高层建筑的含钢量

【摘要】伴随着我国经济的快速发展，城市化进程也越来越快，由于城市面积及土地的限制，城市中高层建筑的数量也越来越多，并且高层建筑的建筑结构体系及类型也变得种样繁多，高层建筑结构体系的选型是现代高层建筑设计工作中一个重要的方面，并且由于开发商为了降低开发成本，减少房屋造价，从而在房地产市场中更具竞争力。因此一般都会对混凝土结构中的含钢量进行控制，建筑设计师对建筑结构设计提出了更加严格的要求，本文主要根据高层建筑结构特点及类型，主要探讨了高层建筑结构的选型，另外还介绍了钢筋混凝土结构中含钢量的有效控制方法。

【关键词】高层建筑 含钢量

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

市场经济高速发展的情况下，建筑开发商为降低房屋造价，较以往更为重视结构含钢量。一般在设计合同内对含钢量加以限制，这就对结构设计提出了更高的要求。作为结构设计师总是希望越安全越好，但作为投资方总是希望成本越低越好。建筑结构设计原则应该是：在安全、符合现行国家规范前提下，做到经济合理。高层建筑结构体系的选型对于高层建筑施工是非常重要的，是一个长期而又复杂的过程，在设计过程中若有任何一点疏忽都有可能造成不可挽回的损失，另外也要在满足建筑规范合理要求的范围内进行的含钢量的控制，降低建筑施工成本，增加建筑的市场竞争力。结合实践经验, 就高层建筑结构设计中如何进行含钢量控制作了探讨, 提出了具体的控制措施, 指出钢筋混凝土结构要做到节省用钢量就必须从宏观上定性掌握, 微观上定量控制。

高层建筑结构特点和类型

高层建筑结构体系特点：由于高层建筑本身特点，在进行结构设计时必须要同时考虑由于风对建筑本体的作用力产生的水平载荷和自身重力而产生的垂直载荷，除此之外，根据国家相关建筑规范规定必须要有一定的抵抗地震的作用。另外在较低层次的楼层中水平载荷对建筑本体结构的影响很有限，但在高层楼层中，水平载荷和地震的作用将成为高层建筑结构体系的重要控制因素。高层建筑在建筑施工过程中，随着高度的不断增加，建筑本体中心的偏移较快，而较大的偏移量会让人感觉不舒适，并且对建筑本身也有一定的影响并造成一定的破坏，因此在高层建筑施工过程中必须要控制建筑本体的偏移量，使其在建筑规范要求的范围之内。

高层建筑结构类型：目前高层建筑结构类型主要有三种，钢结构类型、混凝土结构类型、钢和钢筋混凝土组合结构类型，每种类型都有自身特点，众所周知，高层建筑中随着用钢量的增大，开发商的开发成本就会增加。国外一些发达国家的高层建筑多采用钢结构设计，而在我国，也有一些城市开始兴起建设采用钢结构类型，但目前大多属于混凝土结构类型或者钢和混凝土的组合类型，这三种结构类型都有各自的优缺点，因此更加合理的采用钢和混凝土材料的组合结构，这种结构类型可以取长补短，得到更加经济、成本较低、建筑性能卓越的效果。

二、从常见构件设计的角度控制含钢量

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。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。即使因建筑物的重要性等级较高而需要提高其配筋率，也应控制在较小的幅度内，否则将大幅增加用钢量。

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。多层及高层住宅建筑通常由于层高不大，柱主筋完全可以每两层连接一次，既减少了竖向钢筋的接头数量，又节约了钢筋。

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（箍）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（箍）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（加密箍筋及吊筋）。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。但设计中盲目加大吊筋直径，既没必要又会造成钢材的浪费。

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。

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。

高层建筑结构体系的选型

从横向方向考虑的结构体系选型：高层建筑的体系选型由于所处地区的地理形势不同而不同，在没有地震发生或者较小型的地震发生的地区，建筑的水平载荷通常以风载荷为主，所以在这类地区应该选择能够很好的起到抗风作用的结构体系，即使建筑本体的风压体型系数越小越好，如椭圆形、圆形等，另外流线型的建筑表面和从下往上逐渐变小的锥形形状都能很好的抗风。而在对建筑体的平面进行设计时，应该采用能够均匀分布的形式，从而减轻风载荷对建筑结构内部的扭转变形。而在地震较为活跃的地带建设的高层建筑。

梁含钢量的控制措施：在对高层建筑的梁进行施工时，由于梁是建筑的重要组成部分，因此大多都是由内力进行控制，但是还是有些部分采用的是最小的配筋箍，为了降低梁的钢筋使用量，我们通常可以采用的措施有：高层建筑施工过程中砼强度等级应该在适宜水平，不能太低也不能太高；可以选用强度较大的钢筋，这种钢筋不仅仅可以减少最小配筋率，还可以有效的提高作为受弯力载荷较大的梁的抗裂性能。在建筑施工中，由于设计过程的需要，总会出现一些跨度较大的悬臂梁，不管它是在承受着梁两端的集中载荷还是均匀分布在梁上面的均布载荷，梁的弯矩力都是下降很快的。

四、结束语

总之，高层建筑结构体系的选型对于高层建筑施工是非常重要的，是一个长期而又复杂的过程，在设计过程中若有任何一点疏忽都有可能造成不可挽回的损失，另外也要在满足建筑规范合理要求的范围内进行的含钢量的控制，降低建筑施工成本，增加建筑的市场竞争力。

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