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摘要：随着社会的发展与进步，重视钢筋混凝土结构含钢量对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍钢筋混凝土结构含钢量的控制措施的有关内容。
关键词钢筋混凝土结构；含钢量；因素；控制措施；
中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：
引言
如何在满足安全可靠的前提下，尽量减小用钢量，是现阶段设计人员需要面对的问题。首先需要明确的是，结构方案的合理性和规则性是决定结构体系含钢量的首要因素。
一、影响含钢量的因素
1.1 自然条件
处在地震设防烈度等级高或者风压大的地区, 含钢量高, 反之较低。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配置,也是工程师常用的办法。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, 含钢量自然大。
1.2 政策法规
为了增强结构的耐久性而需多用一些钢材应属合理使用, 为了增强延性和防倒塌能力, 还要合理增大构造用钢量。
新修订的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法, 使其取值水准适度提高; 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。
1.3 设计参数
建筑专业的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。如果一个总面积不大的房子, 开间、进深、层高各不相同, 平面立面多有变化, 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。
结构设计最重要的一点是结构方案和选型, 要想在现有建筑方案的基础上降低含钢量, 必须进行多方案比较。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。
1.4施工变更
在施工过程中, 各方面可能会提出各种各样超出原设计图纸的要求, 或者由于设计考虑不周造成与实际情况不符合等, 就会出现施工变更。由于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,设计人员凭经验作出答复, 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。钢筋代换的总原则是保证钢筋代换之后的结构在强度、抗裂、抗变形等方面的性能均不低于原设计结构, 代换后的用钢量多数只增不减。据决算部门统计, 施工变更造价占整个工程造价的比例达10%, 有时甚至更多, 这其中就有含钢量增加的因素。
二、控制含钢量的措施
2.1 宏观方面
2.1.1合理的建筑方案
结构设计工作者应在建筑前期方案设计时就参与进来。依据本专业的规范要求，对方案的结构合理性提出建议。（1）建筑平面布置上力求方正规则。尽量避免出现平面不规则，这就可以少布置或不需要布置抗扭构件来降低钢筋的使用量；控制平面长宽比。平面长宽比较大的建筑物，由于两主轴方向的整体刚度相差甚远，在水平力作用下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均，增加钢筋用量。（2）建筑物的体型简单规整。结构的侧向刚度和水平承载力沿高度宜均匀变化，层高相差不要太大，避免因为层间刚度比不满足规范要求而增加抗侧力构件，从而提高钢筋用量。
2.1.2 合理的结构布置
（1）应根据建筑平面布置、竖向布置和使用功能要求合理选择结构体系，对后期的施工图设计减少钢筋的用钢量有很大的帮助。
（2）柱网尺寸布置要合理。柱网大则楼盖用钢量增多，柱网小则柱子构件的用钢量增加，这需要结构工程师根据建筑的实际情况和经验合理布置柱网。柱网尺寸要均匀，可以使柱、梁、板构件的受力合理，从而降低构件的用钢量。
（3）抗侧力构件的位置要合理。抗侧力构件应布置在结构的周边位置，并尽量使结构的刚度中心与质量中心相靠近。这样可以减少抗侧力构件的数量和结构的抗扭效应，可以使整体结构的用钢量降下来。
2.1.3 取用合理的计算参数
