摘要：本文作者分析介紹了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響鋼筋含量的宏觀因素和微觀因素，提出了優(yōu)化的措施。
關(guān)鍵詞：建筑；鋼筋；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計
中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中要做到節(jié)省用鋼量，就必須全方位行動，宏觀上給予定性掌握，微觀上給予定量控制。首先，在建筑體型滿足使用功能的前提下，要為結(jié)構(gòu)合理布局創(chuàng)造條件；其次，結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)件截面選擇在滿足結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力變形合理的前提下要有利于節(jié)約配筋量；最后，在構(gòu)件具體配筋上，在滿足規(guī)范對構(gòu)件的配筋構(gòu)造要求前提下以節(jié)省用鋼量為目標，要仔細推敲，科學合理地對鋼筋規(guī)格作出選擇。
1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響鋼筋含量的宏觀因素
1.1 建筑物的體形是否合理
建筑物的平面長度在不設(shè)縫的前提下不能超長，超長建筑由于必須考慮混凝土的收縮應力和溫度應力，鋼筋含量會相應增大；建筑物的平面長寬比不能過大，由于兩主軸方向的整體剛度相差較大，在水平力作用下兩個方向構(gòu)件的受力不均勻，會使單位面積的含鋼量增大；建筑物豎向高寬比不能過大，高層建筑高寬比過大的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性差，為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，必須設(shè)置抗側(cè)力構(gòu)件來提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使得鋼筋用量增加；建筑物的立面形狀應規(guī)整和均勻，立面上外挑和內(nèi)收多，用鋼量就會增大；建筑物平面形狀也應規(guī)整，盡量減少凸凹，反之單位面積的鋼筋含量也會加大。
1.2 建筑物的柱網(wǎng)尺寸是否均勻合理
建筑物柱網(wǎng)的絕對尺寸及其疏密程度直接影響到樓蓋、梁板的結(jié)構(gòu)布置。柱網(wǎng)大的樓蓋用鋼量較多，反之雖較少，但同時因柱數(shù)增多而使柱構(gòu)件用鋼量增加。柱網(wǎng)尺寸較均勻一致不僅使結(jié)構(gòu)受力合理，而且其用鋼量要比柱網(wǎng)疏密不一的要節(jié)省。
1.3 建筑物的層高對含鋼量的影響
對于高層建筑而言，不能肯定層高對用鋼量的影響究竟有多大。就柱的箍筋而言，總高度相同的建筑物層高較小（即層數(shù)較多）的配筋量較多，但按單位面積攤銷后的鋼筋含量可能反而更少。至于跨層柱，由于其受力的復雜性以及截面較大，用鋼量一般比正常層高的柱要多。
2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響鋼筋含量的微觀因素
影響建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋含量的微觀因素主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體操作上。首先是結(jié)構(gòu)布置，其次是構(gòu)件的配筋構(gòu)造。
2.1豎向構(gòu)件布置
有關(guān)柱網(wǎng)大小和疏密，基本上在建筑方案階段已經(jīng)確定，抗震墻的合理數(shù)量及合適位置一般也在結(jié)構(gòu)工種介入方案設(shè)計過程中得到確定。結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體操作就是合理地確定墻柱截面。墻柱一般是壓彎構(gòu)件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構(gòu)造配筋，因此在其混凝土強度等級合理取值且滿足軸壓比要求的前提下，墻柱截面不宜過大，否則用鋼量將隨其截面的增大而增加。
柱截面種類不宜太多是設(shè)計中的一個原則，在柱網(wǎng)疏密不均的建筑中，某根柱或為數(shù)不多的若干根柱由于軸力大而需較大截面，而建筑考慮便于裝修則希望柱截面相同，此時如將所有柱截面放大以求其統(tǒng)一，勢必增加用鋼量。合理的做法應是對個別柱位的配筋采用加芯柱，加大配筋率甚至加大主筋配筋率或配以勁性鋼筋以提高其軸壓比，從而達到控制其截面尺寸的目的。
利用豎向交通井道而形成的剪力墻筒體，其外圍墻體對結(jié)構(gòu)剛度的貢獻最大，而內(nèi)部墻體則貢獻甚微。在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度的前提下，筒體內(nèi)部的剪力墻不宜過多、過厚、過于零碎，否則會增加該部位墻體用鋼量且對結(jié)構(gòu)無大作用。從施工角度看，剪力墻形成的筒體越是完整劃一，施工就越方便。
2.2水平構(gòu)件布置
建筑的水平構(gòu)件通常指的是樓層梁板構(gòu)件，其布置原則首先是受力傳力合理，其次是使用效果良好，最后才是用鋼量的節(jié)省，設(shè)計中不能本末倒置。對于公共建筑的樓層，如結(jié)構(gòu)單元兩向主軸尺寸相近，則以兩向井字次梁布置；如兩向主軸尺寸相差甚大，則區(qū)分主、次框架，以主、次梁樓蓋布置，其中板跨控制在3m左右，板厚取100mm。對于住宅建筑，在3.0～4.5m正常開間情況下，樓板厚度為100～120mm，應盡量增大板跨，而沒必要也不應凡遇隔墻就設(shè)梁。當采用高強鋼筋時，應使板的配筋由內(nèi)力控制而非按構(gòu)造配筋，否則將得不償失。當板跨小、布梁多時用鋼量肯定會增多，而且可能使樓面荷載多次傳遞，造成受力不合理。以樁為基礎(chǔ)的地下室底板，采用梁板結(jié)構(gòu)要比采用平板式結(jié)構(gòu)更能節(jié)省用鋼量，這里所說的“梁板結(jié)構(gòu)”僅指柱網(wǎng)為整間大板的結(jié)構(gòu)，如果柱網(wǎng)中添加了次梁，則不僅使施工更為復雜，而且還會增加鋼筋用量。
