关键词： 混凝土； 结构设计； 规范修订； 安全度；
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
前言
本文主要介绍了《混凝土结构设计规范》修订的指导原则，以及相关的新增和重大改进的主要内容。从修订内容看，逐步提高了结构的安全度，同时有效地促进了高强度钢筋的应用。本文将自己对新混凝土结构设计规范的理解以及学习心得，结合工程实践探讨新规范的相关问题。
一、混凝土结构设计新规范的优越性分析
1、新规范提高了结构安全储备。随着我国经济实力的逐年提升，与原规范对比发现，新规范显然在结构安全储备方面更加严格，所采取的设计措施均体现其目的是有效提高结构的安全储备。 主要体现在以下几方面：（1）斜截面受剪承载力公式的修改；（2）调整了混凝土结构构件纵向受力钢筋最小配筋率的要求；（3）调整混凝土柱的轴压比限值，增加了四级抗震等级柱的轴压比限值；（4）调整了混凝土柱的最小截面尺寸要求和最小配筋率的规定，增加了三级抗震等级剪力墙的相关规定，突出体现“强柱弱梁”的设计，增大底层柱，将角柱的配筋增大系数适用于各级框架等等。
2、高性能、高强度材料的应用。为贯彻“四节一环保”（节能、节地、节水、节材和环境保护）的要求，提倡应用高强、高性能钢筋，以较少钢材用量。此次规范开始推广HRB500、HRBF500钢筋的应用，同时开始淘汰 HPB235 钢筋，限制并逐步淘汰 HRB335 钢筋。这主要是考虑到现阶段欧洲常用的钢筋强度为500MPa，美国为 550MPa，而我国为400MPa，通过本次规范的修订目的显然是促进我国结构设计与国际接轨，同时也考虑到使用高强钢筋来促进我国结构设计体现节能、环保的要求。值得注意的是，通过工程实践，笔者认为虽然此次规范推广具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适用性的HRB 系列普通热轧带肋钢筋，同时也列入了采用控温轧制工艺生产的 HRBF 系列细晶粒带肋钢筋。但是, 对于 RRB 系列预热处理钢筋笔者认为应当慎用，毕竟这类钢筋由轧制钢筋经高温淬水、预热处理后提高强度，其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性都有所降低，对于设计变形性能及加工性能要求不高的构件则可适当采用。
3、促进技术进步及产业化。从本次规范修改可发现，新增了“装配式结构”章节，显然该章节的增加是根据节能、减耗、环保的要求及建筑产业化的发展，而更多的建筑工程量将转为以工厂构件化生产产品的形式制作，再运输到现场完成原位安装、连接的施工。混凝土预制构件及装配式结构将通过技术进步、产品升级而得到发展。在这方面主要是住宅在做。
二、混凝土结构设计新规范中关于裂缝与挠度计算问题分析
1、RC 结构中采用高强钢筋（HRB500，HRBF500），其用钢量一般由裂缝或变形控制，限制了高强钢筋的应用。新规范规定了裂缝计算按荷载效应的标准组合（PC） 或准永久组合（RC）并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：
其中，标准组合一般用于不可逆正常使用极限状态；频率组合一般用于可逆正常使用极限状态；准永久组合一般用在当长期效应是决定性因素时的正常使用极限状态。对钢砼构件：按荷载准永久组合，并考虑长期作用影响的效应计算。对预应力砼构件：按荷载标准组合，并考虑长期作用影响效应计算。
2、另外，对于结构挠度计算，新规范调整正常使用极限状态挠度设计的荷载组合，以及预应力构件的验算要求。由原规范3.3.2 条的“标准组合并考虑荷载长期作用影响”改为新规范 3.4.3 条“应按荷载的准永久组合，并应考虑荷载长期作用的影响”。但需注意的是“预应力混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的标准组合”。
三、混凝土结构设计新规范改进了钢筋锚固和连接的方式
本次新规范提出了 lab即基本锚固长度，取代了原先的la，而从基本锚固长度的计算公式来看，新规范的公式并没有改变，而是改变了 ft的取值，新规范提出当混凝土强度等级高于 C60 时，ft按 C60 取值，而旧规范则是当混凝土强度等级高于 C40 时，ft按 C40 取值。这主要是根据实验研究表明，高强混凝土的锚固性能被低估，原先的最高强度等级取 C40 偏于保守，其实这也是为推广高强度钢筋，如果采用原先的公式计算，高强度钢筋的基本锚固长度有些长。另外，新规范删除了原规范中锚固性能很差的刻痕钢丝，同时还提出了当混凝土保护层厚度不大于5d 时，在钢筋锚固长度范围内配置构造钢筋的要求。新规范 8.3.3 条同时补充完善了机械锚固措施的方法，相比原规范增加了末端90°弯钩、两侧贴焊锚筋以及采用螺栓锚头。第 8 章第 4 节（106 页）是钢筋的连接，其中 8.4.2 条搭接钢筋直径的限制较原规范略有减小，说明绑扎的要求严格了。同时在8.4.3 条中明确了“当直径不同的钢筋搭接时，按照直径较小的钢筋计算”。此次修改同时对受拉、受压搭接连接区段内箍筋直径、间距提出了构造要求。受拉统一取值而对受压搭接较 02 版规范要求适当严格。原先 02 版规范 9.4.5 条（117页）受压箍筋是受拉的两倍。调查研究表明，箍筋对约束受压钢筋的搭接传力更为重要，故取与受拉相同的间距。这主要是由于汶川地震的时候，柱子钢筋在搭接处破坏的比较严重，柱子虽然是受压，但是破坏的还是比较多，这次规范修改就统一了。
四、、混凝土结构设计新规范使结构构件安全性能提高
新规范考虑配筋特征值调整钢筋最小配筋率，增加安全度，同时控制大截面构件的最小配筋率。从新规范第 8.5.1 条可发现，增加了强度等级为500MPa 的钢筋，同时对于强度等级为400MPa 的钢筋，最小配筋率由原先的 0.5%提高到了0.55%，因此可见还是增加了安全度。同时给出了“对结构中次要的钢筋混凝土受弯构件，当构造所需截面高度远大于承载的需求时，其纵向受拉钢筋的配筋率”，其实这个规范是参照的我国的水工钢筋混凝土规范而来。同时新规范还调整柱的轴压比限值、最小截面尺寸、最小配筋率，适当提高了安全储备。对柱的最小截面尺寸进行了调整，要求柱子的构造截面变大，对柱子纵向受力钢筋的最小配筋率进行了调整，这张表是按照 500MPa 钢筋设置的，另外由此也看出国家想推广高强度钢筋的意图。同时新规范增加了四级抗震等级的各种框架柱、框支柱的轴压比限值（框架结构的柱轴压比限值为 0.9），显然框架结构的柱轴压比略为加严。
五、结语
混凝土结构规范已更新替换，与旧混凝土结构设计规范相比，新规范更新的内容既有混凝土结构的再设计问题和结构分析方法(弹塑性损伤本构模型、结构计算模型等)，同时也有关于温差、收缩等引起的间接作用效应及裂缝控制计算,还有钢筋综合抗力（强度、延性等）及对结构破坏的影响，以及各种配筋构造（并筋、锚固、连接、最小配筋率等）的试验研究等。本文谈了谈自己的观点和看法，可与同行共同探讨。
参考文献
Yue Lei
（北京京诚新星造纸工程技术有限公司，北京 100176）
（CERI Paper Engineering Technology Co.，Ltd，Beijing 100176，China）
摘要： 轻钢结构在工业设计中越来越多的被采用。尤其是，厂房柱采用混凝土柱、屋面梁采用H型实腹钢梁的结构形式。对于该结构形式规范还没有提出明确的规定。文章就上述问题进行初步探讨。
Abstract: Light steel has been adopted more and more in industrial design, especially, the structure with concrete column and H-section steel beam. For this structure, specification is still not clearly defined. This paper discussed these issues preliminarily.