国内使用结构设计的计算软件很多。共同点是很多计算分析的参数都需要设计工作者人工来设定或者取用。这些参数大到场地土类别，设防烈度，周期折减系数；小到中梁刚度放大系数，梁端负弯矩条幅系数，梁扭矩折减系数。无一不是会或多或少对结构构件的受力计算与配筋面积产生影响。因此，取用正确合理的计算参数，不仅是结构安全与否的决定因素之一， 也是影响结构含钢量的重要因素。这就要求设计工作者结合规范，深入了解各参数设置取用的规则以及其相应含义，一定要做到设置参数时正确合理，这对含钢量的控制将十分有利。
2.1.4 钢筋材料的选择
目前常用的钢筋级别有三种：HPB300、HRB335 和HRB400。对于剪力墙、柱、粱等构件选用HRB400 级钢筋，可以充分利用其高强度，大大降低钢筋耗钢量。统计显示使用HRB400 级钢筋比使用HRB335级钢筋节约8%~10%的钢筋用量。此外，使用高强度等级钢筋对钢筋加工、绑扎、缩短施工周期都有很大的益处。因此设计中构件受力钢筋选用HRB400 级代替HRB335 级是行之有效的减小含钢量和控制成本的措施。
2.2微观方面
2.2.1 剪力墙配筋控制
剪力墙依规范规定应设置边缘构件。约束边缘构件的配筋面积大大多于构造边缘构件，因此边缘构件处理得合理与否，直接决定了剪力墙的钢筋用量。笔者认为依据《建筑抗震设计规范》6.4.5 条1 款。层数较少的建筑，可通过对剪力墙截面的调整，使底层墙肢底截面的轴压比不大于表6.4.5-1 的规定，则无需设置约束边缘构件。多、高层建筑，依轴压比大小必须设置约束边缘构件时，要由依有据慎重划分底部加强部位的范围，若为安全随意扩大其范围，势必造成无谓的钢筋浪费。
2.2.2 柱配筋控制
（1）控制其截面尺寸和轴压比，使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋， 此时柱主筋就只需满足规范规定的最小配筋率即可。
（2）《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》中都明确规定了柱箍筋的最小体积配箍率。在满足规范此项要求的前提下，分析箍筋体积配箍率的计算公式，可知提高箍筋强度等级可减少箍筋用量。
（3）尽量使梁对柱中心布置。这样可以减小柱的偏心受压，有效减少柱的纵筋配量。
2.2.3 梁配筋控制
从梁纵向钢筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可知，不使用过高混凝土强度等级，采用高强度钢筋可以减小梁的钢筋用量。前者不但可降低最小配筋率，还有利于提高梁的抗裂性能。对截面宽度较小的梁，当纵向配筋面积较大时往往需要放2～3 排钢筋。这将减小梁的有效高度。因此当不影响使用或建筑空间观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋，以达到节省钢筋的目的。同时应尽量避免梁宽≥350mm，否则箍筋按构造须采用4 肢箍，造成箍筋用量增加。依据《建筑抗震设计规范》6.3.3 条规定， 尽量避免梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%从而造成箍筋用量增加。此外，梁承受集中荷载处要配置附加横向钢筋。正常结构布置的楼层梁，每一处集中荷载一般都不太大，在通常情况下，仅在梁侧配置加密箍筋已经足够，若再加配吊筋则已能承受更大的集中荷载。因此设计中不要盲目加大吊筋直径，以减少钢筋的浪费。
2.2.4 板配筋控制
（1）按《混凝土结构设计规范》5.4.1 与5.4.2 条规定，板块可以使用塑性理论来计算，同时应满足正常使用极限状态要求且采取有效措施。运用PKPM 软件对板配筋的结果对比显示，双向板用塑性理论计算得到的配筋结果比用弹性理论计算得到的配筋结果少25%左右。
（2）现浇板宜做成双向板，双向板相对单向板要经济。
（3）合理控制现浇板的厚度。在满足最小板厚的前提下，现浇板厚度的取值应使板的配筋由内力控制而非构造配筋。
（4）合理选择楼板的混凝土强度等级，强度等级低则构造配筋就小，反之则大。三、结束语
综上所述，在确保结构方案尽可能合理的前提下，对各结构构件进行精心设计，结构用钢量应该可以控制在一个较为经济合理的范围内。文中虽然提出了一些降低含钢量的措施，但并不提倡含钢量越少越好。不能为了追求低含钢量而使结构偏于不安全。以含钢量作为硬性指标或者拼比含钢量的做法都已经失去了结构设计的本质意义。
参考文献
[1] GB50010-2002 混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，
[2] JGJ3－2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社，2010.
