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建筑结构设计中节约用钢量的措施研究

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张梽飞

[导读] 摘要：在建筑工程施工中钢材料属于十分重要的施工材料，通过控制用钢量能够节省施工企业的经济成本，同时也能够反映出设计人员的技术水平。

        深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司 510660
        摘要：在建筑工程施工中钢材料属于十分重要的施工材料，通过控制用钢量能够节省施工企业的经济成本，同时也能够反映出设计人员的技术水平。本文主要分析了在建筑结构设计中，对于建筑用钢量产生影响的因素有哪些，并研究了节约用钢量的有效结构设计方式，以期能够节约更多钢材料，满足社会环保节能需求。
        关键词：建筑结构设计；节约用钢量；设计措施；
        在钢筋混凝土建筑工程施工设计阶段，要在确保工程结构稳定可靠的前统一条件下，根据规范要求最大限度的节约用钢量，通过节约用钢量能够提升施工企业的经济效益，考验了设计人员的工作能力，也对企业的市场竞争产生一定的影响。设计人员需要在结构设计中了解对于建筑设计用钢量产生影响的因素有哪些，才能够对症下药采取有效措施起到节约用钢量的设计效果。
        一、建筑结构设计用钢量影响因素
        1.自然因素
        在建筑工程施工中，由于施工地理位置不同，建筑物承受的外力也不相同，建筑结构设计人员需要在设计中充分考虑当地的气候条件和地震作用[1]。同时结构设计还需要充分的了解建筑的自重，查看建筑施工区域是否存在频繁地震的情况，这些因素在后期都会对建筑工程的设计参数产生直接影响。要根据建筑结构的质量标准要求进行设计，充分掌握所有对于建筑结构稳定性产生影响的因素，在设计中权衡各方面的利弊，适当的增加用钢量可以减少低温差以及风力对于建筑物产生的影响，同时还可以帮助提升建筑自身对于温度应力的抵御作用，不能盲目进行用钢量节约设计。
        2.平面布设
        在建筑工程结构的平面设计中，设计人员需要综合考虑多方面因素，除了在设计方案过程中了解和掌握施工环境、工程参数等内容，还需要严格遵守《建筑抗震设计》规范文件要求，在文件中规定建筑结构设计需要充分掌握工程参数，并在设计中遵守对称性原则和规则性原则，建筑结构的设计要了解对于工程质量产生影响的外在因素，了解导致出现立面和平面结构不规则原因之后优化设计方案。设计人员可以结合现代化信息技术的应用，在系统中录入各种工程参数，详细统计建筑结构受到的外力和内力影响，根据建筑抗震设计要求不断地调整建筑结构的设计参数，能够有效提升建筑物的稳定性，建筑物的内部薄弱环节得到强化。结构设计的变动会在一定程度上导致出现用钢量的变化，一般情况下会带来增加工程用钢量的情况。
        3.结构体系
        在建筑工程施工之前，设计人员需要针对施工建设现场进行实地考察，详细掌握现场情况，根据建筑物的抗震设计要求和结构设计要点，站在企业的施工成本和施工技术角度，设计出符合企业自身需求的建筑结构方案[2]。不同的建筑区域气候特征和地质情况不同，因此在建筑结构设计中，要重视对结构稳定性产生影响的因素，确保建筑结构设计能够让建筑结构更加稳定。建筑结构设计工作要尽可能的把工程使用经费控制在可承受范围之内。不同的建筑结构体系对于用钢量的需求是不同的，例如剪力墙结构体系和框架+剪力墙结构体系，二者都能够满足项目稳定性要求，但是不同的结构体系用钢量不同。剪力墙结构体系用钢量在50-70kg/m2，框架+剪力墙结构体系90-120kg/m2。
        二、建筑结构设计中节约用钢量的设计要点
        1.水平构件部署
        在建筑结构设计中水平构件的部署是否科学合理，对于建筑结构稳定性会产生直接影响。在建筑结构设计中一般使用较多的水平构建是梁板构件[3]。进行水平构件的搭设要站在多个角度多个层面进行分析，让建筑结构内部荷载更加平衡，产生的内部应力能够顺利抵消，符合力学概念，让结构内部的受力和传力更加明确。设计水平配件不能仅仅站在建筑结构稳定性角度考虑，还需要综合客户对于建筑外观的设计要求，在保证建筑整体质量符合标准要求的情况下，提升建筑项目外观的观赏性。在建筑结构设计中科学合理的进行水平构件设计，既能够减少建筑用钢量，同时也能够提升项目建筑效果。

