建筑结构设计中节约用钢量的方法探讨

建筑结构设计中节约用钢量的方法探讨

陈煜

成都兰桂坊兴锦商业运营管理有限公司 四川 成都 610000

摘要：随着建筑行业的的发展，用钢量也随之增加。文中主要分析了影响工程项目结构设计用钢量的因素和要点，并提出了优化设计方案的途径。

关键词：建筑结构设计；用钢量；配筋结构

引言

钢结构工业建筑起步于50年代的西方发达国家，目前已相当普及，我国钢结构工业建筑的起步相对较晚，至90年代才开始逐步推广使用，钢结构建筑的发展相对滞后。从产量上来讲，发达国家的建筑用钢量为其钢产量的45%～55%，我国钢产量连年居世界第一，但是建筑用钢量占比仅为发达国家的一半左右。可见，我国建筑用钢量比重仍然偏低，还具有很大的发展空间。伴随着钢结构成为我国新建筑的主体结构，在大力发展和应用钢结构技术的同时，钢结构的开发与施工技术同步进行，将明显提升我国钢结构建筑的发速度，也必将演变成一种必然趋势。

1钢结构工业建筑节能体系

钢结构工业建筑节能体系是按现行《钢结构技术规程》进行设计，将80mm×80mm、壁厚2.0mm的方管型钢置入空心模块的组合方槽中，内外表面分别用一层耐碱玻纤网格布复合，再抹20mm厚纤维抗裂砂浆面层，构成复合墙面空心板，将钢管芯肋两端分别与门式刚架柱连接，空心模块墙体转角处的组合缝用转角模块粘贴。

2建筑结构设计节省用钢量要点

2.1平面布置

建筑结构平面设计需要考虑的因素较多，不仅需要在方案设计环节中分析施工环境、工程参数，还应该比对《建筑抗震设计》规范文件，并根据文件规定结合掌握的工程参数，并在对称性原则以及规则性原则下，设计建筑结构，并掌握影响工程质量的外在因素，确定致使立面与平面结构不规则的原因后，需要利用计算机录入各项工程参数，统计建筑结构受到的内力以及外力，根据建筑抗震设计要求，调整结构设计参数，提升建筑内部薄弱环节抵抗外力以及内力的能力，结构设计的变动势必会导致建筑项目用钢量发生变化，一般情况下都会增加工程的用钢量。

2.2竖向布置

竖向的规则性同样不可忽视，如果结构的刚度从下到上逐渐减小均匀变化，不存在上部外挑或者内收较大的情况，尤其是也没有竖向构件不连续（下部大空间转换，上部大空间抽柱）或者层高突变的现象，其用钢量就比较少，同时其抗震受力的性能也较好。对于高层建筑而言，其整体高度与宽度比例也需特别注意。总体来说在满足结构整体稳定的前提下，高宽比越小的整体其稳定性越好，在满足轴压比条件下需要的构件截面也小，用钢量也比较经济。

2.3节约次构件用钢量

对于建筑结构来说，屋面檩条和墙面檩条都属于次构件，但是他们在总用钢量之中所占比例不低。为了能达到节约用钢量的目的，相关工作人员需要对次构件的材料进行严格筛选。比如，以冷弯薄壁型钢制作屋面和墙面檩条，使其在具备承载力高、受力性好的特点后，还具备刚度大和用钢量小的特点，实现节约用钢。当然，为了能进一步实现对次构件用钢量的节约，工作人员还可以选择以连续斜卷边的Z型檩条来替代传统的简支C型檩条，这样一来可比传统的次构件节约10%左右的应用用钢量。

3影响建筑设计用钢量的因素

3.1构件的截面与配筋

总体来说，在满足结构整体稳定、位移、扭转与构件本身承载力下，抗侧力结构构件的布置不宜太密也不宜太大，在地震荷载作用下，建筑物的刚度越大，其引起的地震响应也越大，其配筋也就会越大，因此建筑物的刚度在抗震区做的柔一些是恰当的，当然也要满足最小的剪重比的规定。对大多数的结构而言（层高太高的例外），在轴压比不太大的情况下，竖向构件的配筋一般都是构造控制的，合理地减小了构件的截面，就等于减少了构件的配筋。另一方面，高强度钢筋的使用也是节省钢筋用量的较好途径。现在不同等级的钢筋价格相差并不是太大。在框架梁中使用HRB400钢筋比采用HPB335钢筋可以减少钢筋的用量接约15%，并提高梁的有效截面高度，在梁的剪力较大时箍筋优先选用HRB335钢筋可比采用HPB235钢筋用量减少接近30%。

