往是在设计阶段所确定的。以下，本人结合实际工程中的一些经验，从设计角度出发探讨一下建筑结构设计中对含钢量的合理控制问题。
一、影响含钢量的因素
1. 自然因素
在风压较大或地震设防烈度等级较高地区， 对建筑物结构含钢量要求也高，反之含钢量要求较低。在一些气候恶劣及气温差变化剧烈的地区，要做到抵抗温度应力，增加性能良好的抗拉型钢筋配置，是结构设计人员常用的方法。而在一些土质差地区由浅层土承载力低及持力层埋深大时，则需要采用桩基础或钢筋混凝土筏板，因此，所需含钢量要大点。
2.规范与标准的要求
为了提高结构的耐久性，需要多使用一些钢材，为了提高建筑结构的防倒塌能力及增强结构延性，还要合理地增加构造的含钢量。在新修订的规范中，对其受弯、偏心受拉及轴心受拉组件中的受拉纵向钢筋最小配钢率，应改用特征值表达式与下限值结合起来的取值方法， 做到使其取值水准适当调高。也提高了非抗震受压组件及抗震框架柱的纵向钢筋本身最小配筋率的取值。也新增了基础底板的最小配筋率的取值规定。
在新规范中对建筑结构的含钢量要求方面，比老规范的含钢量有了较大的提高，通过设计试验可得， 增加幅度约是 5%～15% 。
3.设计参数
建筑物的规则性是对建筑设计中含钢量的影响最大的一因素 ， 具体是在开间、层高、进深、竖向立面的缩进悬挑及平面形状的凹凸等。假设有一个面积不大的房屋建筑， 它的开间、层高、进深各不相同，并且平面立面多又有变化，因此所需含钢量必然更大，这也是为什么一般公共建筑，如剧院、体育馆等，这些要比面积相同的住宅或办公楼的含鋼量要出大一两倍。另外，对于工厂厂房来说，厂房的高度、跨度、柱距、楼面荷载及吊车吨位影响，这些都是影响含钢量的设计参数。
二、结构设计中钢材含量的控制措施
1.合理进行结构布置
对处于建筑结构设计行业的设计师，他们结构设计都追求着合理的结构布置。只有结构工程师凭着他们丰富的设计经验及出色的敬业精神，以扎实的结构力学为基础，只有这样才能按照建筑设计要求，去做出合理的结构布置。
下面以一工程项目为例，处于地上的是多层框架结构，地下则有一层车库，地下由于抗浮水位较高，所以需要整体抗浮设计，以下考虑了三种方案来做比较：
第一个方案是：采用抗浮锚杆； 第二个方案是：使用到一个较稀薄的人工挖孔桩抗浮，规格是8 mx8m； 第三个方案是：使用到一个较密集的人工挖孔桩抗浮，规格是5mx5m。人工挖孔桩构造。通过计算比较可得： 第一个方案工程所需费用为2267万元左右；第二个方案工程所需费用为4486万元左右；而第三个方案工程所需费用则并差不多要3600万元。经过以上比较可知，采用第一个方案（锚杆方案）成本相比于挖孔桩方案要低，因此，在施工时间允许的前提下，应先应考虑锚杆方案，否则可选择加密桩方案。通过上面的各种案例可知，工程的用钢量及成本受不同的结构布置的影响是非常大的。
对结构设计人员来说，对建筑设计有要有一定的理解能力，只有这样在参与建筑结构设计时， 才有可能有效地解决建筑和结构设计之间存在的矛盾。结构设计人员与建筑师之间也要有更深的沟通，这样才能获得更为合理的结构布置方案，但现实情况是， 一般做结构的不懂建筑，做建筑的不懂结构。在新抗震规范实行后，对建筑结构设计有更高的要求，其中很多美观不规则建筑方案本身存在着设计的缺陷，无论建筑设计有多美观，那也是不合理的。
2、荷载的取值要正确
在结构设计计算时，荷载取值的准确与否是作为控制用钢量的基础，它同样也会关系到整个工程的总用钢量 ，所以设计人员必须要认真对待这个问题。建筑结构中一定要根据建筑详细图进行计算附加恒荷载值，在取值时必须要根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）进行取值，不能没有授权情况下放大取值，当面对一些特殊用途的建筑，如超市或是仓库这类建筑时，设计人员应该同甲方共同测算活荷载的取值。如果遇到是工业建筑，必须根据工业建筑在相应设备的载值进行取值， 而不能将活荷载随便进行折减。而遇到是一些在规范中的荷载可折减的建筑，也是要严格根据执行规范所指定的折减系数来折减。当工程建筑的活荷载没有进行具体的取值计算时，则所计算出的结果是不够准确及安全的。
3..尽量采用高强度钢筋与重量较轻的材料
采用高强度钢筋作为受力钢筋所表现的效果是非常明显的，例如采用HRB400钢筋，它要比HPB300钢筋在抗拉强度设计值上要大出1.33倍（360/270=）；比HRB335钢筋在抗拉强度设计值上则要大1.20（360/300=）倍。在结构钢筋上不能因为高强度而进行少配，这时可以使用一些低强度钢筋，比如温度筋、分布筋及墙体拉筋等等。
由于建筑功能分隔和装饰材料方面的影响。在设计时，要尽可能选择重量较轻的轻质材料。材料本身重量轻，那结构荷载就小，结构构件受力也会减小，因此地震效会降低，钢筋用量也小，在柱、梁截面与基本设计时可以减少截面和配筋率。
4.在结构计算阶段的合理控制
在合理的的方案后， 接下来就是结构计算阶段。目前的结构设计行业大部分都是用到电算软件来进行辅助设计，常用到的设计软件有PKPM软件及广厦设计软件等。而采用电算软件好处，它可以缩短设计周期及计算结果比较准确，有着很积极的意义。不过在电算过程中，结构设计人员要按照工程实际情况来确定可调参数，同时对这些计算参数进行取值和选择时，会影响到计算出来的结构钢筋使用量。以普遍使用的PKPM软件为例，在进行某框架结构的设计过程中，框架结构的地震计算各项参数、周期折减系数及中边梁刚度放大系数等取值时，都会影响到己计算出来的配筋结果。在同一规范规定的取值范围内，计算出来配筋量在某参数取上限值和下限值就要相差10%甚至可能更多。
结束语：总而言之，在整个建筑的结构设计过程中，设计人员必须要在不违反规范、规定的基础上，可以利用各种方法来减少单位建筑面积的含钢量；另一方面， 设计人员首先要对相关规范有深刻的了解，才能对结构进行优化，只有这样才能做出更合理、更经济的结构设计。
参考文献
[1] 郅 辉.混凝土框架降低含钢量的设计[J].黑龙江科技信息，2011（29）
[2] 李慧敏，张胜东.结构设计参数设置对框架结构含钢量影响分析[J].山西建筑，2011（15）