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        在建筑工程施工过程中，既想要减少用钢量，同时也想要满足业主对于工程质量的要求，设计人员通常会采用竖向交通构建建筑简体，在建筑中建设多桩承台，在墙体的下方进行该构件布设方式，减少建筑内部剪力墙对于桩造成的影响，强化桩体的薄弱部位[4]。还了解建筑结构的内外荷载，优化配筋率设计，不断地提升建筑结构对于外力的抵抗能力，分析建筑结构中承台可能承受的建立冲击，提升建筑整体的稳定性。在设计中可以通过适当提升混凝土强度以及承台厚度的措施，抵消内部产生的水平方向剪力。建筑结构设计中需要对构建的自身重量和跨度加强重视，例如在日常家居客厅装修中使用了板块混凝土平板，在客厅空间中确实能够提升结构的可靠性和稳定性，但是会产生较大的用钢量。想要节约用钢量需要更好的平衡构建自身的重量和跨度关系，否则即使提升自身的预应力，也无法避免材料使用过多的情况。为了不影响构建的预应力，可以从构件自重角度思考，简化楼板的构造样式，减少工程的用钢量。当前房屋工程建设汇总比较常用的是现浇双向空心楼板和轻质填充块密肋楼板。
        2.配筋结构设计
        在建筑结构设计中进行柱段结构设计，要掌握好混凝土的强度层级轴压比，科学合理的确定出构造配筋的方式，按照最低的配筋率来选择柱筋规格[5]。柱设计工作的开展要结合丰富的施工经验，确保在施工中不会让建筑结构产生内部应力的影响，并考虑中高层建筑的实际施工需求。在结构设计中设计人员需要科学合理的选择工程柱的型号，了解柱形和建筑承载能力之间的关系，通过改变柱的外形来让柱中心受压，让建筑结构的内部应力更加平衡。
        三、科学合理的开展建筑结构节约用钢量设计
        1.应用高强钢筋
        当前我国建筑结构设计中使用比较广泛的是HRB400钢筋，可以在结构设计中应用高强钢筋CRB600H，两种不同的钢筋相比，高强钢筋的内部组成化学成本经过了适当的调整，有效提升了刚才的刚度和强度[6]。高强钢筋具备强度较高的材料特性，能够有效解决在混凝土构建中钢筋材料过多、过于拥挤的情况，提升钢筋混凝土强度的同时减少建筑用钢量。在结构设计中应用高强钢筋，需要施工人员、设计人员和技术人员做好沟通交流，校对材料完成之后上报总工程师，明确出施工的用钢量。
        2.完善构建设计
        在建筑结构设计中需要了解提升建筑用钢量的因素，并调整柱的钢筋率和布置位置，起到减少柱用钢量的效果。不同的建筑结构拥有不同的柱横截面积和墙横截面积，可以根据规范设计要求，保证混凝土的强度，不断地降低柱轴压比，减少柱截面的大小，保障建筑结构的稳定性，起到节约用钢量的效果。
        结语
        综上所述，建筑行业在发展过程中要遵循可持续发展要求，对于建筑结构设计加强关注，优化建筑结构的设计方案，在保证建筑稳定性和可靠性的同时，节约施工中刚才的应用，完善建筑结构设计，达到节能环保设计效果，促进建筑行业的可持续发展。
        参考文献：
        [1]李书源.建筑结构设计中节约用钢量的方法探讨[J].工程技术研究，2021，6（02）：186-187.
        [2]张春霞.建筑结构设计中节约用钢量的方法探讨[J].江西建材，2020（07）：69-70.
        [3]谭新城.建筑结构设计中节约用钢量的探讨[J].建筑技术开发，2018，45（16）：152-153.
        [4]谭杰钊.论建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义[J].建材与装饰，2018（20）：135.
        [5]王琦.建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义[J].智能城市，2016，2（06）：274-275.
        [6]张希，代雪姣.浅谈建筑结构设计中节约用钢量[J].中国房地产业，2011（03）：295.