摘 要：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。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。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。
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：
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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
（作者单位：山西太钢工程技术有限公司 山西太原 030009）
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