关键词： 刚接 铰接 挠度允许值
Key words: rigid connection；hinged connection；allowable deflection
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）15-0124-01
0引言
所谓轻钢厂房是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和墙梁，以等截面或变截面的焊接“H”型截面作为梁柱，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。在我国，随着压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的引进和发展，轻钢结构体系也引起了普遍的重视。在工业建筑设计中，钢结构以其自重轻、建设周期短、适应性强、外表美观、造价低、可作大跨度、抗震性能好、现代感强、易维护等优势越来越受到建设单位的青睐，跨度也越做越大，30米以上跨度已屡见不鲜。这必将成为以后设计的主导方向。
1计算模型
混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝土柱底采用刚接（图1），多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接，钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面。
2设计的规范依据
这类结构形式显然已经超出《门规》的使用范围，且计算模型也与《门规》第4.1.2条界定的模型有明显区别，结构类型应按“单层钢结构厂房”，抗震地区且选择了地震作用计算，PKPM（STS）程序会按照《抗震规范》第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制；混凝土柱应按《混凝土结构设计规范》进行设计，满足《混凝土结构设计规范》相应要求，钢梁满足《钢规》相关要求，当采用工字形变截面梁时，屋面坡度使梁构件中必然存在轴力，由于《钢规》仅把屋面梁作为受弯构件计算，无法计算轴力对梁构件的影响，而《门规》把屋面梁作为压弯构件计算，故梁构件承载力的校核应采用按《门规》进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，这样更符合实际情况，但局部稳定应满足《钢规》和《抗震规范》的要求；在挠度控制上《钢规》和《门规》都对这类结构形式没有明确的规定，《钢规》的屋面梁挠度允许值为L/400（表A.1.1），《门规》的刚架斜梁挠度允许值为（L/180）（表3.4.2-2），如按《钢规》挠度要求进行控制，所计算的屋面梁在强度满足的情况下仍要加大梁截面来满足挠度限制要求，所得屋面梁的截面较大、用钢量也较大，通过对图2和图3的比较可以看出跨度及受力相同的屋面钢梁在满足《钢规》要求的挠度限制的条件下计算所得的屋面梁截面要比满足《门规》要求的挠度限制的条件下计算所得的屋面梁截面大很多，经统计用钢量多21%。究竟哪个控制指标更符合这种结构形式？通过咨询许多钢结构厂家的技术人员，并结合大量已完工的不同跨度该种结构形式的厂房，得出轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，故在有经验的情况下可较《钢规》的挠度控制指标（L/400）适当放宽，这样不会影响厂房的安全性和使用功能，但具体挠度控制指标还应待相关规范的详细规定。
3单榀的设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析
钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计，往往给设计结果带来不安全的隐患：
3.1 如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题；
3.2 在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题。
4结束语
综上所述，对于这种结构形式目前没有规范依据，设计者只能通过自己的经验来进行设计，如对屋面钢梁的挠度限制。在建立计算模型时，应该整体建模，以考虑钢梁同混凝土框排架的整体作用；要做到分析模型与具体的连接构造处理相统一。只有做到理论与实际的统一，才能保证设计成果的安全可靠。
参考文献：
[1]GB50017-2003钢结构设计规范[S].
[关键词]高强钢筋；地下工程结构；地上工程结构；裂缝宽控制
[中图分类号]TU393.3 [文献标识码]A [文章编号]1727-5123(2011)03-098-02
在建筑结构设计裂缝的控制措施，是根据现行的(混凝土结构设计规范)GB50010-2002规定的裂缝计算方法和相应的构造方法措施，对地下和地上结构在受弯条件下的钢筋用量进行控制。在普通砼结构中提倡使用HRB400级钢筋，作为国内钢筋砼结构的主要用钢，目的是推进在工程应用中提高钢筋强度的等级，做到减少钢材的使用量。但是在工程具体应用中，对于高强度钢筋的应用在某些条件下，是否能够达到规范所提倡的应用还是要做具体分析。所谓高强度钢筋在这里主要指的是：HRB400级和RRB400级钢筋，在此文主要是：HRB400级钢筋的使用。
1 地下工程结构钢筋用量控制
地下结构主要是指与水和土壤接触的钢筋砼结构，在一般情况下系指建(构)筑物地下室剪力墙，底板及顶板的结构体，此类结构件的受力特征主要是受弯构件或受压(弯)构件。与一般普通钢筋砼结构控制条件相同，地下结构仍然需要满足承载力极限状态和正常使用下的极限状态下的验算要求。在众多的工程实践中，地下工程结构的钢筋配置用量不受承载力极限状态控制，一般是受正常使用极限状态控制。因正常使用极限状态下的裂缝控制应该是重点控制的内容。
按照(混凝土结构设计规范)GB50010-2002规定的相关要求，一般地下结构所处的环境类别应是二类或三类环境，在此类环境中地下结构的裂缝控制等级也为三级，结构构件的最大裂缝控制的宽度值均按0.2ram考虑。GB50010-2002的规定是：对于二，三类环境类别下的墙体，其砼的最小保护层厚度为20～30mm。对于相应条件下的梁，其砼的最小保护层厚度为30～40mm；若是按现行(地下工程防水技术规范)GB50108～2001的规定，迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm(且是强制性条文)。对此可以看出不同的规范对同样是地下砼结构钢筋的最小保护层厚度，规定存在着较大差异，这也给设计取值和施工箍筋的制作带来一些不便，存在理解上的不同会产生诸多矛盾。为了确保钢筋不被很快锈蚀，设计中按50mm作为砼的保护层厚度进行分析计算。裂缝的计算方法按规范GB50010～2002中第8.1.2条规定诉方法进行，最大裂缝宽度的计算见相关规范内容。
根据规范计算式及地下结构钢筋用量控制条件，及钢筋应力水平进行对比计算，其结果见表1。
表1地下结构钢筋用量及钢筋应力计算表
从上表可以看出，不论是HRB335级钢筋还是HRB400级钢筋，在承载能力极限状态下，即达到屈服强度时，地下结构的最大裂缝的宽度均超过了规范规定的允许值，而在正常使用极限状态下的裂缝最大宽度为0.2mm，钢筋标准应力一般小于180N/mm2。也即是地下结构在以承载能力极限状态作为控制条件时，将不能满足正常使用极限状态；而满足正常使用极限状态下，一定能够满足承载能力极限状态。很明显，地下结构一般由正常使用极限状态控制设计，在此种情况下HRB335级钢筋已经满足使用要求了(即钢筋设计应力一般不超过189x1.25=225N/mm2。在此使用高强度等级钢筋没有意义也是浪费。
2 地上工程结构钢筋用量控制
这里的地上结构为地面以上一般正常情况下的普通钢筋砼梁，板构件。由于地面工程所处环境类别比地下工程要好，砼保护层厚度比地下工程薄一些，最大裂缝控制宽度要求略为放松，因此地面上结构的截面钢筋配置量，主要是由承载能力极限状态控制的，钢筋一般会达到屈服强度的，并满足承载能力极限状态下的裂缝和挠度控制的要求。也就是说基于与地下结构同样的分析考虑，地面上结构所处环境类别多数为一类，普通钢筋砼结构裂缝控制为三级，相应最大裂缝控制宽度可取0.3mm。而另一方面砼的保护层厚度一般可取20～30mm，为了便于探讨在这里将保护层厚度一律按25mm考虑。为了方便对比，计算取与地下结构相同的结构截面进行分析，所受力矩也相同。从而对地上结构的钢筋用量控制条件及钢筋应力水平进行对比计算，计算结构见表2示。