當前流行的大面積客廳，其空間面積達40～60平方米甚至更大，如此板塊采用普通混凝土平板，即使施加了預應力，其用鋼量也會較多，其主要原因是板的跨度和自重均較大。大跨度由使用功能決定而無法改變，要節(jié)省用鋼量，只能往“自重”上考慮，即改變樓板的結(jié)構(gòu)形式。采用現(xiàn)澆雙向空心樓板以及加輕質(zhì)填充塊的雙向密肋樓板都是可以考慮的途徑。
2.3 構(gòu)件的配筋構(gòu)造
由于設(shè)計規(guī)范中有明確具體的規(guī)定，故設(shè)計中通常都不應違反，但在符合規(guī)范規(guī)定的前提下，仍有不少設(shè)計技巧能達到節(jié)省用鋼量的目的。
2.3.1柱
設(shè)計中應通過混凝土強度等級的合理確定來控制其截面尺寸和軸壓比，使絕大部分柱段都是構(gòu)造配筋而非內(nèi)力控制配筋，此時柱主筋就可以按規(guī)定的最小配筋率或比其略高的配筋率選擇主筋規(guī)格；柱箍筋的配筋則采用高強度的鋼筋更可節(jié)省用鋼量。結(jié)構(gòu)頂層邊柱尤其是抽掉中柱的大跨度邊柱，往往是大偏心受壓，其主筋配筋量由內(nèi)力控制且都較大，為了降低配筋率來節(jié)省用鋼量，通常采用改變柱豎向形狀的方法加大柱頂截面來控制配筋。如仍無法承擔其所受的彎矩，有時可將梁柱節(jié)點設(shè)計成簡支，使柱中心受壓或小偏心受壓，此時的邊柱不必改變豎向形狀且截面可較小。
2.3.2梁
配筋大多由內(nèi)力控制，但仍有小部分由最小配筋率控制。要使梁的用鋼量不太高，一是混凝土強度等級不宜過高，二是采用高強度鋼筋，前者不僅可降低最小配筋率，更重要的是有利于作為受彎構(gòu)件的梁的抗裂性能。截面寬度較小的梁，當配筋量較大時往往需要放2～3排鋼筋，無疑將減小梁的有效高度，因此當不影響使用或建筑空間觀感時，梁寬宜略微放大，盡量布置成單排主筋，以達到節(jié)省鋼筋的目的。
跨度較大的懸臂梁，不論其承受的是均布荷載還是梁端集中荷載，其彎矩內(nèi)力都是急劇下降的，因此當面筋較多時，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是2排鋼筋均可在跨中切斷，既節(jié)省鋼筋又方便施工，是一種確實可行的方法。梁承受集中荷載處要配置附加鋼筋（加密箍筋及吊筋）。正常結(jié)構(gòu)布置的樓層梁，每一處集中荷載一般都不太大。在通常情況下，僅在梁側(cè)配置加密箍筋已經(jīng)足夠，若再加配2Φ12或2Φ14吊筋則已能承受更大的集中荷載。但設(shè)計中盲目加大吊筋直徑，既沒必要又會造成鋼材的浪費。
2.3.3樓板
前面已提及現(xiàn)澆混凝土樓板的厚度通常在100mm以上，在此條件下宜將板跨增大，使其配筋為內(nèi)力控制而非構(gòu)造配筋，同時采用較高強度的鋼筋等級以到達節(jié)省鋼筋的目的。對于大跨度雙向板，由于板底不同位置的內(nèi)力存在差異，設(shè)計中不宜以最大內(nèi)力處的配筋貫穿整垮。為了節(jié)省用鋼量，一般應分板帶配筋，其次當板底筋間距為150mm或100mm時，不需將每根鋼筋都伸入支座，其中約半數(shù)鋼筋可在支座前切斷。當板面需要采用貫通筋時，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過規(guī)定的最小配筋率，支座不夠時再配以短筋，這樣既符合規(guī)范規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。
2.3.4抗震墻
抗震墻如能合理地布置、截面合理取值，其內(nèi)力多半不是內(nèi)力控制配筋而是構(gòu)造配筋，這樣其節(jié)點區(qū)主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都可按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置。即使因建筑物的重要性等級較高而需要提高其配筋率，也應控制在較小的幅度內(nèi)，否則將大幅增加用鋼量�？拐饓χ械膲Χ呜Q向分布筋通常都不是由內(nèi)力控制，其作用主要是固定水平分布筋，防止墻面出現(xiàn)水平收縮裂縫，故其間距通常取200mm，最小直徑8mm，僅需滿足最小配筋率，不必隨意提高其配筋量。
3 結(jié)語
現(xiàn)代建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的單位面積鋼筋含量已經(jīng)是人們關(guān)注的一個重要技術(shù)指標，更是關(guān)系到建設(shè)項目的投資方經(jīng)濟效益的決定因素之一。如何在保證結(jié)構(gòu)安全和滿足設(shè)計規(guī)范的前提下節(jié)省鋼筋，是我們結(jié)構(gòu)設(shè)計人員面對的重大課題。結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響鋼筋用量的因素有宏觀和微觀兩個方面。宏觀因素是指建筑設(shè)計方案構(gòu)思時是否采用了合理的結(jié)構(gòu)體系；微觀因素是指結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)布置是否合理、構(gòu)件截面是否合適、配筋構(gòu)造是否科學等。
參考文獻：
[1] 郝世信．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊（第三版）[M]．冶金工業(yè)出版社．
[2] 李曉文．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[M]．中國建筑工業(yè)出版社．
[3]梅村魁著，中國建筑科學研究院譯．勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].