[3] 2010白绍良等. 钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值[ J] . 建筑結构, 2003
[4] 李明顺, 胡德忻. 我国建筑结构设计可靠度设定水平的分析与改进意见[J] .建筑科学, 1999
关键词钢筋混凝土结构；含钢量；因素；控制措施；
中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：
引言
如何在满足安全可靠的前提下，尽量减小用钢量，是现阶段设计人员需要面对的问题。首先需要明确的是，结构方案的合理性和规则性是决定结构体系含钢量的首要因素。
一、影响含钢量的因素
1.1 自然条件
处在地震设防烈度等级高或者风压大的地区, 含钢量高, 反之较低。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配置,也是工程师常用的办法。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, 含钢量自然大。
1.2 政策法规
为了增强结构的耐久性而需多用一些钢材应属合理使用, 为了增强延性和防倒塌能力, 还要合理增大构造用钢量。
新修订的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法, 使其取值水准适度提高; 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。
1.3 设计参数
建筑专业的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。如果一个总面积不大的房子, 开间、进深、层高各不相同, 平面立面多有变化, 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。
结构设计最重要的一点是结构方案和选型, 要想在现有建筑方案的基础上降低含钢量, 必须进行多方案比较。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。
1.4施工变更
在施工过程中, 各方面可能会提出各种各样超出原设计图纸的要求, 或者由于设计考虑不周造成与实际情况不符合等, 就会出现施工变更。由于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,设计人员凭经验作出答复, 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。钢筋代换的总原则是保证钢筋代换之后的结构在强度、抗裂、抗变形等方面的性能均不低于原设计结构, 代换后的用钢量多数只增不减。据决算部门统计, 施工变更造价占整个工程造价的比例达10%, 有时甚至更多, 这其中就有含钢量增加的因素。
二、控制含钢量的措施
2.1 宏观方面
2.1.1合理的建筑方案
结构设计工作者应在建筑前期方案设计时就参与进来。依据本专业的规范要求，对方案的结构合理性提出建议。（1）建筑平面布置上力求方正规则。尽量避免出现平面不规则，这就可以少布置或不需要布置抗扭构件来降低钢筋的使用量；控制平面长宽比。平面长宽比较大的建筑物，由于两主轴方向的整体刚度相差甚远，在水平力作用下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均，增加钢筋用量。（2）建筑物的体型简单规整。结构的侧向刚度和水平承载力沿高度宜均匀变化，层高相差不要太大，避免因为层间刚度比不满足规范要求而增加抗侧力构件，从而提高钢筋用量。
2.1.2 合理的结构布置
（1）应根据建筑平面布置、竖向布置和使用功能要求合理选择结构体系，对后期的施工图设计减少钢筋的用钢量有很大的帮助。
（2）柱网尺寸布置要合理。柱网大则楼盖用钢量增多，柱网小则柱子构件的用钢量增加，这需要结构工程师根据建筑的实际情况和经验合理布置柱网。柱网尺寸要均匀，可以使柱、梁、板构件的受力合理，从而降低构件的用钢量。
（3）抗侧力构件的位置要合理。抗侧力构件应布置在结构的周边位置，并尽量使结构的刚度中心与质量中心相靠近。这样可以减少抗侧力构件的数量和结构的抗扭效应，可以使整体结构的用钢量降下来。
2.1.3 取用合理的计算参数
国内使用结构设计的计算软件很多。共同点是很多计算分析的参数都需要设计工作者人工来设定或者取用。这些参数大到场地土类别，设防烈度，周期折减系数；小到中梁刚度放大系数，梁端负弯矩条幅系数，梁扭矩折减系数。无一不是会或多或少对结构构件的受力计算与配筋面积产生影响。因此，取用正确合理的计算参数，不仅是结构安全与否的决定因素之一， 也是影响结构含钢量的重要因素。这就要求设计工作者结合规范，深入了解各参数设置取用的规则以及其相应含义，一定要做到设置参数时正确合理，这对含钢量的控制将十分有利。