表2地下结构钢筋用量及钢筋应力计算表
从表2可以看出，对于HRB335级钢筋，在承载能力极限状态下即钢筋应力达到屈服强度，地上结构最大裂缝宽度均满足规范规定的允许值，而在正常使用极限状态下即裂缝最大宽度为0.3mm，钢筋设计应力己超过了屈服强度。由此可见对于HRB335级钢筋，只要满足承载力极限状态，则可以满足正常使用极限状态，而满足正常使用极限状态，就不一定满足承载力极限状态，因此，使用HRB335级钢筋时，一般是由承载力极限状态来控制设计的。
对于HRB400级钢筋，在承载力极限状态下，即钢筋应力达到屈服强度时，地上结构的最大裂缝宽度均超过了规范规定的允许值，而在正常使用极限状态下的裂缝最大宽度为0.3mm，钢筋的设计应力还有很大的富裕量。显然对于HRB400级钢筋，在满足承载力极限状态时，会不能满足正常使用极限状态，而在满足正常使用极限状态下，其高强度性能不能够得到有效的利用，实际上使用高强度钢筋也是一种浪费，并没有实质意义。
通过上述浅要分析，地上建筑结构在使用HRB335级钢筋的情况下，承载力极限状态是设计者必须控制的，钢筋的设计应力是达到屈服强度的，在此种情况下，HRB335级钢筋可以满足正常使用极限状态，而使用高强度钢筋既浪费也无实际意义。
3 简要小结
地下建筑物由于直接同土壤接触，甚至浸渍在饱和水中，为了确保建筑物的耐久性需要，设计中将保护层厚度偏规范上限。在满足最大裂缝宽度不超过0.2mm的情况下，钢筋标准应力一般不大于180MPa，此时的结构用钢量一般由正常使用极限状态控制，在这种应力条件下，已经可以充分承载力极限状态下的强度要求。对于HRB400级钢筋，其强度高的优势在地下结构中不能发挥作用，也不能减少钢筋用量的目的，因此在地下结构中可以只采用HRB335级钢筋比较合适也满足需要。
而地上结构在最大裂缝宽控制在0.3mm的情况下，对于HRB335级钢筋来说，此时的结构用钢量一般由承载能力极限状态控制，在此应力条件下可以满足正常使用极限状态下的裂缝和变形需要，钢筋设计应力一般可以达到HRB335级钢筋的屈服强度。因此，HRB335级钢筋的强度可以得到充分的利用。但是对于HRB400级钢筋，在满足承载能力极限状态时，正常使用极限状态不能得到满足，而在满足正常使用极限状态时，相对于HRB335级钢筋的所提高的强度未得到有效的利用，其强度高的优势未充分体现出来。但是如果地上结构的裂缝宽度和挠度能够有效的控制，采用HRB400级钢筋也是一种合适的选择。
虽然高强度钢筋的强度指标比较高，但是其强度模量并未有一定的提高。现行规范的裂缝宽度计算理论也未有大的改变，相应的裂缝宽度计算方式并不推荐高强度钢筋的应力充分发挥掉，也在间接上限制了高强度钢筋的更广泛使用。
参考文献
1 地下工程防水技术规范ISl.GB50108～2001
【关键词】施工技术；质量控制；竣工验收
引 言
高层钢结构一般是指六层以上，主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架——混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛，事实上，它属于钢——混凝土混合的结构。钢筋混凝土在高层建筑中由于自身重量过大，梁柱占用的面积比率也大，因此高层建筑中采用钢筋混凝土结构经常受到很多质疑；同时强度较高的钢材也顺应出现，在高层建筑中采用一部分钢结构或全部运用钢结构的理论设计同步前进。伴随冶炼、制造技术的高速发展，为高层钢结构工程在工程领域的应用带来了新的生机：伴随着高层建筑工程建设的不断增加，继而又推动了高层钢结构设计、施工中的焊接、安装技术的不断提高。下文对高层钢结构施工中焊接技术进行简要总结。
1、高层钢结构施工前需要的准备工作
1.1高层钢结构体系的体系类型
中国对高层及超高层建筑的体系的划分，在《建筑设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑防火设计规范》无统一的规定，通常情况下认为建筑高度超过24以上为高层建筑，建筑高度超过60米以上为超高层建筑。
从建筑物结构设计角度上看，根据建筑物使用功能要求、建筑物高度不同、场地抗震设防烈度以满足经济、合理、安全、可靠的设计原则，应选择相适应的结构体系。通常分为：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系六大类。通常高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构外，有时还采用型钢混凝土结构、钢管混凝土结构，全钢结构。
1.2高层钢结构体系施工前应做好准备工作
开工前必须做好高层钢结构体系施工前的图纸会审工作，图纸是工程施工的重要依据，工程开工前工程建设单位应组织设计单位、施工单位、项目监理机构、图纸评审专家小组一起工程图纸，对图纸设计要求不明确的地方进行研究讨论，提出相关问题，由设计单位进行解决。图纸会审通过后，监理公司必须组织所有监理人员对工程相关规范标准、工艺技术，准确掌握设计意图。并组织施工单位现场从事专业技术的人员对图纸进行设计交底，检查出施工图纸中的不合理之处，一定将问题在开工前解决，避免因图纸问题对施工的质量、进度等产生影响。
2、高层钢结构塔吊的选型与合理布置
对于高层钢结构的施工，塔吊是最具核心的设备，因此塔吊的选择与布置要依据周边建筑物高度、现场条件、钢结构的重量等因素进行综合考虑，必须确保塔吊在施工过程中装拆的安全可靠性。塔吊选择宜优先考虑内爬式塔吊，该类型塔吊不需要对楼层加固，在起重机布设位置上的自由度较大，并且在进行高层建筑钢结构的吊装施工时对塔吊起重能力和幅度要求不苛刻。
3、高层钢结构选材筛选
钢结构的最大缺点是导热系数大，耐火性能差。原材料进场前必须严格控制原材料的选购。原材料中钢筋的质量文件应齐全有效、检验结果要符合规范和设计要求。
4、高层钢结构现场制作与安装施工要求
多层及高层钢结构的制作和安装应按照施工图进行，并应遵守《钢结构工程施工及验收规范》GB50205－95、《高层建筑钢结构设计与施工规程》JGJ99－98及其他有关规范和规程的规定。制作和安装的施工单位在开工前必须编制施工组织设计和工艺流程，施工过程中必须严格按照规定的要求组织施工。
高层钢结构制作与安装的一般要求
多层及高层钢结构制作和安装工作，必须在具有多层及高层钢结构吊装和制作的责任工程师和责任工艺师的指导下进行。对参加制作和安装的人员，必须进行各项专业培训，经培训达到要求者方能进行操作。施工详图编制后，应提交原设计工程师负责审批，或由合同文件中明确规定的监理工程师审批。由于材料代用、工艺或其它原因需修改施工图时，必须向原设计单位申报，经同意并签署文件后，修改图才能生效。构造复杂的构件制作时，应充分考虑各方面因素的影响，必要时要进行工艺性试验。多层及高层钢结构安装前，必须对构件进行详细检查，构件外形尺寸，螺孔位置及直径，连接件位置及角度，焊缝、栓钉、高强度螺栓节点，摩擦面加工质量等均应达到施工图的技术要求。
5、高层钢结构安装工程竣工验收资料
多层及高层钢结构安装工程竣工验收应提交下列文件：钢结构施工图，设计更改文件，并在施工图中注明修改部位；钢结构制造合格证；安装用材料的质量证明文件；测量检查记录，焊缝质量检查记录，高强度螺栓安装质量检查记录，栓钉焊质量检查记录；各种试验报告技术资料；隐蔽工程分段验收记录；安装过程中建设单位、设计单位、构件制造厂、钢结构安装单位达成的各种技术文件。
6、结语
钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分，它不是建筑使用中的主要成分，钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化，钢结构住宅将成为建筑现代化发展的一个重要标志。“钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下,我们相信钢结构体系终将成为住宅结构体系的主流。
参考文献
[1]杨鹏宇.钢结构高强螺栓连接施工.山西:山西建筑出版社,2006,32(16):140-141．
[2]郝燕春.大型钢网架安装技术.山西:山西建筑,2007,33(10):195-196．
[3]魏明钟.钢结构.武汉:武汉工业大学出版社,2002.11-13.
[4]沈祖炎.钢结构基本原理.北京:中国建筑工业出版社,2004.189-191.
[5]JGB-50017,钢结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2004.121-123.
