摘要：建筑物设计阶段的钢材使用量和建筑物抗震性、建筑物建设成本等方面都有紧密的联系，在设计阶段要想控制好钢材的使用量，那么就需要认识到建筑结构方面设计方案对于钢材使用量的影响，并在此基础上通过相应措施做好钢材使用的控制。本文就建筑结构设计中控制用钢量的方法及其意义进行了分析。
关键词：建筑施工；钢结构；钢量控制
在现代建筑设计以及施工之中，钢材已经成为必不可少的构成材料，通过钢材的使用能有效的强化建筑结构的稳定性、提升建筑物的使用寿命，但与此同时在建筑工程之中大量的使用钢材会显著的增加项目的建设成本，不利于施工单位的发展，更为重要的是现代建筑物之中出现了大量高层建筑物，在建筑高度不断提升的情况下，也就对建筑物的自重有了要求。所以在无论从施工成本还是在建筑物安全的角度出发，都需要施工单位能控制好建筑物之中钢材的使用量。
1.建筑结构方面设计方案对于钢材使用量的影响
1.1平面对称、均匀性对钢材使用量的影响
在在建筑物之中，建筑物的平面结构对于建筑物所使用的钢材量影响比较大，如果建筑物设计中的平面结构比较规则，那么就可以在一定程度上节约钢材的使用量，但是现阶段的建筑为了能表西出各个地区的特有文化或者一些企业为了展现自身的理念，所以也就使得建筑的外形方面有时候会表现出不规则的凹凸性状，这样也就大大的增加了建筑物的钢材使用量。其次，现代社会一部分的人具有极高的经济实力，所以在住宅的选择上倾向于大户型住宅，进而也使得建筑行业发展之中出现了大量大面积的建筑物，在进行这一类建筑物建设的时候，往往要消耗大量的钢材。最后，在建筑物平面结构之中钢材使用量的多少，不仅和建筑的外形结构、居民舒适度有着紧密的联系，同时平面结构之中钢材的使用量还影响着建筑的抗震性，需要设计人员在设计时候充分的考虑到各方面影响因素，从而科学进行设计。
1.2竖直方向上高宽比对于钢材使用量的影响
在进行建筑物设计的过程中，建筑物在竖直高度上相关影响因素对于建筑物钢材使用量的影响也是极大的。现代的住宅和过去相比，无论是建筑面积还是建筑高度等方面都有了显著提升，这种情况在为人们提供了更多舒适的同时，也为建筑物的按全文稳定性提出了更高的要求，在现阶段设计人员为了能保证建筑物具有良好的稳定性，往往会在适当的建筑高度之中增加钢材的使用量，以达到强化建筑在抗震性能方面以及抗风方面的性能，现代的设计人员一直在建筑物安全和钢材使用量之间探寻平衡点，是两方面的影响因素都能得到满足。
1.3建筑物总高度对于钢材使用量的影响
在现代的建筑之中高层类型的建筑物已经屡见不鲜，而高层类型的建筑物在开展建筑施工的时候，不仅需要设计人员考虑到高度方面的影响因素，同时也需要设计人员考虑到由于建筑物高度方面变化所引发出来的在建筑物抗震性能、抗风性能、居民舒适度方面的变化。另外，我国为了保证建筑物的安全质量，对建筑的高度以及相应的钢筋使用量进行规定。如果建筑的建筑高度在的八十米以下，那么需要建筑物的抗震等级为三级；而当建筑的建筑高度升高了之后，那么建筑物的综合性能也要随之提升，尤其是建筑物的抗震性能方面需要提升一个抗震等级，也就是说建筑高度在八十米以上的建筑要保证建筑物的抗震等级在二级，进而也就需要建筑物在设计以及实际的建设过程中使用更多的钢材。
2.常见结构设计中控制含钢量的措施
2.1剪力墙配筋控制
首先必须是结构合理布置，那么边缘构件的配筋通常采用构造配筋。其次边缘构件分为加强部位和非加强部位两类，前者必须按约束边缘构件配筋，后者则按构造边缘构件配筋。不管是节点区还是其余墙段，前者的配筋量均远大于后者，因此在结构设计中严格区分抗震墙的加强部位和非加强部位，对钢筋用量而言是具有很大意义的，而随意扩大抗震墙的加强部位肯定会增加用钢量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆抗震墙如能合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是内力控制配筋而是构造配筋，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。
