建筑結構設計節(jié)約用鋼量方法及意義

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摘要：文章詳細介紹了建筑結構設計中節(jié)約用鋼量的意義，通過專業(yè)的調查與研究，找出節(jié)約用鋼量的有效方法，如科學布置水平構件、合理布置豎向構件、提高配筋構造水平、改進樓板設計及優(yōu)化抗震墻設計等，從而有效提升建筑結構的整體設計水平。

關鍵詞：建筑結構設計；節(jié)約用鋼量；抗震墻設計

1引言

在開展建筑結構的整體設計時，設計人員需在提升該結構安全、可靠的前提下最大化地節(jié)約用鋼量，此理念既屬于施工企業(yè)的重點目標，也代表著設計人員的設計責任，只有適時縮減用鋼量，才能切實保障此類企業(yè)的整體競爭力。

2建筑結構設計中節(jié)約用鋼量的意義

①在建筑結構中節(jié)約用鋼量可切實優(yōu)化建筑物的整體結構，由于建筑設計會受到多重要素影響，比如，豎向布置、平面形狀、平面長度或其內部構件的位置，若結構設計不合理，不僅會影響工程建設的整體效果，還會增加用鋼量與額外的施工成本。在采用適宜的方式進行結構優(yōu)化時，其實際施工的質量會獲得明顯提升，節(jié)約各項資源的同時，也會縮減用鋼量。②節(jié)約用鋼量也符合我國當前對綠色建筑的整體要求，在開展工程建設與優(yōu)化設計期間，只有借助良好的結構設計才能在施工前發(fā)現各項問題，針對性地解決各項問題后，保障建筑質量與環(huán)保要求[1]。

3建筑結構設計中節(jié)約用鋼量的有效方法

3.1合理布置水平構件

通常來講，建筑結構中的水平構件為樓層內部的梁板，其布置的主要原則需嚴格遵循傳力受力的科學性，再以此為基礎達成適宜的視覺效果與使用效果。在開展水平構件設計的過程中，設計人員需適當節(jié)約用鋼量，避免內部構造的本末倒置問題。例如，在設計某公共建筑樓層時，針對主軸尺寸較相似的結構單元，設計人員可將其設計成井字次梁；若兩邊的主軸尺寸帶有較明顯差別，要詳細劃分次框架與主框架，將其布置為交梁樓蓋，兩種板的跨度要保持在2m上下。對于住宅建筑來說，若正常開間的寬度為3m左右，其樓板的整體厚度需保持在100cm，在增加板跨的同時架構出交梁樓蓋。當建筑工程采用的鋼筋的強度較高時，其使板配筋需由內力掌控而非配筋構造，若設計人員沒能遵從該設計方式，則不僅浪費大量的建筑材料，還會增加額外的施工成本，影響建筑的整體質量。若在布置水平構件期間，盲目增加梁板且縮減各板間的跨度，則會增加用鋼數量，給樓面荷載帶來更多次傳遞，引發(fā)其受力不均勻隱患[2]。

3.2科學布置豎向構件

在提出建筑條件圖后，設計人員應依照該建筑的整體狀態(tài)來確認柱網大小的合理程度與疏密度是否科學，繼而完成剪力墻結構的設計與布置。①在進行結構設計操作期間設計人員需科學設計墻柱截面，當前墻柱多屬壓彎構件，構造配筋會更多地使用在配筋量中，若混凝土整體的強度等級較合理，且其對應性數值符合軸壓比的評判標準，要合理掌控墻柱截面的面積，防止因截面積過大而增加用鋼量。②針對豎向構件的結構設計，要科學運用柱截面的種類，1～2種為最佳使用數量。例如，當前部分建筑的柱網疏密的均勻程度不夠，設計人員要經過詳細考察增加某個柱網的截面，在完成該項工作后就要立即停止設計，保障用鋼量的數值，可部分建筑工程為達到美觀效果，盲目增加截面面積，該行為不僅降低了工程項目質量，還會無形中增加用鋼量。設計人員需與施工人員合作，架構出一種更為完善的措施，具體來說，設計人員可在柱網內部增加芯柱，提升主筋的配筋率與配箍率等，利用搭配而成的鋼筋改進其內部整體的軸壓比，繼而在掌控截面尺寸的前提下，提升建筑物的美觀效果。③對于施工層面而言，若剪力墻的結構較完整、統(tǒng)一，除了會給施工帶來便利外，還會影響剪力墻內部的受力程度。由于剪力墻內部的隔墻要設置一定的支撐裝置，提升外圍墻軸受力程度，有效改進建筑結構的整體質量。若某建筑物的樓層較高，在設計墻柱截面時會存有一定的問題，不利于用鋼量的節(jié)約，因而設計人員需掌握該借助結構的模數，從整體結構上適時優(yōu)化其內部用鋼數量，在削減施工難度的同時，完成豎向構件的設計。

