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摘要：随着房地产市场的蓬勃发展，我国各大中小城市掀起大规模城市建设的热潮。如何响应国家建设节能减排、构建节约型社会的要求，同时在满足国家规范法规的前提下，尽量降低工程造價以满足开发商的要求，就成为了本行业从业者必须面对的共同问题。本文以降低结构含钢量为目的，对各种能够实现该目的的技术措施进行分析探讨。
关键词：含钢量，方案布置，计算参数，构件设计，构造措施
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1概述
研究表明，设计费一般仅相当于建设工程总造价的1%左右，但正是这1%的费用对投资的影响却高达75%以上。因此对设计部门的严格控制就成为了开发商控制开发成本的一个重要手段，具体来讲就是“限额设计”，所谓“限额设计”既按照批准的投资估算限制扩初设计，按照批准的扩初设计总概算限制施工图设计。各专业在保证使用功能的前提下，按照分配到的投资额度控制设计，严格控制扩初设计，结构计算（针对于结构专业存在）及施工图设计，以保证投资额度不被突破。反映到结构专业上就是在满足现有要求的前提下如何控制结构含钢量。[1]
由上述内容可知，控制结构含钢量主要分为三个阶段，分别为扩初设计阶段，结构计算阶段以及施工图设计阶段，其中结构计算贯穿于扩初设计阶段及施工图设计阶段。笔者结合近年来工程设计所得的经验方法，总结出下述技术措施，在这里与业内同行进行交流探讨。
2扩初设计阶段
扩初设计又称之为初步设计，是对初步设计进行细化的一个过程。 鉴于设备专业在扩初阶段对结构专业制约较之建筑专业要小得多，故本文在该部分主要针对建筑及结构专业进行探讨。
结构设计师所孜孜以求的合理结构布置，也是降低结构含钢量的首要条件。而结构布置先天受建筑方案的制约，变动余地不大，因此要求结构设计师在方案设计阶段就要参与其中，通过与建筑专业及甲方的沟通洽商，在方案确定初期即对平面布置、竖向布置、隔墙材料以及外檐线角等方面提出符合结构专业意愿的建议和要求，从而为后期结构电算及施工图设计阶段降低结构含钢量打好先天基础。[2]
2.1建筑平面布置应力求简单，规则，对称，减少偏心
不应采用严重不规则的平面布置，以减少水平地震作用及风荷载作用下的扭转影响，进而减少受力钢筋用量；建筑平面长宽比不宜过大，否则极易造成结构在两主轴方向刚度差异过大，进而导致抗侧力构件受力不均，造成钢筋浪费；楼板开洞不宜过大，楼板开大洞不仅损害建筑物的整体受力性能，同时造成洞口周边楼板构造钢筋的增加；
2.2建筑立面布置应力求规则，均匀，避免过大的外挑和收进
建筑物侧向刚度、质量、承载力及竖向抗侧力构件沿竖向应均匀收进，以避免位移角、位移比等不满足规范要求导致的用钢量增加，同时避免侧向刚度突变导致结构出现薄弱层，从而造成用钢量增加；
2.3建筑外檐线角力求简约，大方
结构专业在力求实现建筑造型效果的前提下，建议建筑专业尽量避免采用通过钢筋混凝土累积出的复杂线角，以及外挑较大的线角等对结构受力性能无益，而仅增加钢筋用量的线角；
2.4正确的荷载取值是减少含钢量的基础
无论是在竖向结构恒荷载及活荷载作用下，还是在水平地震作用下，荷载的大小都是影响结构内力，位移，周期等方面的关键；因此，合理选取荷载取值，并尽量减少结构自重，如选用轻质隔墙材料、优化楼面及屋面做法等措施，可以显著降低结构含钢量。
3结构计算阶段
现有结构计算软件均存在大量计算参数需要由结构设计师进行人工干预选取，而合理计算参数的选取是确保后续计算结果正确性的必要保证，因此需要慎重选取合理、合规的计算参数，在保证结构合理、安全的基础上避免造成钢筋的浪费。具体来说主要涉及到以下几个计算参数：
3.1周期折减系数
周期折减系数的取值直接影响到竖向构件的配筋，如果盲目折减，势必造成结构刚度过大，吸收的地震力随之增大，最后导致竖向构件的配筋随之增大；
