坚守混凝土容重取26kN底线

坚守混凝土容重取26kN/m3底线自入行做结构设计以为以来,应用PKPM及YJK计算时,对于混凝土容重参数取值一般取25~26kN/m3（我一直取26kN/m3）.如今竞争压力大、对成本控制更严,含钢量扣得更死.终于,“混凝土容重”被下手了“优化”了.

混凝土容重取多少？规范自然然没有规定.行业间的共识是“考虑构件上的抹灰作用”适当增加混凝土容重(由原来25kN/m3增加至26kN/m3）；听说也存在“剪力墙结构取26kN/m3,框架结构适当偏少地取25.5kN/m3”之类的说话.这个问题虽然在我第一天学习电算的时候都怀疑了,但我并不关心这个问题.因为他不值得我花精力去关心.直接偏安全地都取26kN/m3不就完了.如今世道不一样,由于“成本优化”要对其下手了,我不得不在站在这个“小”问题前,进行一场结构工程师的“混凝土容重底线保卫战”.

然,空口无凭,必须得做点什么,拿出一点依据.因此我特意针对问题做了以下研究.（注：研究思路及方法简单,若有不合理的地方,请大家讨论交流.）

一、首先对钢筋混凝土容重取值进行研究

根据《荷载规范》附录A,素混凝容重为22.0~24.0（分为振捣和不振捣）,工程中的结构混凝土自然是振捣密实的,因而取24.0kN/m3是毋庸置疑的；

接下来我们算一算钢筋混凝土的容重取多少合适:

根据《荷规》附录A,钢筋混凝土容重为24.0~25.0kN/m3;我从含钢量出发来研究钢筋对混凝土容重的增加程度.钢筋混凝土含钢率（包括纵筋、箍筋、构造筋等）；

钢筋混凝土容重计算公式：rrc=(rc*（1+（rs-rc）/rc*ps）

以上式中：rrc为钢筋混凝土容重；rs为钢材容重取

7.85*9.81=77kN/m3,rc为素混凝土容重,取24kN/m3；

ps为含钢率；

简化上式rrc=(24*(1+(77-24)/24*ps)=24*(1+2.21*ps)

再接下来研究柱、梁、板三种构件的容重

柱：

柱配筋率最小（四级）0.6%,箍筋最小体积配箍率（四级）0.4%；含钢量=0.6%+0.4%=1%；

柱配筋最大（一级）1.0%,体积配筋率1.2%（剪跨比不大于2）,含钢

率=1.0%+1.2%=2.2%

柱的容重区间为[24.5,27.1],基本上取26kN/m3,毫不过分；

梁：

说明：以上数据未考虑腰筋、上部钢筋,将其统算在纵筋内.纵筋配筋

率考虑上下钢筋,理论最小配筋率取0.2%*2=0.4%；

若考虑腰筋、一般纵筋配筋率1%~2%,全截面纵筋配筋率一般会大于2%,梁的钢筋混凝土容重最小取25kN/m3实属合理.

板：

根据以上的各种情况分析,钢筋混凝土板容重一般可达25.5kN/m3,至少大于25kN/m3

小结：

一般情况下,梁板柱混凝土容重均大于25kN/m3；且柱的容重更大,一般可至少取26kN/m3；

为了研究后面的问题；我在此下珍结论：钢筋混凝土容重取25kN/m3

二、现在研究考虑抹灰后的容重有多少?

以下研究基于以下条件：

1、钢筋混凝土容重取25kN/m3

2、抹灰为水泥砂浆：20mm厚,容重20kN/m(《荷规》附录A)

（注：以上数据为自编excel计算,由于页面限制,隐藏了具体过程.）以上计算方法考虑有以下：

1、梁的抹灰仅考虑两侧.（梁底抹灰实际建模已经在板面荷载中考虑了）

2、柱、梁抹在均未考虑梁柱相交换节点区域,构件体积也未考虑节点区域.

小结：由上表结果可知,考虑抹灰引起的构件混凝土容重增加后,混凝土容重一般至少可以取到25.8kN/m3;对于梁截面越高、次梁数量越多,板厚越薄的情况,抹灰附加到混凝土的容重更多.

考虑抹灰引起的混凝土容重增加后,容重取26kN/m3,并不很保守.

三、结论

基于以上的理论分析,钢筋混凝土在建模输入的混凝土容重参数,均应不小于26kN/m3.当然,这是理论研究,有诸多因素没有考虑到周全（比如钢筋的公称直径与实际直径不同、抹灰厚度不均,饱面抹灰采用混合砂浆或更加轻质的材料等）；再者,对混凝土容重取值多少,仅用于模型整体计算的容重参数.更确切来说是在由于设计软件本身在荷载输入方面的无法做到的

完美考虑,而采取的一种简化方式（其目的是,总体上会使结构荷载效应与实际相当,在可控的误差范围）.这种方法得出来混凝土容重不能适用于具体局部构件的计算.

在整个结构体系层面看来,有的地方甚至没有抹灰、配筋率小,有的地方配筋率大、抹灰较厚.在没有其他更加充分可靠的依据的情况下,以上分析,也算是对混凝土容重取值的一个最合理的解释了.

然而,现在行业对混凝土容重取值的争议也只存在25~26kN/m3.个人认为这个小范围影响不大（最大也只有4%的差距）,或许对于有的情况,就算取26kN/m3,实际上也是低估了荷载.这本应由工程师自己的经验、主观自主地决定的.混凝土容重参数引起成本变化与其未探明的荷载效应相比,可以说是微不足道！作为一名结构工程师,作出以上分析就是我坚守“安全”底线做出的行动.

如果非得要“蛮横”地与“混凝土容重”上过意不去.那么,就请拿出比以上的分析更有力的依据来.否则,就别动混凝土容重的底线.不是把把这“少有的自主权”还给结构设计师吧,毕竟最终担当责任是的他们.他们有权且应该在现今理论经验不足的条件下做出偏保守的决策.

至少有一种做法个人觉得不妥：那就是刻意从这个容重上下工夫去优化,无依据地要求混凝土容重取25.5kN/m,甚至取25kN/m3.

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