【关键词】结构设计；含钢量；经济性
1.建筑结构方案优化
建筑体型的规则性是影响结构受力体系的重要因素，而结构受力体系方案的优选是结构设计经济性的前提，也是影响结构含钢量的主要因素。因此，建筑方案前期，结构师就应尽早介入，尽量让建筑方案创作时，能更多地考虑结构方案，使传力途径合理，经济，大方向把控好了，结构经济性就好控制。对高层住宅结构体系，纯剪力墙结构比框架—剪力墙结构经济。平面和立面都比较规则的建筑，其主体结构的含钢量相对较少，而不规则的建筑体型，特别是平面凹凸尺寸较大，外轮廓线变化多，转换结构及高宽比超出规范允许值的，其主体结构的含钢量相对较高，因其各项结构设计指标往往计算都较难满足，而结构计算要满足规范的各项控制指标，就要牺牲经济性，即结构的含钢量升高；两个方向布置的剪力墙尽量对齐，能形成框架、连肢墙，传力途径好，抗侧力刚度大，剪力墙数量相对可以少布，计算的各项指标满足规范下，不要预留富余量太多。
2.基础优化
一般基础部分造价占全楼土建造价的25%左右，因此，基础方案一定要进行比较，在满足上部结构承载力及变形要求的情况下，选择经济合理的基础方案，对降低整个工程造价，减少投资，缩短工期尤为重要。2.1桩基础与平板式筏板或CFG桩复合地基加筏板基础比较，当桩长较短时，采用桩基础比较经济，当桩长较长时，则采用平板式筏板或CFG桩复合地基加筏板基础造价比桩基础经济，并且工期短且可控，特别是岩石地基，其综合造价比桩基础经济很多，一般可以比桩基础减少投资20～40%。2.2梁板式筏板与平板式筏板，采用平板式筏板更经济，且平板式筏板施工方便，工期短，当平板厚度冲切承载力不满足时，可在板面增设柱墩或在板底下局部加厚，不能图省事整块筏板加厚。经比较，平板式筏板比梁板式筏板大概可以节省梁箍筋的造价，工期可以缩短一半。2.3独立柱基础2.3.1独立柱基础设计应考虑深宽修正，以减少基础平面尺寸，采用理正工具箱计算时，内力作用点位置输入要正确，当地面设有基础梁时，内力作用点位置应在基础面而不是地面。2.3.2独立柱基础高度偏小，基础配筋偏大。宜调整高度，尽量使配筋控制在构造配筋附近范围内。2.3.3基础钢筋长度，根据《规范》[1]，当基础边长≥2.5m时，底板钢筋长度取边长的0.9倍。2.3.4独基间不一定都设基础梁拉结，《规范》[2]6.1.11条有规定，不需设拉结梁时，不应设置。2.3.5独基间基础梁跨度大时，底层的自承重墙可采用毛石砼+圈梁。2.4基础梁：柱下条形基础中的基础梁及梁筏中的梁，不需要按照延性要求进行构造配筋，即梁端箍筋不需要按抗震要求加密，仅按承载力要求配筋即可。
3.地下室顶板
3.1室外种植屋面结构布置：取柱距8.1m×8.1m，覆土厚度1m，分别对大板，跨中单向设1道次梁，跨中均分单向设2道次梁，跨中设双向十字交叉梁4种结构布置进行了比较，跨中均分单向设2道次梁方案最经济，跨中单向设1道次梁次之。3.2消防车荷载应考虑覆土厚度影响，按《荷载规范》[3]附录B进行折减，程序整体计算时，还应考虑程序活荷载默认系数折减换算后再输入。
4.框架柱
4.1框架柱的轴压比接近规范限值时，其纵筋配筋偏大，建筑允许时，应调整截面尺寸，尽量使柱子纵筋由规范最小配筋率来控制；抗震等级高时，箍筋用高强度（HRB400）比用低强度（HPB300）节省钢材。4.2对于扁柱箍筋配置，程序平面输出结果是取两个方向的大者输出，此时应进入构件内力查出两个方向的抗剪力，分别按两个方向不同来配置，可以节省箍筋造价。4.3对于柱净高与截面高度之比不大于4的柱，应查出内力按规范公式计算各层剪跨比，计算出剪跨比值不大于2的柱，才需全高加密箍筋。一般仅底下几层才需全高加密箍筋，往上则不需要了。4.4柱子插筋：满足《规范》[1]8.2.3条时，不需全部纵筋伸至底板钢筋网上，仅将四角插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋满足锚固长度即可。
5.剪力墙
5.1对于高层住宅剪力墙结构，应优化剪力墙布置，布置宜双向、规则、均匀对称、控制结构扭转变形，尽量使计算位移角不要富余太多。5.2少用短肢墙，因短肢墙纵筋《规范》[4]有最小配筋率要求。5.3对于边缘构件配筋，当墙肢较长时，宜采用箍筋与拉筋相结合，既对墙肢约束好，也能节省钢筋。
6.梁
6.1梁跨度、截面取值适当，梁截面不能加高时，采用加宽梁截面，尽量避免梁端纵向钢筋配筋率＞2%，因梁端纵向钢筋配筋率＞2%时，梁箍筋直径要增大2mm，增加含钢量。6.2框架梁跨度较大时，跨中不应采用支座负筋大直径钢筋拉通，应根据其抗震等级，参照规范要求，改用小直径钢筋与支座负筋搭接。
7.楼板
7.1用HRB400钢筋，可以降低最少配筋率值，节省钢材。7.2当采用HRB400钢筋时，《规范》[5]最小配筋率允许按0.15和0.45ft/fy中较大值采用，但应考虑施工因素以及砼温度、收缩应力影响，板跨不大时，才建议采用。7.3屋面温度、收缩应力较大的现浇板板面防裂构造钢筋，用小直径钢筋与支座受力钢筋搭接，不要贪图制图省事，用受力筋双向拉通。7.4对于楼层板，可以考虑按塑性板计算配筋。7.5大外挑阳台，尽量采用挑梁结构，挑板结构很费钢筋，不经济。
8.楼层建筑线条、构造柱、圈梁
建筑线条配筋也影响楼层的含钢量，一般楼层线条、阳台反边、构造柱、圈梁、飘窗钢筋分摊到楼层也有3~5kg/㎡，对欧式建筑，占比更大。因此，应对这些构件精细设计，不要随意加大钢筋。
9.层面构架
屋面构架、机房屋面、楼梯间屋面，分摊到楼层占的含钢量不少，据统计，其含钢量差不多相当于1个标准层的含钢量，因此，应用心设计，不要随意加大钢筋。
10.计算
10.1结构模型计算中，荷载输入应准确，不要随意加大，为配筋提供准确依据，防止层层加码。10.2设计参数合理取用①当梁柱截面尺寸较大时，梁柱重叠部分，应考虑刚域影响。②考虑楼板对梁承载力的贡献，按T形梁考虑。③简支梁架立筋直径，根据跨度大小按《规范》[5]9.2.6条取用。④对较大跨度梁，当用PKPM验算挠度、裂缝超出规范时，应用其他软件（如YJK）多种途径复核，不要轻易加大钢筋。
11.结束语
工程经济性的控制，首先应从宏观上把控，从建筑方案开始介入，确定合理的建筑结构方案，房屋高度，高宽比，平面布置等尽量控制在规范允许范围内，超出规范就意味着牺牲经济性。其次微观控制表现在各种构件设计中，其所占的含钢量比例也不少，每个构件控制好了，其整体经济性也会降下来，所谓“细节决定成败”。只有理解规范，掌握规范，概念设计，精细设计，才能做出安全、经济、合理、美观的优质作品。
参考文献
[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范.中国建筑工业出版社.2011
[2]GB50011-2010.建筑抗震设计规范.中国建筑工业出版社.2010
关键词：压型钢板；非组合板；受弯承载力
0 引言
压型钢板与混凝土组合楼板作为一种新型的楼板结构，因其具有节省模板、施工简便快捷、高性价比等优点，受到许多建设者的欢迎，目前已被广泛应用于房屋建筑与工业建筑的楼（屋）面工程中。
AP1000核电站附属厂房（40厂房）中，土建结构主要采用了组合楼板结构，其设计依据美国《核安全有关的混凝土结构的规范要求》（ACI 349-01）和《美国混凝土结构建筑规范和注释》（ACI 318M-05）。组合楼板在我国主要应用于高层建筑和钢结构厂房中，设计的主要依据是《高层民用建筑钢结构设计技术规程》（JGJ99-1998）。为促进组合楼板在核电厂土建结构中的应用，加深对组合楼板的认识，本文比较了中美两国规范对组合楼板设计规定的异同之处，并以AP1000核电站40厂房 EL.182’屋面板为例进行了相关计算，为工程设计及研究人员提供参考。
1 压型钢板与混凝土组合楼板的分类和构造要求
1.1组合楼板的分类
压型钢板与混凝土组合楼板分为组合板和非组合板，这两种类型楼板的主要差别在于对压型钢板的功能要求。组合板中的压型钢板不仅用作永久性模板，而且作为混凝土板的下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作形成组合楼板；非组合板中的压型钢板仅用作永久性模板，不考虑与混凝同工作。AP1000核电站40厂房中采用的就是上述非组合板。
1.2 组合楼板的构造要求
组合楼板的构造要求如下：（1）组合板的压型钢板宜采用带有特殊波槽、压痕的开口板，缩口板及闭口板；非组合板的压型钢板不要求采用特殊波槽、压痕的板型。（2）用于组合板的压型钢板厚度不应小于0.75mm；仅作模板用的非组合板，其厚度应不小于0.5mm。浇注混凝土的波槽平均宽度不应小于50mm。（3）支撑于钢梁上连续板或搭接板，支撑长度不应小于50mm。（4）组合楼板端部应设置栓钉锚固件，栓钉应设置在端支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并焊牢于钢梁上。