3.2合理选取计算振型数
用来判断参与计算振型数是否满足要求的重要概念是有效质量系数，《高层建筑混凝土结构技术规程》规定B级高度高层建筑结构有效质量系数不应小于0.9，《建筑抗震设计规范》条文说明中建议有效质量系数应不小于0.9。一般当有效质量系数大于0.9时，基底剪力误差小于5%，因此满足规范要求即可没有必要过多增加振型数；
3.3偶然偏心及双向地震作用参数的选取
《高规》规定在实际工程中要求在刚性楼板假定及偶然偏心荷载作用下位移比不小于1.2时应考虑双向地震作用。而双向地震作用对结构用钢量影响显著。控制高层结构位移比不超标成为是否考虑双向地震作用的关键，也是控制钢筋用量的关键环节。
对于多层建筑，《抗规》规定凡属3.4.3条规定的平面不规则结构才考虑偶然偏心的影响，若不加区分的全部勾选此项，势必造成钢筋的浪费；[3] [4]
3.4 斜交抗侧力构件相交角
有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。考虑多方向地震对构件配筋有明显的影响，因此当相交角度不大于15°时可不干预该选项；
3.5梁柱节点刚域作用
依据《高规》5.3.4条规定计算时考虑梁柱节点刚域作用，可减少梁计算跨度，进而降低梁内钢筋用量；
3.6楼板计算采用塑性理论
较之弹性理论计算，楼板计算采用塑性理论可显著降低结构含钢量，尤其是在由内力控制配筋而非由构造控制配筋的楼板上，效果更是明显，根据实际工程测算，节省幅度可达30%；
3.7 住宅项目小房间轻质隔墙及阳台分隔墙下采用板底加筋，不采用设梁方式，可省去梁内上筋及箍筋，同时减轻结构自重，进而从整体上降低钢筋用量；同时，屋面处及地下室顶板（板厚较大处）亦可减少次梁。
3.8梁经济的配筋率为1.0%至1.5%，应尽量加大配筋率较大梁的截面或提高其混凝土标号。尤其是避免采用配筋率≥2.0%的框架梁，以避免通过加大箍筋直径来满足构造要求；
此外，诸如梁刚度放大系数、梁弯矩放大系数及柱的单双偏压计算模式等设计参数均对结构含钢量有显著影响，应认真结合规范和具体工程情况进行合理选择。
4施工图设计阶段
进入施工图设计阶段，由于结构荷载、构件断面及计算参数等均已确定，计算结果唯一输出，在根据输出结果及平法施工图集绘制施工图的过程是进行含钢量控制的最后关卡，具体总结出以下几条技术措施：
4.1梁、柱的归并系数要取小。严格按照计算配筋，配筋误差超筋值宜控制在5%以内。否则通过归并后虽然减少了结构工程师的工作量,，但梁配筋就会增加；
4.2地下室挡土墙采用分离式配筋。在计算地下室挡土墙过程中，往往固端配筋较大，而跨中及简支端（或自由端）配筋很小，采用分离式配筋可在保证结构安全性的基础上显著降低结构含钢量；
4.3应合理布置剪力墙，截面取值应合理，使其配筋为构造配筋而不是内力控制配筋,这样其节点区主筋、箍筋以及墙段的水平分布筋的配筋率都可按规范规定的最小配筋率配置；
4.4住宅项目相邻跨梁底筋直径应尽量相同或有一部分相同，方便底筋拉通，避免或减少需锚固筋的数量，该项技术措施在实际操作中往往需要兼顾考虑相邻跨梁底筋计算面积，进而达到降低钢筋用量的目的；
4.5 构造钢筋（如梁腰筋、板内分布钢筋）可通过采用低强度钢筋的方法来降低钢筋费用；
通过以上几条措施可以看出，在施工图设计阶段，主要通过施工图表达手法以及合理确定构造措施的手段来达到控制结构含钢量的目的，前者不能逾越的准则就是计算输出结果，而后者则可由结构设计师灵活把握。
5结论
通过以上内容我们可以看出，很多的技术措施可以达到降低含钢量这一目的，但是所有措施的前提条件是保证结构的安全性；因此，作为结构设计师，我们要在深刻理解规范条文的基础上不断优化设计，进而设计出即安全又经济的建筑物。
6参考文献
阙光奇. 浅谈降低结构钢筋含钢量的方法[J].沿海企业与科技.第6期,2008年6月.