3.3提升配筋構造水準

①在開展柱的設計時，設計人員應掌握該建筑物中的截面尺寸、軸壓比與混凝土內部的強度等級，保證柱段設計為構造配筋。在計算柱體主筋的配筋率時，可依照相關公式，相較于低強度的鋼筋，高強度的鋼筋更有助于完成節(jié)約用鋼量的計劃。例如，某建筑企業(yè)管理者在設計柱箍筋時，為同時加強工程質量與節(jié)約用鋼量，其采用的箍筋型號為HRB400，雖然HPB235柱箍筋在使用期間帶有些許優(yōu)勢，但由于其強度較低，難以運用在多數高層建筑中。此外，為有效縮減配筋率，設計人員要及時更改柱的豎向形態(tài)，若改變后仍難以承受其整體結構，可將梁柱頂部的節(jié)點改變成簡支，繼而滿足其中心受壓的整體效果[3]。②在進行梁設計的過程中，多數配筋由內力控制，在分析與研究梁箍配箍率與主筋最小的配筋率時，若想在梁上削減用鋼量，要合理控制混凝土內部的等級強度，且使用強度較高的鋼筋，其主要原因在于良好的混凝土等級，可縮減最小配筋率，而鋼筋性能則能全面改善梁的抗裂屬性。若建筑物中梁的截面寬度較小，設計人員可采用兩排鋼筋，既降低梁整體的高度，又提升建筑結構的整體質量，從某種程度上來說還能達到美觀效果。

3.4優(yōu)化樓板設計

在開展樓板設計期間，設計人員應嚴格管控該類樓板的整體厚度，通常來講，其多帶有混凝土性質，厚度在100mm左右，因而要以此為基礎逐步增加該類樓板的跨度，提升建筑結構中的內力控制。依照當前樓板跨度要求，設計人員需采用型號為HRB400的樓板配筋，以達到縮減用鋼量的整體效果。針對大跨度雙向板而言，由于底板的位置不同，其內力也存在根本性差異，在開展整體設計時，要盡量避免其內力配筋貫通整個鋼筋。為降低用鋼量，要借助分板來完成配筋的設計，當其內部各個板底筋的間距為100mm時，不必將每個鋼筋都放置到支座內，設計人員可根據實際情況切斷部分鋼筋。若板面要運用貫通面筋，其貫通配筋值可適當小于最小配筋率，繼而在達到規(guī)范要求的基礎上，節(jié)約用鋼總量。

3.5改進抗震墻設計

在設計抗震墻的過程中，若為一般剪力墻結構，在該剪力墻抗震等級在一、二、三級且軸壓比超出規(guī)定限制時，要設置約束邊緣構件。具體來說，在開展抗震墻的設計時，既要科學截取截面，還要采用合理的方式來完成布置。比如，在運用構造配筋期間，技術人員需確認節(jié)點區(qū)內的墻段、箍筋與主筋等配筋率在標準范圍中，若建筑結構內的層級較高需提升配筋率，則經過合理的計算后，需將其控制在一定范圍內，避免用鋼量的大幅增加。在設計構件期間，設計人員需挑選適宜的材料，當前運用較廣泛的材料為Q345與Q235兩種。一般來講，主結構內的鋼種要盡量單一化，也給工程管理提供更大地便利。此外，針對經濟角度而言，可采用多種鋼材組合的模式，由于其強度不同，在運用期間可發(fā)揮出不同的作用。若想增強建筑結構的整體強度，可挑選Q345；而運用Q235期間則能保證該類建筑的穩(wěn)定性。設計人員還可采用先進的信息技術，對建筑結構中的截面進行合理演算，并匹配其內力結構的彈性計算方式，目前，多類結構軟件都具有截面驗算與處理功能。

4總結

綜上所述，建筑工程內部的設計人員，需全面考慮節(jié)約用鋼量的具體要求，從多個層面保障其結構設計的定量與定性控制，在不斷提升其功能種類的情況下，營造多重布局條件，在保證其結構受力科學的同時，降低用鋼量。

參考文獻

[1]張春霞.建筑結構設計中節(jié)約用鋼量的方法探討[J].江西建材,2020(07):69-70.

[2]毛東.輕型門式鋼架設計中節(jié)約用鋼量的方法探討[J].住宅與房地產,2020(06):90.

[3]譚新城.建筑結構設計中節(jié)約用鋼量的探討[J].建筑技術開發(fā),2018,45(16):152-153.

作者：李晶晶 單位：安徽建筑科學研究設計院