2 设计规范的比较
压型钢板与混凝土非组合板的承载能力计算包括压型钢板施工阶段的验算和非组合板使用阶段计算。
2.1 压型钢板在施工阶段的验算
压型钢板在施工阶段的受弯承载力及挠度计算时，可按强边（顺肋）方向的单向板计算正、负弯矩和挠度，对弱边方向可不进行计算。计算简图可视实际支承跨数及跨度尺寸确定，考虑到下料的不利情况，一般取两跨连续板或单跨简支板进行计算。
2.1.1 受弯承载力计算
1）中国规范
采用极限状态设计法，压型钢板的受弯承载力应符合下式要求：
式中， 为计算宽度内压型钢板的弯矩设计值； 为压型钢板抗拉强度设计值； 为计算宽度内压型钢板的有效截面抵抗矩。
2）美国规范
采用容许应力法（ASD），按下式进行计算：
式中， 为压型钢板弯矩截面系数。
因为设计方法的不同，两者的承载力计算有明显的不同。中国规范采用极限状态设计法，美国规范则采用容许应力法来进行压型钢板的抗弯强度验算。在计算弯矩设计值方面，两者也有所不同：中国规范采用考虑荷载分项系数的基本组合值来进行计算；美国规范以标准组合值来进行弯矩设计值的计算，所得出的弯矩设计值相对中国规范偏小。
2.1.2 挠度验算
中国规范和美国规范对压型钢板在施工阶段的挠度计算方法是一致的，均采用压型钢板有效截面惯性矩。
两跨连续板：
单跨简支板：
式中， 为计算宽度内的均布短期荷载标准值； 为压型钢板弹性模量； 为计算宽度内压型钢板的惯性矩； 为压型钢板的计算跨度； 为板的允许挠度，取 及20mm的较小值。
2.2 非组合板使用阶段计算
使用阶段，压型钢板不作为混凝土板的受拉钢筋，属于非受力钢板，因此按如同无压型钢板的钢筋混凝土楼板计算其承载力。
2.2.1 荷载组合
中国规范对荷载效应组合采用将荷载标准值计算的荷载效应值乘荷载分项系数，对可变荷载效应再乘组合值系数。
可变荷载起控制作用下：
永久荷载起控制作用下：
美国规范对荷载效应组合采用将荷载标准值计算的荷载效应值乘荷载分项系数。
工况1： L
工况2：
2.2.2 正截面受弯承载力
1）中国规范
按普通混凝土板设计，有效高度考虑压型钢板波谷的影响。
适用条件： 且
式中， 为压型钢板肋以上混凝土厚度；b为楼板计算宽度；x为混凝土受压区高度； 为组合楼板截面有效高度； 为混凝土抗压强度设计值； 为相对界限受压区高度。
2）美国规范
采用的是基于概率理论的荷载和抗力系数法（LRFD），按下式进行计算：
式中，为折减系数，取0.9；d为截面有效高度；a为混凝土受压区高度； 为混凝土抗压强度设计值。
可以看出，中美两国规范对正截面受弯承载力计算的基本原理是一致的，都是利用同一截面力和弯矩平衡原理进行求解，所以计算公式没有本质的区别，只是公式中参数的物理意义和取值有所不同。
3 算例分析及设计结果对比
以AP1000核电站附属厂房（40厂房）EL.182’屋面板为例进行计算。选用Lysaght 2W-DECK压型钢板，厚度1.2mm，截面尺寸和截面特性参考图3.1和表1。压型钢板采用ASTM A36镀锌钢板，弹性模量 ，最小屈服强度 。
楼板总厚度 ，计算跨度5’-6”。选用圆柱体抗压强度 的混凝土和ASTM615钢筋，钢筋强度值 ；中间支座处，在板的上方配有#4@12”（）的受拉钢筋。在计算荷载时，施工阶段的恒荷载为 ，活荷载为 ；使用阶段的恒荷载为 ，活荷载为 ，竖向地震荷载 。
本文分别对压型钢板施工阶段受弯承载力和挠度、以及非组合板使用阶段正截面抗弯承载力进行了计算和对比。所得结果如表1所示。
可看出，中美两国规范对压型钢板施工阶段的挠度计算结果是一致的。但在计算承载力时，计算方法差别给承载力计算结果造成较大影响。如表1所示，无论是压型钢板施工阶段的承载力，还是非组合板使用阶段的承载力，与中国规范相比，按美国规范计算得出的结果都偏于保守，说明美国规范在构造方面要求较高，安全性更高。
4 总结
本文对中美两国关于压型钢板混凝土非组合板设计的相关规范进行比较，并以40厂房EL.182’屋面板为例进行了相关计算，得出以下结论：
（1）两国规范在压型钢板施工阶段的挠度计算方面是一致的；施工阶段承载力的计算方面，两者有明显的不同：中国规范采用极限状态设计法，美国规范采用容许应力设计法。
（2）在计算非组合板使用阶段正截面承载力时，两者基本原理是一致的，都是利用同一截面力和弯矩平衡原理进行求解，只是公式中参数的物理意义和取值有所不同，由此可看出中国规范和美国规范具有一致性。
参考文献：
[1]APP-CD01-C1-001（Rev.1），APl000 Design Criteria for Steel Decking and Stay-In-Place Forms
关键词：混凝土柱钢梁单层厂房门式刚架铰接节点
中图分类号：TV331文献标识码： A
近年来，门式刚架单层轻型钢结构房屋在我国得到广泛的应用,但有些业主提出希望采用钢筋混凝土柱代替钢柱，而屋面仍采用原门式刚架的体系，以减小用钢量，省去防腐及防火涂料费用，达到节省成本的目的。但这种混凝土柱+实腹钢梁的结构形式与门式刚架结构的受力性质和模式是完全不同的，它的受力性能远远不如门式刚架好，盲目的采用混凝土柱代替钢柱，而不考虑这种结构的特点，会造成很大的安全隐患。下文结合工程实例对这种结构的特点及设计计算进行分析。
一.混凝土柱实腹钢梁结构形式分析
对于混凝土柱实腹钢梁结构，混凝土柱为弹塑性材料，钢梁为弹性材料，这是两种完全不同的材料，两者较难达到刚接连接。如果将混凝土柱与钢梁的连接作为刚性节点，可参照钢柱外包式柱脚的做法：在混凝土柱顶增加钢柱并埋入混凝土柱项，使钢柱与屋面钢梁刚接，节点构造和计算按外包式柱脚的有关规定进行。此做法构造及受力较为复杂，设计和施工均有一定难度，也增加了造价，实际上这类节点也很难达到完全刚接的效果，在工程中较少采用。
由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式(见下图)，而一般门式刚架结构钢柱与钢梁的连接均采用刚接连接形式。由于梁柱连接节点的性质不同，导致这种混凝土柱+实腹钢梁结构的受力特性不同于一般的门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱，而应根据这类结构体系的特点进行有针对性的设计。
二.门式刚架与混凝土柱实腹钢梁结构的计算结果比较分析
某仓库原设计采用单层门式刚架钢结构，长160m，柱距8m，跨度为两跨24mx2=48m,檐口高度9m,采用刚接柱脚，现拟将钢柱换为混凝土柱。两种结构均可用PKPM结构设计软件建模计算，计算结果见表1：
表1 门式刚架结构与混凝土柱实腹钢梁结构的计算结果比较
门式刚架结构 混凝土柱+实腹钢梁结构
应力比图
弯矩包络图
钢梁绝对挠度图
由上述结果可见，这两种结构体系截然不同，如简单的将钢柱替换为混凝土柱，会导致原钢梁的强度及稳定，挠度等指标超出限值，同时柱底反力也与门式刚架结构有较大差别。因此，具体设计时应考虑这种结构的特点，使其满足相关规范的规定。
三.混凝土柱实腹钢梁结构在建模与计算时需注意的问题
1. 混凝土柱钢梁结构
混凝土柱实腹钢梁结构可采用PKPM门式刚架二维设计软件进行建模计算。由于钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的受力情况，应将混凝土柱与钢梁整体建模分析，并以整体分析的结果来设计基础、钢梁与混凝土柱的配筋。如把混凝土柱与钢梁单独进行设计，会带来安全隐患，如在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，而在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大，跨中弯矩较小，挠度减小等不真实情况。
在模型简图中定义混凝土柱与钢梁铰接连接，混凝土柱与基础刚接连接，多跨刚架时中柱铰接于钢梁底面，屋面钢梁连续。由于这种结构类型已经超出《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（以下简称《门规》）的适用范围，所以参数输入时结构类型应选择“单层钢结构厂房”。混凝土柱按《混凝土结构设计规范》进行设计，钢梁按《钢结构设计规范》（以下简称《钢规》）进行设计，两者应分别满足规范的相应要求。
由于屋面钢梁一般采用带有一定坡度的工字型变截面梁，会存在一些轴力，如果采用《钢规》进行计算，会存在以下问题：(1)《钢规》中对钢梁是按纯弯构件进行计算的，而没有考虑钢梁轴力的影响。(2)《钢规》中没有规定变截面梁的稳定计算，程序无法进行变截面梁的稳定计算。因此尚应按《门规》中相关要求校核钢梁构件的承载力，以考虑钢梁轴力的影响和变截面梁的稳定计算。但钢梁翼缘宽厚比，腹板高厚比等局部稳定指标应符合《钢规》和《建筑抗震设计规范》中的相关要求。
