論鋼筋強度選擇對工程造價的影響

摘 要：設計階段對工程造價的影響有各方面的因素，本文從設計階段工程造價的重要性入手，探究了工程鋼筋上部部位構件及鋼筋強度對工程造價的影響要素，結合案例分析了優化鋼筋選擇的對策措施。

關鍵詞：鋼筋強度；工程造價；影響；主要部件

一、上部部位構件對工程造價影響

（一）主要部件對工程造價影響

1.柱網布局與柱子。柱網布局是確定建筑物中柱子間距及行距的重要依據。通常柱網的合理控制范圍在6～12m之間，柱網布局過小會導致上部結構節約材料，基礎部分工程造價增加，反之則上部工程造價增加，基礎部分費用降低。合理的柱網布局對建筑物的工程造價產生重要影響。另外，結構設計中的柱子截面尺寸也對工程造價有著很大影響。

如某廠房采用鋼筋混凝土框架結構，原設計方案中采用兩種柱形，邊柱截面面積為750mm×750mm，中柱截面750mm×1000mm，梁截面為450mm×1900mm，框架結構中的受力主筋均采用Ⅱ級鋼筋。按照原方案設計則需要消耗混凝土約131m3，梁及框架柱受力主筋約為18834kg，按照上述消耗量計算工程造價約為19.22萬元。設計單位對上述方案進行了優化設計，將柱尺寸作為常量，調整框架梁截面尺寸，優化后的方案框架柱尺寸保持原方案尺寸，框架梁截面尺寸由原450mm×1900mm調整為450mm ×1600mm，此時需要消耗混凝土約110m3，梁及框架柱受力主筋約為21667kg，較原方案比較混凝土節約21m3，鋼筋增加2833kg，按照上述消耗量計算工程造價約為18.64萬元，工程造價節約0.58萬元，節省投資約3%。

2.梁。設計方案中最常使用的梁形式就是矩形截面梁結構，但矩形截面梁結構的材料利用率較低，主要是因為梁的彎矩沿梁的長度方向是變化的，且靠近梁中和軸部位的材料應力較低，只有在軸心受力情況下，材料才會得到充分的利用。因此，在設計及設計優化時可以采用平面桁架代替矩形梁，既可以減輕梁部位的自重，又提高了材料的利用效率，達到了降低工程造價的目的。

3.砼與鋼筋的選用。在滿足建筑物結構需求的情況下，應該盡量降低混凝土標號及鋼筋型號，部分工程梁板柱采用多種標號，不但增加了施工難度，還浪費了大量的混凝土材料和鋼筋材料，增加了項目的工程造價。如采用鋼管混凝土結構可以將鋼筋與混凝土進行有效結合，從而形成較強的抗壓強度及抗變形能力。與相同自重與承載力的鋼結構相比較，其鋼材節約率可達50%，同時由于減少大量焊接工作縮短了項目建設周期。與普通混凝土相比較，在相同鋼材用量及承載力條件下，其材料用量及構建自重也減少約50%。

（二）案例分析。某住宅項目設計方案中，設計了三種設計方案，分別為主次梁布置方案（圖1）、十字梁布置方案（圖2）和井字梁布置（圖3）。擬通過調整框架結構柱距來分析對其對工程造價影響。設計方案中將柱距分別設為7.2m，8m和9m，通過調整柱距比較不同方案的材料用量及經濟性指標。

表1為不同方案及不同柱距梁板材料使用情況。在相同柱距條件下，項目鋼筋用量及混凝土使用量基礎上呈現出依次遞增趨勢。當柱距為7.2 m且荷載較小時，方案3較其他兩個方案的混凝土用量明顯增加，方案1的綜合經濟指標最為經濟，當柱距為7.2且荷載較大時，方案1和方案2的綜合經濟指標較好。

當柱距為8m且荷載較小時，方案1至方案3的材料用量呈現出遞增趨勢，即方案1最為經濟；當荷載較大時，方案1至方案3的梁材料依次增加，而板材料依次減少，綜合總的材料使用情況則方案1和方案2較為經濟。當柱距為9m且荷載較小時，方案1至方案3的鋼筋用量依次增加，方案2中的混凝土使用量最少，而方案3中混凝土及鋼筋使用量均為最多，即方案1和方案2較為經濟；當荷載較大是方案2最為經濟。在柱距較小且荷載較小時，選用方案1是較合理的優化方案；當柱距較大且荷載較大時選用方案2較為經濟；方案3盡量不宜選擇。

