如何通过混凝土强度优化，节省百万成本？

混凝土是土木工程最常用的材料之一，量大面广，对工程造价影响很大。关于混凝土强度等级采用多少合适一直有不同见解，本文结合案例，浅谈影响混凝土强度等级的因素及合理取值。

一

规范规定

首先，混凝土强度等级需满足《混凝土通用规范》第2.0.2条“结构混凝土强度等级的选用应满足工程结构的承载力、刚度及耐久性需求。”

其次，各规范对各类混凝土构件的砼强度最低等级也有要求，该部分内容过于繁多，故以《混凝土通用规范》部分条款示例：

二

混凝土强度等级提高的好处

混凝土强度等级越高，结构的承载力、刚度及耐久性也就越高，也就能更好的满足本文第1条中规范所提要求。

1、结构承载力提高

2、结构刚度提高

3、结构耐久性提高

 

三

混凝土强度等级过高的坏处

那么结构的混凝土强度等级是不是越高越好呢？答案当然是否定的，因为混凝土强度等级过高也会带来很多坏处。

1、容易开裂。高强度等级混凝土的水化热更大，收缩变形也相对较高，会导致混凝土在使用过程中更容易出现开裂现象，反而造成工程质量问题，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》3.2.2条中提到了部分构件的混凝土强度上限。具体工程中基础底板的混凝土强度等级一般不宜大于C40，灌注桩的混凝土强度等级一般也不宜大于C40等等。

2、价格更高。混凝土强度每提高一个等级单方材料成本提高约10~15元，同时也会增加部分结构构件中钢筋的构造成本。

2.1 约束边缘构件体积配箍率随混凝土强度等级提高而提高

2.2 受拉钢筋等的最小配筋率随混凝土强度等级提高而提高

2.3 部分人防构构件的最小配筋率随混凝土强度等级提高而提高

3、施工难度增大。标号高的混凝土具有更大的强度和韧性，需要更高的施工技能和经验，施工难度和成本也相应增加。

4、供货采购难度加大。部分地区不生产C50以上混凝土，使用时得提前预定，如沟通对接不到位，则可能影响工期。

四

部分项目混凝土强度等级过高

项目设计过程中可能存在混凝土强度等级过高的情况，主要由以下原因导致：

1、对部分规范条文理解不到位。例如《混凝土通用规范》及最新修订版《混凝土结构设计标准》提到“素混凝土结构构件的混凝土强度等级不应低于C20”，有人就认为C15要退出历史舞台了，其实看下条文说明就可知混凝土垫层还是可以采用C15的。

2、习惯性设计。部分单位在项目设计时没有细究，于是存在部分项目按单位习惯性标准设计时存在部分构件混凝土强度等级过高。

3、项目时间紧，只能粗放设计。部分项目时间紧，给到设计单位的时间极其有限，设计人员来不及多次计算比较，故存在粗放设计而导致混凝土强度等级过高的情况。

五

优化案例分享

笔者2021年优化过甘肃省某住宅项目。该项目建面18万平米，甲方认为项目混凝土强度等级整体偏高，故邀请我方进行混凝土强度等级的专项优化，经优化后节省综合造价约300万元。优化采用的规范为项目设计期间对应的版本。

主要优化点如下：

1、垫层混凝土标号由C20调整为C15。

【分析】：

1.1 根据混凝土规范8.2.1条，垫层混凝土强度可采用C10。

1.2 根据地下工程防水技术规范4.1.6条，防水混凝土结构底板的混凝土垫层强度等级不应小于C15。

1.3 该地区商品混凝土无C10标号，长期以来，基础垫层也一直采用C15混凝土进行施工。

综上考虑混凝土垫层强度等级采用C15。

2、所有灌注桩混凝土标号由C40调整为C30。

【分析】：

2.1 《建筑桩基技术规范》第3.5.2条：二类和三类环境中，设计使用年限为50年的桩基结构混凝土耐久性应符合下表，本项目可采用C30。

2.2 《混凝土结构耐久性设计标准》第3.4.4条，本项目可采用C30。

2.3 《建筑桩基技术规范》第5.8.2条计算，采用C30可满足桩身强度的要求（3000*1.35=4050<0.7*14.3*（3.14*400*400-2614）+0.9*360*2614=5850 kN）。

综上考虑灌注桩砼强度等级采用C30。

3、所有塔楼基础筏板砼标号可由C40调整为C30。

【分析】：

3.1 《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》6.1.7条：筏形基础和桩箱、桩筏基础的混凝土强度等级不应低于C30。

3.2 《混凝土结构耐久性设计标准》第3.4.4条，本项目可采用C30。

3.3 绝大部分为墙下布桩，筏板砼标号调整为C30后，可满足墙柱冲切，桩冲切验算、局部受压验算。

综上考虑塔楼基础筏板砼强度等级采用C30。

4、地下车库各构件混凝土强度由C35调整为C30。

【分析】：

4.1 《建筑桩基技术规范》第3.5.2条：二类和三类环境中，设计使用年限为50年的桩基结构混凝土耐久性应符合下表，本项目地下部分构件可采用C30。

4.2 《混凝土结构耐久性设计标准》第3.4.4条，本项目地下部分构件可采用C30。

4.3 地库基础形式为桩承台加构造底板，均为一柱一桩，无冲切问题，砼强度降低对计算无影响。

4.4  对梁、柱、墙计算复核，绝大部分构件砼强度降低对计算影响很小。个别柱轴压比可通过适当加大截面，方柱改矩形柱且不影响车位；个别梁端抗剪不足的可采取加腋的措施。

综上考虑地库部分构件砼强度等级采用C30。

5、对上部结构模型进行了细化调整，塔楼各构件混凝土强度减小后仍满足各结构指标要求。以5#楼（27层,高宽比5~6）为例：

6、圈梁、构造柱、现浇过梁砼标号由C25调整为C20。

【分析】：

6.1 《建筑抗震设计规范》第3.9.2条第2小条：混凝土结构材料应符合下列规定：...；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20。

6.2 《混凝土结构设计规范》第4.1.2条：...；钢筋混凝土“结构”的混凝土强度等级不应低于C20。

综上考虑二次结构构件砼强度等级采用C20。

小结

混凝土结构各构件砼强度等级在满足规范规定、计算需要及构造要求后，不要盲目提高，过高的砼强度标号反而会事与愿违，不但降低了结构的安全、品质，还拉高了不必要的成本，有时会影响到几百万的造价。

来源：始信定优，转载已获授权，对原作者表示感谢！