《钢规》中对钢梁（主梁）的挠度控制值为L/400，但考虑到此类工程所采用的轻型屋面板对钢梁挠度不是特别敏感，在有经验的情况下可较挠度控制指标L/400适当放宽，钢梁的挠度按L/300控制。
2.单跨双坡混凝土柱钢梁结构
单跨双坡混凝土柱钢梁结构的形式属于两铰直线拱（斜梁拱），有两个重要的受力特点：一是斜梁拱拱脚有较大的水平推力，此水平推力使斜梁产生反向弯曲，导致其弯矩减小，拱顶挠度减小；二是斜梁拱拱脚的水平位移使斜梁拱拱顶处产生同步位移，同时释放水平推力，导致弯矩增大。由于斜梁拱有很大的水平推力，对于拱脚水平位移又非常敏感，所以应重点考虑混凝土柱柱顶在水平推力作用下的设计及其柱顶位移对斜梁拱的影响等问题。
在进行整体分析时，分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接一般有三种连接做法：(1)完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱；(2)完全滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱；(3)介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。这三种构造应分别对应于不同的计算模型，内力分析结果有非常大的差异。
当跨度不大时，可按排水坡度做成变截面简支梁，以解决水平推力的问题。如果在斜梁拱下面设有拉杆，可以抵抗梁对柱顶的推力作用，使拱脚处安装节点同简支梁一样处理，但设置拉杆的做法要考虑风吸力作用下，拉杆退出工作的情况，这时水平推力还是能够传递到混凝土柱与基础。
六. 结语
由于现有的国家规范、规程没有对这种混凝土柱+实腹钢梁的结构形式进行专门的规定，一些设计人员将此类结构按照门式刚架结构进行设计，从而留下安全隐患。设计中应对这种结构体系的受力特点进行分析研究，根据工程的实际情况进行分析和计算，以做出经济合理的设计。
参考文献：
1.CECS 102：2002 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
这类结构在水利工程设计中是难于避免的，有时，它在某些水工混凝土工程结构中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲，只要允许素混凝土结构的存在，必定会有少筋混凝土结构的应用范围，因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土结构之间的中介产物。
凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土，水工混凝土多数为大体积混凝土，水工混凝土对强度要求则往往不是很高。在一般水工建筑物中，如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等，在外力作用下，一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求，结构应有足够的自重；另一方面，还应满足强度、抗渗、抗冻等要求，不允许出现裂缝，因此结构的尺寸比较大。若按钢筋混凝土结构设计，常需配置较多的钢筋而造成浪费，若按素混凝土结构设计，则又因计算所需截面较大，需使用大量的混凝土。
对于这类结构，如在混凝土中配置少量钢筋，在满足稳定性的要求下，考虑此少量钢筋对结构强度安全方面所起的作用，就能减少混凝土用量，从而达到经济和安全的要求。因此，在大体积的水工建筑物中，采用少筋混凝土结构，有其特殊意义。
关于少筋混凝土结构的设计思想和原则，我国《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)作了明确的规定。
二、规范对少筋混凝土结构的设计规定
对少筋混凝土结构的设计规定体现在最小配筋率规定上，这里将《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)（下文简称规范）有关最小配筋率的规定，摘录并阐述如下：
1．一般构件的纵向钢筋最小配筋率
一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于规范表9.5.1规定的数值。温度、收缩等因素对结构产生的影响较大时，最小配筋率应适当增大。
2．大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率
截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构，其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即
1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为：
ρmin=ρ0min()
也可按下列近似公式计算：
底板ρmin=(规范9.5.2-1)
墩墙ρmin=(规范9.5.2-2)
此时，底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制，但应配置适量的构造钢筋。
2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋As’的最小配筋率可取为：
ρ＇min=ρ′0min()
按上式计算最小配筋率时，由于截面实际配筋量未知，其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量经2—3次试算得出。
上列诸式中M、N——截面弯矩设计值、轴力设计值；
e0——轴向力至截面重心的距离，eo=M／N；
Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力；
b、ho——截面宽度及有效高度；
fy——钢筋受拉强度设计值；
γd——钢筋混凝土结构的结构系数，按规范表4.2.1取值。
采用本条计算方法，随尺寸增大时，用钢量仍保持在同一水平上。
3．特大截面的最小配筋用量
对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件，规范规定：如经论证，其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制，钢筋截面面积按承载力计算确定，但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。
规范对最小配筋率作了三个层次的规定，即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定；对于截面厚度较大的板、墙类结构，则可按规范9.5.2计算最小配筋率；对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。
为慎重计，目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率，对于其他结构，则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算，以避免因配筋过少，万一发生裂缝就无法抑制的情况。
经验算，按所建议的变化的最小配筋率配筋，其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构，为控制裂缝不过宽，宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05％。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时，则可仅配构造钢筋。
三、规范的应用举例
例1一水闸底板，板厚1.5m，采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋，每米板宽承受弯矩设计值M=220kN／m(已包含γ0、φ系数在内)，试配置受拉钢筋As。
解：1)取1m板宽，按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。
αs===0.012556
ξ=1-=1-=0.0126
As===591mm2
计算配筋率ρ===0.041%
2)如按一般梁、柱构件考虑，则必须满足ρ≥ρmin条件，查规范表9.5.1，得ρ0min=0.15%，
则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2
3)现因底板为大尺寸厚板，可按规范9.5.2计算ρmin
ρmin===0.0779%
As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2