2.2柱配筋控制
设计中应通过混凝土强度等级的合理确定来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，此时柱主筋就可以按规定的最小配筋率或比其略高的配筋率选择主筋规格；至于柱箍筋的体积配筋率，由公式可以看出，采用高强度钢筋比低强度钢筋更可节省用钢量。
2.3梁配筋控制
梁配筋大多由内力控制，但仍有小部分由最小配筋率控制。从梁主筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可以看出，要使梁的用钢量不太高，一是混凝土强度等级不宜过高，二是采用高强度钢筋，前者不仅可降低最小配筋率，更重要的是有利于作为受弯构件的梁的抗裂性能。对截面宽度较小的梁，当配筋量较大时往往需要放2～3排钢筋，无疑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，尤其是梁截面高度不太大时，以达到节省钢筋的目的。梁承受集中荷载处要配置附加横向钢筋。
2.4楼板配筋控制
现浇混凝土楼板的厚度通常在100或以上，在此条件下宜将板跨增大，使其配筋为内力控制而非构造配筋，按此结果楼板配筋只有采用高强钢筋才能达到节省用钢量的目的。对于大跨度双向板，由于板底不同位置的内力存在差异，设计中不宜以最大内力处的配筋贯通整跨和整宽。为了节省用钢量，一般应分板带配筋，其次当板底筋间距为100或150时，不需将每根钢筋都伸入支座，其中约半数钢筋可在支座前切断。当板面需要采用贯通面筋时，贯通筋的配筋通常不需也不宜超过规定的最小配筋率，支座不足够时再配以短筋，这样既符合规范规定又可节省用钢量。
2.5构造钢筋控制
按照理论来说，当构件的配筋按照规范要求的最少配筋率来配置钢筋是最经济的，然而由于各种条件限制，对于不同类型的构件是难于实现的的。故各构件经济的配筋率如下：板配筋率控制0.25～0.5%；梁构件配筋率控制0.5～1.2%；柱、剪力墙属受压或偏心受压构件，其配筋一般由构造控制，在满足最小配筋率基础上，适当提高配筋率即可；基础等以冲切、抗剪控制的混凝土构件，满足受力及最小配筋率即可。
2.6以结构优化设计来减少墙的数量控制钢筋用量
在建筑结构布置时。应注意适当减少剪力墙的布置数量。而对于剪力墙暗柱箍筋形式设计时.应尽量避免重叠.因重叠部分不计人体积配箍率。当约束边缘构件小箍筋采用封闭箍。构造边缘构件在剪力墙高度2，3以上（从地面算起）采用封闭箍和拉筋间隔放置。纵向钢筋可选两种直径.“角部”放置较大直径钢筋。例如连体方案建筑由于连接部位采用大开间剪力墙布置.减少了剪力墙的数量.在满足规范限定指标的情况下可减少含钢量。
3.结束语
控制含钢量对结构工程师而言，就必须全方位考虑，宏观上给予定性掌握，微观上给予定量控制。首先，结构方案布置和勾结案截面选择阶段，在满足结构和构件受力变形合理的前提下要有利于节约用钢量；其次在构件具体配筋阶段，在满足规范对构件的配筋构造要求前提下，科学合理地对钢筋规格作出选择，以达到节省用钢量为目标。
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论文作者:胡骏豪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：建筑物论文; 钢材论文; 钢筋论文; 构件论文; 建筑论文; 使用量论文; 高度论文; 《基层建设》2017年第9期论文;