2.1.4 钢筋材料的选择
目前常用的钢筋级别有三种：HPB300、HRB335 和HRB400。对于剪力墙、柱、粱等构件选用HRB400 级钢筋，可以充分利用其高强度，大大降低钢筋耗钢量。统计显示使用HRB400 级钢筋比使用HRB335级钢筋节约8%~10%的钢筋用量。此外，使用高强度等级钢筋对钢筋加工、绑扎、缩短施工周期都有很大的益处。因此设计中构件受力钢筋选用HRB400 级代替HRB335 级是行之有效的减小含钢量和控制成本的措施。
2.2微观方面
2.2.1 剪力墙配筋控制
剪力墙依规范规定应设置边缘构件。约束边缘构件的配筋面积大大多于构造边缘构件，因此边缘构件处理得合理与否，直接决定了剪力墙的钢筋用量。笔者认为依据《建筑抗震设计规范》6.4.5 条1 款。层数较少的建筑，可通过对剪力墙截面的调整，使底层墙肢底截面的轴压比不大于表6.4.5-1 的规定，则无需设置约束边缘构件。多、高层建筑，依轴压比大小必须设置约束边缘构件时，要由依有据慎重划分底部加强部位的范围，若为安全随意扩大其范围，势必造成无谓的钢筋浪费。
2.2.2 柱配筋控制
（1）控制其截面尺寸和轴压比，使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋， 此时柱主筋就只需满足规范规定的最小配筋率即可。
（2）《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》中都明确规定了柱箍筋的最小体积配箍率。在满足规范此项要求的前提下，分析箍筋体积配箍率的计算公式，可知提高箍筋强度等级可减少箍筋用量。
（3）尽量使梁对柱中心布置。这样可以减小柱的偏心受压，有效减少柱的纵筋配量。
2.2.3 梁配筋控制
从梁纵向钢筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可知，不使用过高混凝土强度等级，采用高强度钢筋可以减小梁的钢筋用量。前者不但可降低最小配筋率，还有利于提高梁的抗裂性能。对截面宽度较小的梁，当纵向配筋面积较大时往往需要放2～3 排钢筋。这将减小梁的有效高度。因此当不影响使用或建筑空间观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋，以达到节省钢筋的目的。同时应尽量避免梁宽≥350mm，否则箍筋按构造须采用4 肢箍，造成箍筋用量增加。依据《建筑抗震设计规范》6.3.3 条规定， 尽量避免梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%从而造成箍筋用量增加。此外，梁承受集中荷载处要配置附加横向钢筋。正常结构布置的楼层梁，每一处集中荷载一般都不太大，在通常情况下，仅在梁侧配置加密箍筋已经足够，若再加配吊筋则已能承受更大的集中荷载。因此设计中不要盲目加大吊筋直径，以减少钢筋的浪费。
2.2.4 板配筋控制
（1）按《混凝土结构设计规范》5.4.1 与5.4.2 条规定，板块可以使用塑性理论来计算，同时应满足正常使用极限状态要求且采取有效措施。运用PKPM 软件对板配筋的结果对比显示，双向板用塑性理论计算得到的配筋结果比用弹性理论计算得到的配筋结果少25%左右。
（2）现浇板宜做成双向板，双向板相对单向板要经济。
（3）合理控制现浇板的厚度。在满足最小板厚的前提下，现浇板厚度的取值应使板的配筋由内力控制而非构造配筋。
（4）合理选择楼板的混凝土强度等级，强度等级低则构造配筋就小，反之则大。三、结束语
综上所述，在确保结构方案尽可能合理的前提下，对各结构构件进行精心设计，结构用钢量应该可以控制在一个较为经济合理的范围内。文中虽然提出了一些降低含钢量的措施，但并不提倡含钢量越少越好。不能为了追求低含钢量而使结构偏于不安全。以含钢量作为硬性指标或者拼比含钢量的做法都已经失去了结构设计的本质意义。
参考文献
[1] GB50010-2002 混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，
[2] JGJ3－2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社，2010.
[3] 2010白绍良等. 钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值[ J] . 建筑結构, 2003
[4] 李明顺, 胡德忻. 我国建筑结构设计可靠度设定水平的分析与改进意见[J] .建筑科学, 1999