实际选配每米5Φ18（As=1272mm2）
讨论：1)对大截面尺寸构件，采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋，本例为1：1130／2175=1：0.52。
2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m，按规范9.5.2计算的ρmin变为：
ρmin===0.0461%
则As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
可见，采用规范9.5.2计算最小配筋率时，当承受的内力不变，则不论板厚再增大多少，配筋面积As将保持不变。
例2一轴心受压柱，承受轴向压力设计值N=9000kN；采用C20级混凝土和I级钢筋；柱计算高度l0=7m；试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。
解：1)b×h=1.0m×1.0m时，轴心受压柱承载力公式为：
N≤φ(fcA+fy′As′)
==7＜8，属于短柱，稳定系数φ=1.0，
As′===3809mm2
ρ′===0.38%
由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%，对一般构件，应按ρ0min′配筋
As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2
2)b×h=2.0m×2.0m时，若仍按一般构件配筋，则
As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2
现因构件尺寸已较大，可按规范9.5.3计算最小配筋率：
ρmin′=ρ0min′()
式中因实际配筋量As′尚不知，故需先假定As′计算Nu。
①假定As′=4000mm2。
Nu=fy′As′+fyAs
=210×4000+10×4.0×106=40.84×106N
ρmin′=ρ0min′()
=0.4%()=0.106%
As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2
②假定As′=4231mm2。
Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106N
ρmin′=0.4%()=0.1056%
关键词：配筋率 抗震等级 高强度等级钢筋
中图分类号：F280 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2012）03-289-03
结构规范的修订对结构配筋有着直接的影响，也直接对工程造价产生影响。近十年来，国内建筑业发展迅速，积累了大量的工程实践经验；汶川、玉树等地的地震，也使规范的合理性与不足得到了实践的检验；在大量的研究成果和广泛征求意见的基础上，2010年以来，多部结构规范陆续修订并颁布实施。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010自2010年12月1日起实施；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010自2011年7月1日起实施；《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010自2011年10月1日起实施。结构规范的修订，如极限承载力公式的修改、地震影响系数的调整、强柱弱梁强剪弱弯内力调整系数修改、构造要求修改等，使结构计算结果和实际配筋发生变化。
结构规范的修订对结构配筋的影响体现在两个方面：一部分修订使配筋量减少，一部分修订使配筋量增大。本文主要讨论结构规范修订对配筋量变化的影响。
一、结构规范的修订对结构配筋量减少的影响
与欧美、日本等国家的建设工程相比，我国建设工程中的配筋量是偏低的。为什么规范修订会出现配筋量降低的要求？又是工程的哪些方面可以使工程的配筋量有所降低呢？
1.抗震等级对结构配筋减少的影响。随着经济的发展，有更多的多层建筑采用了钢筋混凝土结构，旧版规范对24m以下的多层钢筋混凝土结构的抗震等级等同于高层建筑无疑是不合理和不经济的。《民用建筑设计通则》规定公共建筑24m以上为高层建筑。综合以上考虑，2010版高规第3.9.4条在旧版高规的基础上，以24m为界对框架-剪力墙结构、剪力墙结构和部分框支剪力墙结构的抗震等级进行了细分，新增了一个抗震等级，比旧版规范同等高度结构的抗震等级降低一级,间接降低了同类工程结构配筋率的要求，使用钢量更经济合理，也使钢筋混凝土结构应用于多层建筑时更加经济合理、安全适用。
2.地下室相关范围外结构抗震等级对结构配筋减少的影响。旧版高规规定：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用。这意味着如地下车库等大面积的地下一层结构的抗震等级均与上部主体相同。2010版高规第3.9.5条对此作了修改：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层相关范围(一般取主楼外延伸1~2跨)的抗震等级与上部结构相同，地下室超出相关范围且无上部结构的部分，抗震等级可采用三或四级。此条规定使相关范围外地下室结构设计更符合实际，配筋有所减少。
3.底部加强区范围对结构配筋减少的影响。除层数要求外，2010版高规第7.1.4条对剪力墙底部加强区的范围由旧版规范剪力墙总高度的1/8降低为1/10,明确了底部加强部位的高度从地下室顶板算起。此规定降低了底部加强区和约束边缘构件的范围，对较高的建筑(如60m以上的剪力墙结构、80m以上的框架-剪力墙结构、框支剪力墙结构)配筋减小有一定作用。
4.剪力墙轴压比、剪压比对结构配筋减少的影响。2010版高规第6.4.5条，与旧规范相比，对约束边缘构件的设置范围扩大到了三级，但增加了轴压比的要求。对一级（9度）轴压比不大于0.1、一级（6、7、8度）轴压比不大于0.2、二三级不大于0.3规定的一、二、三剪力墙及四级剪力墙，墙肢两端可设置构造边缘构件。满足此条件时，使按旧规范设置约束边缘构件的部位，设置构造边缘构件就可以满足要求，使配筋降低。2010版混凝土规范第6.4.3条注高度小于24m且剪压比很小的剪力墙，其竖向分布钢筋的最小配筋率可取0.15%，此条规定使高度小于24m且剪压比小于0.02剪力墙的竖向配筋与旧规范同等情况的剪力墙相比降低0.05%或0.1%，对高度低或抗震设防烈度低的建筑，配筋降低效果明显，经济效益显著。
5.连梁腰筋对结构配筋减少的影响。2010版高规第7.2.27条对于截面高度大于700mm的连梁，要求两侧腰筋的直径不应小于8mm，比旧版规范直径不小于10mm的要求有所降低，且此条由原强制性条文修改为一般性条文，对配筋量减少有实际意义。
6.框架―剪力墙结构中框架较少时对结构配筋减少的影响。2010版高规第8.1.3条以结构的底层框架部分所承受的地震倾覆力矩与结构底部总地震倾覆力矩的比值，对框架-剪力墙结构进行了合理的细分。其中规定地震倾覆力矩比不大于10%时，按剪力墙结构进行设计。据此，框架-剪力墙结构中剪力墙部分的抗震等级可降低一级，配筋减少。
7.与主楼连为整体的裙楼抗震等级的调整对结构配筋减少的影响。旧版高规规定，裙楼与主楼连为整体时，裙楼的抗震等级不得低于主楼的抗震等级。2010版高规第3.9.6条规定：裙楼与主楼相连时，除按裙楼本身确定抗震等级外，相关范围（一般指主楼周边外延不少于三跨的裙房结构）不应低于主楼的抗震等级。此条规定使与7度一级、8度二级剪力墙相连的、高度低于24m的裙房框架，在相关范围外的框架抗震等级，与旧规范相比，可降低一级，用钢量节省。
8.剪力墙配箍特征值的细化调整对结构配筋减少的影响。旧版高规剪力墙约束边缘构件的配箍特征值均为0.2。2010版高规第7.2.15条各级剪力墙配箍特征值，根据轴压比的不同，分为0.12和0.2两档，以0.12配箍特征值控制的约束边缘构件的配箍率降低约40%。
9.少筋混凝土构件对结构配筋减少的影响。2010版混凝土规范第8.5.3条提出了少筋混凝土配筋的概念。主要针对截面厚度很大，而构件内力相对较小的非主要受弯构件。此类构件以临界厚度相应的最小配筋率计算的配筋，仍然能够保证截面的相应承载力。在截面高度增大的情况下，仍采用原有的实际配筋量，配筋率减少。在保证构件安全的原则下，配筋量大大减少，具有明显的经济效益。
10.板类受弯构件最小配筋率要求对结构配筋减少的影响。2010版混凝土规范提倡使用高强度、高性能的钢筋。规范第8.5.1条注规定：除悬臂板外的板类受弯构件，受拉钢筋采用强度等级400Mpa、500mpa的钢筋时，最小配筋率可采用0.15和45ft/fy的较大值。采用高强度等级钢筋时，板类受弯构件的配筋基本全部由配筋率常数限值控制，0.15%的配筋率仍可保证结构的安全。