何湘. 多层框架结构设计降低含钢量的一些措施[J].建筑技术.第38卷第11期,2007年11月.
JGJ 3-2010 《高层建筑混凝土结构技术规程》.
GB 50011-2010 《建筑抗震设计规范》.
关键词：含钢量，方案布置，计算参数，构件设计，构造措施
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1概述
研究表明，设计费一般仅相当于建设工程总造价的1%左右，但正是这1%的费用对投资的影响却高达75%以上。因此对设计部门的严格控制就成为了开发商控制开发成本的一个重要手段，具体来讲就是“限额设计”，所谓“限额设计”既按照批准的投资估算限制扩初设计，按照批准的扩初设计总概算限制施工图设计。各专业在保证使用功能的前提下，按照分配到的投资额度控制设计，严格控制扩初设计，结构计算（针对于结构专业存在）及施工图设计，以保证投资额度不被突破。反映到结构专业上就是在满足现有要求的前提下如何控制结构含钢量。[1]
由上述内容可知，控制结构含钢量主要分为三个阶段，分别为扩初设计阶段，结构计算阶段以及施工图设计阶段，其中结构计算贯穿于扩初设计阶段及施工图设计阶段。笔者结合近年来工程设计所得的经验方法，总结出下述技术措施，在这里与业内同行进行交流探讨。
2扩初设计阶段
扩初设计又称之为初步设计，是对初步设计进行细化的一个过程。 鉴于设备专业在扩初阶段对结构专业制约较之建筑专业要小得多，故本文在该部分主要针对建筑及结构专业进行探讨。
结构设计师所孜孜以求的合理结构布置，也是降低结构含钢量的首要条件。而结构布置先天受建筑方案的制约，变动余地不大，因此要求结构设计师在方案设计阶段就要参与其中，通过与建筑专业及甲方的沟通洽商，在方案确定初期即对平面布置、竖向布置、隔墙材料以及外檐线角等方面提出符合结构专业意愿的建议和要求，从而为后期结构电算及施工图设计阶段降低结构含钢量打好先天基础。[2]
2.1建筑平面布置应力求简单，规则，对称，减少偏心
不应采用严重不规则的平面布置，以减少水平地震作用及风荷载作用下的扭转影响，进而减少受力钢筋用量；建筑平面长宽比不宜过大，否则极易造成结构在两主轴方向刚度差异过大，进而导致抗侧力构件受力不均，造成钢筋浪费；楼板开洞不宜过大，楼板开大洞不仅损害建筑物的整体受力性能，同时造成洞口周边楼板构造钢筋的增加；
2.2建筑立面布置应力求规则，均匀，避免过大的外挑和收进
建筑物侧向刚度、质量、承载力及竖向抗侧力构件沿竖向应均匀收进，以避免位移角、位移比等不满足规范要求导致的用钢量增加，同时避免侧向刚度突变导致结构出现薄弱层，从而造成用钢量增加；
2.3建筑外檐线角力求简约，大方
结构专业在力求实现建筑造型效果的前提下，建议建筑专业尽量避免采用通过钢筋混凝土累积出的复杂线角，以及外挑较大的线角等对结构受力性能无益，而仅增加钢筋用量的线角；
2.4正确的荷载取值是减少含钢量的基础
无论是在竖向结构恒荷载及活荷载作用下，还是在水平地震作用下，荷载的大小都是影响结构内力，位移，周期等方面的关键；因此，合理选取荷载取值，并尽量减少结构自重，如选用轻质隔墙材料、优化楼面及屋面做法等措施，可以显著降低结构含钢量。
3结构计算阶段
现有结构计算软件均存在大量计算参数需要由结构设计师进行人工干预选取，而合理计算参数的选取是确保后续计算结果正确性的必要保证，因此需要慎重选取合理、合规的计算参数，在保证结构合理、安全的基础上避免造成钢筋的浪费。具体来说主要涉及到以下几个计算参数：
3.1周期折减系数
周期折减系数的取值直接影响到竖向构件的配筋，如果盲目折减，势必造成结构刚度过大，吸收的地震力随之增大，最后导致竖向构件的配筋随之增大；
3.2合理选取计算振型数