3.2自然因素

建筑物所处的地理位置不同，承受的外力也会有所不同，气候条件、地震作用都是建筑结构设计需要考虑的方面，同时结构设计还需要掌握建筑自重以及建筑所处地区是否会频繁的发生地震，这些因素都将会直接影响到建筑设计参数。建筑结构需要满足质量标准，掌握影响结构稳定性的因素，并需要在此基础上权衡各方面因素，适当增加用钢量，从而可以降低温差、风力等自然因素对建筑的影响，在建筑用钢量增加的同时，还可以强化建筑抵御温度应力的能力。

3.3结构体系

建筑项目在动工前期，工作人员会对项目所在地进行实地勘察，掌握工程信息，并根据建筑抗震设计要求以及建筑结构设计要点，结合企业自身情况，从成本以及技术等层面出发，设计建筑结构方案，我国各省市的气候特征均不相同，建筑结构设计应该考虑影响结构稳定性的因素，保证建筑结构稳定的基础上设计结构方案，还需要将工程所用的经费控制在企业可承受水准下，建筑内部不同结构体系不仅会导致建筑结构稳定性不同，还会影响到施工的用钢量。比如剪力墙结构体系与框架+剪力墙结构体系，虽然都可以满足建筑单位对项目稳定性的要求，但是因为结构体系不同，建筑使用的用钢量也会有较大的差异，前者用钢量在50～70kg/m2区间内，后者用钢量在90～120kg/m2区间中。

4建筑结构设计节约用钢量的途径

4.1应用高强钢筋

建筑结构设计常用HRB400钢筋，目前我国大力推广的高强钢筋为CRB600H，高强钢筋CRB600H对HRB400钢筋组成的化学成分进行适当的调整，改变了钢材C、Mn、Si等元素的含量，进一步提升钢材的强度以及刚度。高强钢筋具备强度高的特性，并且可以解决混凝土构件中，钢筋拥挤的问题，在提升钢筋混凝土强度的同时，还可以缩减建筑的用钢量。应用高强钢筋过程中，施工人员需要在前期与技术人员、设计人员，商讨施工图纸，检查节点配筋。当材料校对完成后，才可以上报总工程师，明确施工用钢量，批准下单，满足施工作业需要。

4.2完善构建设计

首先，掌握导致建筑中柱用钢量大幅度提升的原因，调整柱的钢筋率以及布置位置，从而起到控制柱用钢量的作用。明确建筑类型，掌握柱、墙的横截面积，并需要根据工程结构设计规范要求，在保证混凝土强度满足工程质量要求的前提下，降低柱轴压比，从而减小柱截面大小，在保证项目结构稳定的同时，达到节约用钢量的目的。梁结构设计期间，需要掌握钢筋与混凝土搭配方式，以及不同搭配方式呈现的效果，并根据施工要求，优化混凝土与钢筋配置，在此基础上设计梁截面，将梁截面的宽度控制在0~350mm范围内，采用这种方式控制梁截面，可以在确保截面尺寸不影响施工作业效果同时，减小工程所用的钢量。随着梁截面宽度的扩大，作业需要的用钢量也会随之增加，保证结构稳定性在规定范围中。另外，可以在结构设计期间，在确保结构稳定值满足规定要求的基础上，减小钢筋直径，采用大直径与小直径结合配筋的方法等减少用钢。

结束语

总而言之，要找出节约用钢量的设计方法，就必须对当前的建筑结构设计工作以及其结构特点和用钢量影响因素进行深度分析，这样才能找出具有针对性的优化策略。所以，在实践工作中相关工作人员要从结构布置、次构件以及钢材类型和结构形式等方面考量，实现对用钢量的有效节约。

参考文献

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