伴隨著經濟危機的加劇，房地產商緊縮銀根，力求處處節約，對于設計，也越來越多的要求其經濟，從而來控制建造成本，來達到節約資金的目的。那么從結構設計的角度出發，怎樣可以做到節約呢？通過對住宅類建筑的大量分析可以得出：房地產商建造的絕大多數是混凝土結構，而混凝土結構中鋼筋又是最值錢的，所以設計者可以在滿足規范的前提下，通過控制混凝土中鋼材的含量，使之在一個比較經濟的區間內，這樣，鋼筋用量少了，造價就自然降低了。經過大量的計算，以某小區為例，設計人員通過大量使用HRB400級鋼筋，最終預算的結果是：地面以上每平方米總用鋼量62.1kg，其中墻體42.1 kg、梁 10.2 kg、板 9.8 kg，分別占到地面以上總鋼筋量的67.8%、16.4%和15.8%，所以，要節省地面以上鋼筋可以從墻配筋、梁配筋以及板配筋這三個方面入手。本文從控制樓板中鋼筋含量入手，向設計人員介紹在樓板中使用HRB400級鋼筋，從而達到了節約成本的目的。

 

    《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）4.2.1條條文解釋：“本規范在鋼筋方面提倡用HRB400級鋼（即新Ⅲ級）鋼筋作為我國鋼筋混凝土結構的主力鋼筋”；2008年汶川地震以后，《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001（2008版））3.9.3.1條明確：“普通鋼筋的強度等級，縱向受力鋼筋宜選用符合抗震性能指標的HRB400級熱軋鋼筋”。那什么是HRB400級鋼筋呢？HRB400級鋼筋是通過微合金化和穿水工藝提高鋼筋的強度、改善綜合性能。因此HRB400級鋼筋強度高、力學性能優異、焊接性能優良、強屈比不小于1.25。強度標準值f_yk=400N/mm²，抗拉強度設計值f_y=360 N/mm²。

 

    2.1 經濟性分析

    在設計中對于板中鋼筋等級的選取，對于很多設計者來說習慣于使用HPB235級鋼筋，但若進行分析對比的話，會發現使用HRB400級鋼筋比HPB235級鋼筋要節省。因為住宅類結構設計中，樓板的板塊劃分都不太大，這時板的鋼筋大多是構造鋼筋，由最小配筋率控制。而最小配筋率和鋼筋的等級直接相關。比較一下就會發現，混凝土等級一致的情況下HPB235級鋼筋和HRB400級鋼筋差異明顯。

 

    以混凝土強度等級為C25，板厚h=100mm和h=120mm為例：

    HPB235級鋼筋時：ρ_min ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.27%} ＝ 0.27%

    HRB400級鋼筋時：ρ_min ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.16%} ＝ 0.20%

    住宅結構中大部分板厚為100mm和120mm。

    h=100mm時，每米用鋼量：HPB235鋼筋：A_sⅠ=1000×100×0.27%=270 mm²

    HRB400鋼筋：A_sⅢ=1000×100×0.20%=200 mm²

    h=120mm時，每米用鋼量：HPB235鋼筋：A_sⅠ=1000×120×0.27%=324 mm²

    HRB400鋼筋：A_sⅢ=1000×120×0.20%=240 mm²

    （270-200）/270=（324-240）/324=25.93%。

 

    通過計算可以得出HPB235級鋼筋比HRB400級鋼筋在用量上要多將近26%，而根據目前市場鋼筋價格的分析，二者差價約為6%，相比之下使用HRB400級鋼筋相對要經濟的多。以上只是考慮了等強代換，忽略了裂縫寬度、鋼筋直徑限制等因素，因此鋼筋用鋼量節省率可能偏大，但綜合各種有利不利條件使用HRB400新三級鋼筋同一、二級鋼筋相比，鋼筋用鋼量應節省14％左右。

 

    而對于較大板塊，如客廳板塊，其計算長度多在3.9、4.2米，配筋基本為計算配筋。以混凝土強度等級為C25，板厚h=120mm，恒荷載4.5kN/m²，活荷載2.0 kN/m²，尺寸4.2m×6.0m的四周簡支板為例：

 

    HPB235級鋼筋，板底受力方向每米用鋼量：

    M=（1.2×4.5+1.4×2）×4.2/8=10.6 kN ·m，A_sⅠ=529.14 mm²，構造配筋為：324 mm²；

    HRB400級鋼筋，板底受力方向每米用鋼量：

    M=（1.2×4.5+1.4×2）×4.2/8=10.6 kN ·m，A_sⅢ=378.76 mm²，構造配筋為：240 mm²

    均取用計算配筋，（529.14-378.76）/529.14=28.4%。

 

    使用HPB235級鋼筋比HRB400級鋼筋在用量上要多將近28.4%，所以 HRB400級鋼筋更經濟性。又根據公式，鋼筋的計算面積（As）和鋼筋強度的設計值（fy）成反比，HPB235級鋼筋fy=210N/mm² ，HRB400級鋼筋fy=360N/mm²，所以板配筋中受力控制時使用HRB400級鋼筋優勢很明顯。

 

    2.2 裂縫分析

    通過構造計算和強度計算，可以得出HRB400級鋼筋經濟性好。那么作為設計，二者在裂縫方面又有什么差異呢？

 

    經過比較我們可以發現，二者的裂縫都滿足《混凝土結構設計規范》GB50010-2002表3.3.4中“環境類別為一類，裂縫控制等級為三級，裂縫最大寬度小于0.3mm”的要求。所以在板塊不大的情況下，使用HRB400級鋼筋是滿足板的裂縫計算的要求的，但應注意偏大板塊的板塊上部裂縫。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)