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控制含钢量须从宏观上定性掌握,有合理的建筑方案,合理的电算计算参数,在确保结构方案尽可能合理的前提下,从微观上定量控制,对各结构构件进行精细化设计,采用适度的构造措施.只有深刻理解规范条文,结合当前时代的社会情况,不断优化建筑结构设计,才能做出安全合理又经济美观的建筑.
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.
多高层钢筋混凝土住宅建筑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.以下从几个方面来简述在实际工程中减少含钢量行之有效的措施.
1.合理的建筑方案
结构设计人员应积极介入建筑方案的设计过程,提醒方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制.一般结构体系的不规则主要受建筑方案不规则的影响,主要表现为平立面形状及竖向构件的连续性等方面.影响建筑物结构用钢量的宏观因素,首先是建筑物的体型（平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等）,其次是柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等.优化建筑方案换言之选择适合的结构类型,这是问题的关键所在,其实这一步是建筑与结构的综合体现.一个经济性较高的工程,一开始就决定在建筑的方案里面了.
2.合理输入电算计算参数,合理控制规范要求的各项指标
目前国内使用较为普遍的电算软件SATWE,有大量的参数需要用户自定,这些参数的确定直接影响着含钢量的变化,因此,必须弄清楚每个参数的内在核心意义,才能正确地选择.如周期折减系数、梁弯矩放大系数、梁刚度放大系数及各项地震录入信息.透彻理解《抗规》、《高规》、《高规补充规定》中提出的各项重要指标性要求,如六项比值指标：轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比和刚重比,各项指标都存在间接或者直接的联系,是结构布置合理与否的真实反映；过刚或过柔的结构也是不合理的,过刚的结构换言之就是结构将吸收过多的地震力,代价就是用构件来抗力,也就是含钢量会增加.而过柔结构本来就是不符合结构稳定性的要求了,所以结构的合理性原则就是平衡和恰到好处.对于计算结果要进行认真分析,不能拿来就用.对个别计算结果明显不合理的部分,要采用多种计算方法或力学概念去分析,然后按照合理的计算结果和构造再进行配筋.
3.从常见构件设计的角度控制含钢量
3.1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.
3.2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.
3.3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.
3.4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.
3.5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.
按照现行规范规定,构件最小配筋率与混凝土强度和钢筋强度有关.对于构造钢筋而言,选用HRB400级钢筋可大大降低最小配筋率,尤其在楼板配筋中体现的更加充分.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,可以大大降低钢筋耗钢量,对钢筋加工、绑扎、施工周期都有很大的益处.推广使用HRB400级钢筋并不是浪费,而是充分利用钢筋的高强度,降低钢筋含量,节省成本的一种举措.故建议于结构设计过程中多采用HRB400钢筋,可大大降低结构的含钢量.
4.结语
美国抗震专家MarkFintel说过,一个国家的抗震政策（体现在规范上）,实际上是一个国家的政府愿意为他的人民在抗震方面投多少保险.所以国家富了,可多投些保险费,穷国只能适当少投.中国并非一个富有的国家,所以在某种程度抗震投入上来说相对于美国是应该减少或者是持平的.这是新时期建设对结构设计工作者提出新的要求,我们必须在确保设计满足结构安全,满足国家规范,尽可能合理的前提下,再对各结构构件进行精细化设计,使结构用钢量尽量控制在一个经济合理的范围内.