11.钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度和最大挠度计算规定对结构配筋减少的影响。2010版混凝土规范第3.4.3条规定钢筋混凝土受弯构件最大挠度计算按荷载准永久组合进行；第3.4.4条规定三级裂缝控制等级的钢筋混凝土构件最大裂缝宽度计算按荷载准永久组合并考虑长期作用影响进行。而这两项旧版混凝土规范均采用荷载标准组合。按2010版混凝土规范计算，达到相同挠度和裂缝宽度时，少于以旧版混凝土规范的计算钢筋用量。
12.高强度等级钢筋的应用对结构配筋减少的影响。高强度等级钢筋的应用，可以提高材料的利用率，节省钢筋用量。2010版混凝土规范提倡应用高强度、高性能的钢筋；推广400Mpa,500Mpa高强度钢筋作为纵向受力钢筋的主导材料；提出限制并逐步淘汰335Mpa级钢筋；采用300Mpa级光圆钢筋取代235Mpa级光圆钢筋。工程实例中，采用500Mpa级钢筋明显减少钢筋用量，具有显著经济效益。
13.隔震与消能减震设计对结构配筋减少的影响。2010版抗震规范第12.2.5条规定，对采用隔震设计的隔震层以上结构的地震作用可根据水平向减震系数确定。隔震后的上部结构地震作用计算，直接取隔震后的水平地震影响系数最大值进行结构计算。隔震后的水平地震作用大致比非隔震时降低半度、一度、一度半。第12.2.7条规定隔震层以上的抗震措施，当水平向减震系数不大于0.4时，比非隔震时适当降低，烈度降低不得超过1度。
第12.3节提出了消能减震设计要点。消能部件的设置，可以更好地发挥其消耗地震能量的作用，对上部结构配筋的减少有间接的作用。第12.3.8条规定，在消能减震结构的抗震性能有明显的提高时，主体结构的抗震构造要求可以适当降低，最大降低程度控制在1度以内。与无消能减震设计的结构相比，配筋显著减少。隔振与消能减震设计的规定，从宏观角度使结构的配筋比非隔震时显著降低。
二、结构规范的修订对结构配筋增大的影响：
1.框架结构中的调整对结构配筋增大的影响。（1）框架结构中对于框架柱弯矩、剪力系数的调整。总结汶川地震的震害经验，2010版抗震规范修改了框架结构中框架柱“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计规定，适当提高了作为竖向构件的框架柱的设计要求。第6.2.2条，二、三、四级框架柱端弯矩增大系数，分别由旧版规范的1.2,1.1,1.1，提高到1.5,1.3,1.2。第6.2.5条增大了柱剪力要求，二、三级柱剪力增大系数由1.2,1.1，分别提高到1.3,1.2。柱弯矩、剪力系数的提高对框架结构的配筋影响大，用钢量增加。（2）柱轴压比、最小截面尺寸、柱最小总配筋率修改。2010版抗震规范第6.3.6条，柱轴压比限值降低，第6.3.5条柱最小截面尺寸加大，对配筋增大有间接影响。前面第1.12条叙述了500Mpa高强度等级钢筋的应用降低了钢筋用量。2010版混凝土规范第8.5.1条，采用400Mpa强度等级的钢筋时，受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率为0.55%，比旧版规范的0.5%提高。柱纵向钢筋最小配筋率的规定，2010版抗震规范以500Mpa级钢筋为准，旧版规范以335Mpa级为准。第6.3.7条非框架结构中的柱，采用400Mpa级钢筋时与旧规范相比柱最小配筋提高0.05%。框架结构中柱及边柱最小配筋提高0.15%.现以400Mpa级为准对新旧版抗震规范对柱截面纵向钢筋的最小配筋率进行比较，详见表1、表2。（3）框架结构最大适用高度降低。2010版抗震规范第6.1.1条，框架结构最大适用高度7、8（0.2g）、9度时分别为50m、40m、24m，，并增加了8度0.3g最大适用高度35m的要求。最大适用高度的降低对结构类型的选择和配筋增大有间接影响。（4）划分框架结构抗震等级高度分界的调整。框架结构抗震等级高度分界，旧版规范以30m划分，2010版抗震规范第6.1.2条以24m划分，使得高度为24m~30m段框架结构的抗震等级与旧版规范相比，提高一级，配筋加大。（5）楼梯间的影响。2010版抗震规范第3.6.6条要求，结构抗震分析计算中应考虑楼梯构件的影响；地震中楼梯的梯板具有斜撑的受力状态，楼梯构件应进行抗震计算。楼梯参与结构计算，尤其使框架结构中与楼梯构件相连的框架柱、框架梁，受力复杂，结构配筋加大；楼梯构件自身的抗震计算，改变了梯板按两端简支、受均布竖向荷载的受弯构件计算的传统计算方法，考虑支撑作用，计入地震轴力影响，双层配筋，平台梁、柱受力发生变化，均增加了钢筋用量。
2.斜截面承载力计算公式的调整对结构配筋增大的影响。2010版混凝土规范第6.3.4条，受弯构件斜截面受剪承载力计算公式中，箍筋承担的剪力由原1.25fyv(Asv/S)ho减小为fyv(Asv/S)ho，承受均布荷载的框架梁受剪承载力一般由计算配箍控制，实际箍筋计算面积增加。
3.剪力墙边缘构件配筋要求的增大对结构配筋增大的影响。剪力墙约束边缘构件，旧版规范中要求在一、二级抗震等级的剪力墙中设置，2010版高规第7.2.14条增加了三级抗震等级剪力墙底部加强区，在大于轴压比限值的情况下，设置约束边缘构件的要求，配筋增加。2010版高规第7.2.15条约束边缘构件纵筋由旧版规范一、二级的6φ16、6φ14，增加到8φ16、6φ16，增加了三级6φ14的要求。虽然边缘原构件长度有所减少，但配筋数量和直径要求加大。第7.2.16条，三级剪力墙底部加强区构造边缘构件纵向钢筋配筋要求0.006Ac和6φ12中取大值，比旧版规范0.005 Ac和4φ12中取大值的要求提高，配筋加大。
4.结构薄弱层地震剪力调整系数的增大对结构配筋增大的影响。2010版高规第3.5.8条，对于侧向刚度变化、承载力变化、结构竖向构件连续性不满足规范要求所形成的结构薄弱层，其在地震作用标准值下的楼层剪力增大系数，由旧版规范的1.15增大到1.25，安全度提高，配筋加大。第4.3.12条结构底部总剪力不满足规范要求时，结构各楼层的剪力均应进行调整。对结构配筋有影响。
5.短肢剪力墙结构轴压比的降低对结构配筋增大的影响。2010版高规第7.2.2条将一、二、三级短肢剪力墙结构的轴压比由旧版规范的0.5、0.6、0.7降低为0.45、0.5、0.55，轴压比的降低影响到墙肢截面尺寸的大小，间接使配筋增大。
6.转换结构构件的相关调整对结构配筋增大的影响。2010版高规第10.2.4条，转换结构构件的水平地震作用计算内力的增大系数，特一、一、二级由旧规范的1.8、1.5、1.25，增大到1.9、1.6、1.3。第10.2.11条，与转换构件相连时，二级转换柱底层柱下端截面的弯矩组合值增大系数，由旧规范的1.25增大到1.3。第10.2.18条部分框支剪力墙结构，二级落地剪力墙底部加强部位的弯矩增大系数由旧规范的1.25增大到1.3，增加了三级落地剪力墙弯矩增大系数1.1的要求。以上调整使框支剪力墙结构配筋加大。
7.错层处框架柱截面承载力按性能设计要求的规定对结构配筋增大的影响。错层处框架柱是性能设计中的关键构件，按照2010版高规第10.4.5条、第3.11.3-2条要求，错层处框架柱在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，宜满足第2性能水准的要求。提高了结构安全性，配筋加大。
以上讨论，有计算内容的修改，也有构造措施的调整，仅限于部分常用条文。上述各项分析，均是单纯从规范某一条文修改的角度考虑。实际工程的应用，是多项条文、多种因素的综合；配筋量在工程中的变化，也是多种因素影响的结果，工程设计时，不应以偏概全。
做为设计人员，在学习和应用新版规范，关注规范安全度提高要求的同时，应注意规范修订所提出的细化和合理降低要求，提高材料的利用率。
参考文献：
1.中华人民共和国住房和城乡建设部主编.建筑抗震设计规范，GB50011-2010.中国建筑工业出版社，2010
2.中华人民共和国住房和城乡建设部主编.混凝土结构设计规范，GB50010-2010.中国建筑工业出版社，2010
3.中华人民共和国住房和城乡建设部主编.高层建筑混凝土结构技术规程，JGJ3-2010.中国建筑工业出版社，2010
4.黄小坤.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）修订.建筑结构，2011.11.15
5.夏绪勇，徐有邻.新旧混凝土规范构件配筋设计比较.建筑结构，2011.11.15
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