二、鋼筋強度選擇對工程造價影響

（一）不同結構類型鋼筋用量分析。不同結構類型對鋼筋用量影響程度是不相同的，在磚混結構中，鋼筋使用量最高可以占工程總造價的四分之一左右，框架結構鋼筋占造價比例最高可以達到35%，剪力墻結構鋼筋占造價比例超過了40%，框剪結構鋼筋占造價比例介于框架結構和剪力墻結構之間。磚混結構住宅是鋼筋使用量最低的一種結構類型，框架結構、剪力墻結構和框剪結構鋼筋占造價比例和鋼筋占造價平均比例都十分接近，這一數值大約在31%～33%之間。

（二）配筋設計與鋼筋優化要點

1.提高鋼筋強度的途徑。一是低合金化：加入錳、硅、釩、鈦、鈮，金相組織均勻，鐵素體-珠光體；二是細晶?；嚎剀?、控冷使晶粒度不粗于9級提高強度，基本鐵素體-珠光體，表層不連續局部回火馬氏體；三是淬水-余熱處理：鋼筋表層硬脆為高強回火馬氏體，延性損失影響施工適應性；四是冷加工：冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、冷鐓提高強度，但延性變差；五是控溫熱處理：對拔（軋）制鋼絲進行熱處理，獲得高強且保留一定延性，制作預應力鋼絲、鋼絞線。不同類型鋼筋的金相組織見圖4，從左至右依次為普通熱軋鋼筋HRB、細晶粒熱軋鋼筋HRBF、余熱處理鋼筋RRB[33]。

2.鋼筋外形優化。鋼筋外形參數包含：基園面積率、相對肋高、相對肋間距、肋面積比、齒肋比、橫肋的圓周角和橫肋的對稱性。圖5 為不同鋼筋外形表現，從第一排至第二排，從左至右依次為：光圓、等高肋、月牙肋、冷軋帶肋-兩面、冷軋帶肋-三面、刻痕-兩面、刻痕-三面、螺旋肋、螺旋槽、冷軋扭、三股鋼絞線、七股鋼絞線。

圖5不同鋼筋外形表現光圓鋼筋：基園面積大，錨固差須彎鉤，將淘汰；等高肋鋼筋：基園面積小，外形不合理，己淘汰；月牙肋鋼筋：基園面積較大，錨固良好有方向性；預應力鋼絞線螺旋肋鋼絲：基園面積大，錨固好；預應力螺旋槽鋼棒：咬合齒薄弱，錨固差；冷軋帶肋鋼筋：基園面積不大，應向螺旋肋靠攏；冷軋扭鋼筋：外形待改進，應向螺旋肋外形靠攏；刻痕鋼絲：削弱截面，咬合齒淺錨固差，將淘汰；外形優化方向：螺旋肋基園面積大、錨固優良，最具優勢。

3.提高強度、延性、加工適應性，根據特點選擇應用。主力鋼筋選用HRB400、500普通熱軋帶肋鋼筋，以及HRBF細粒鋼筋；抗震鋼筋選用帶后綴“E”高延性鋼筋，均勻伸長率9%；強屈比1.25；次要鋼筋選用RRB400余熱處理鋼筋對延性要求不高的基礎或大體積結構；預應力筋選用高強螺旋肋鋼絲及鋼絞線，均勻伸長率3.5%；改進鋼筋選用HRB335改HRB300，預應力鋼棒提高延性，改進外形；淘汰鋼筋選用刻痕鋼絲、HPB235光面鋼筋以HRB300取代；中強鋼絲作中小預應力配筋及約束配箍；冷加工鋼筋細直徑輔助配筋，優化穩定質量。減小面縮率并熱處理恢復延性，螺旋肋外形，不宜預應力及塑性設計。

（三）案例分析。有兩幢不同類型住宅建筑，A住宅建筑為框剪結構，主體部分11層；B住宅建筑為短肢剪力墻結構，主體部分21層。設計院提供了三種配筋方案：第一種采用HPB235級鋼筋和HRB335級鋼筋，第二種方案采用HRB400級鋼筋，第三種方案采用冷軋帶肋鋼筋，分布筋均采用HPB235級鋼筋。各類型鋼筋單價分別為HPB235、HRB335 （3200元/t）、HRB40（3400元/t）、冷軋帶肋鋼筋（3650元/t）。則板筋的使用量及費用見表2。

從上表3中不難發現，不同結構體系中，梁鋼筋采用三級鋼所帶來的經濟性有所差異。異形柱框架中，僅考慮梁的造價，每平方米可節省成本3元左右；而在框架一剪力墻結構和短肢剪力墻結構中的經濟性并不明顯，有時甚至會增加工程造價。

三、結語

鋼筋用量優化方案中要選取正確的設計參數，結合規范和實際工程進行選擇，在設計過程中不隨意增加建筑物的安全系數，在滿足必要功能前提下盡量的對設計方案進行經濟優化；建筑物構件的尺寸和鋼筋選用的合理搭配，既要保證建筑物結構的安全，還要盡量的降低建筑物的工程造價。

參考文獻：

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