用来判断参与计算振型数是否满足要求的重要概念是有效质量系数，《高层建筑混凝土结构技术规程》规定B级高度高层建筑结构有效质量系数不应小于0.9，《建筑抗震设计规范》条文说明中建议有效质量系数应不小于0.9。一般当有效质量系数大于0.9时，基底剪力误差小于5%，因此满足规范要求即可没有必要过多增加振型数；
3.3偶然偏心及双向地震作用参数的选取
《高规》规定在实际工程中要求在刚性楼板假定及偶然偏心荷载作用下位移比不小于1.2时应考虑双向地震作用。而双向地震作用对结构用钢量影响显著。控制高层结构位移比不超标成为是否考虑双向地震作用的关键，也是控制钢筋用量的关键环节。
对于多层建筑，《抗规》规定凡属3.4.3条规定的平面不规则结构才考虑偶然偏心的影响，若不加区分的全部勾选此项，势必造成钢筋的浪费；[3] [4]
3.4 斜交抗侧力构件相交角
有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。考虑多方向地震对构件配筋有明显的影响，因此当相交角度不大于15°时可不干预该选项；
3.5梁柱节点刚域作用
依据《高规》5.3.4条规定计算时考虑梁柱节点刚域作用，可减少梁计算跨度，进而降低梁内钢筋用量；
3.6楼板计算采用塑性理论
较之弹性理论计算，楼板计算采用塑性理论可显著降低结构含钢量，尤其是在由内力控制配筋而非由构造控制配筋的楼板上，效果更是明显，根据实际工程测算，节省幅度可达30%；
3.7 住宅项目小房间轻质隔墙及阳台分隔墙下采用板底加筋，不采用设梁方式，可省去梁内上筋及箍筋，同时减轻结构自重，进而从整体上降低钢筋用量；同时，屋面处及地下室顶板（板厚较大处）亦可减少次梁。
3.8梁经济的配筋率为1.0%至1.5%，应尽量加大配筋率较大梁的截面或提高其混凝土标号。尤其是避免采用配筋率≥2.0%的框架梁，以避免通过加大箍筋直径来满足构造要求；
此外，诸如梁刚度放大系数、梁弯矩放大系数及柱的单双偏压计算模式等设计参数均对结构含钢量有显著影响，应认真结合规范和具体工程情况进行合理选择。
4施工图设计阶段
进入施工图设计阶段，由于结构荷载、构件断面及计算参数等均已确定，计算结果唯一输出，在根据输出结果及平法施工图集绘制施工图的过程是进行含钢量控制的最后关卡，具体总结出以下几条技术措施：
4.1梁、柱的归并系数要取小。严格按照计算配筋，配筋误差超筋值宜控制在5%以内。否则通过归并后虽然减少了结构工程师的工作量,，但梁配筋就会增加；
4.2地下室挡土墙采用分离式配筋。在计算地下室挡土墙过程中，往往固端配筋较大，而跨中及简支端（或自由端）配筋很小，采用分离式配筋可在保证结构安全性的基础上显著降低结构含钢量；
4.3应合理布置剪力墙，截面取值应合理，使其配筋为构造配筋而不是内力控制配筋,这样其节点区主筋、箍筋以及墙段的水平分布筋的配筋率都可按规范规定的最小配筋率配置；
4.4住宅项目相邻跨梁底筋直径应尽量相同或有一部分相同，方便底筋拉通，避免或减少需锚固筋的数量，该项技术措施在实际操作中往往需要兼顾考虑相邻跨梁底筋计算面积，进而达到降低钢筋用量的目的；
4.5 构造钢筋（如梁腰筋、板内分布钢筋）可通过采用低强度钢筋的方法来降低钢筋费用；
通过以上几条措施可以看出，在施工图设计阶段，主要通过施工图表达手法以及合理确定构造措施的手段来达到控制结构含钢量的目的，前者不能逾越的准则就是计算输出结果，而后者则可由结构设计师灵活把握。
5结论
通过以上内容我们可以看出，很多的技术措施可以达到降低含钢量这一目的，但是所有措施的前提条件是保证结构的安全性；因此，作为结构设计师，我们要在深刻理解规范条文的基础上不断优化设计，进而设计出即安全又经济的建筑物。
6参考文献
阙光奇. 浅谈降低结构钢筋含钢量的方法[J].沿海企业与科技.第6期,2008年6月.
何湘. 多层框架结构设计降低含钢量的一些措施[J].建筑技术.第38卷第11期,2007年11月.
JGJ 3-2010 《高层建筑混凝土结构技术规程》.
GB 50011-2010 《建筑抗震设计规范》.