建筑結構設計中節約用鋼量的方法探討

董軍

【摘要】基于現代化發展背景下，廣大群眾更對我國建筑行業形成了極高關注。然而從房地產行業視角下來看，更加關注成本投入量，特別是建筑結構設計單位，與建設單位保持密切聯系，就是希望能夠時刻把控項目每平方木用鋼量，更有很多甲方在簽署設計合同時在設計合同中添加針對用鋼量的限制條款，從建筑結構設計方層面下分析，當前最為緊急的任務，就是有效迎合市場化發展需求，尋找節約用鋼量的方法，確保自身單位能夠穩步占據市場重要地位。

【關鍵詞】建筑結構設計;鋼材用量;構件 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.014

針對建筑鋼筋混凝土項目設計事項，企業就是希望能夠提高結構安全性以及穩定性的基礎上，使用最少的鋼筋用量。這一目標的實現，不單單是施工單位的責任，而且更是設計部門的職責。站在項目造價視角下，隸屬于鋼筋費用明細中的材料成本投入，必須要求人員開展合理化設計工作，達到節約用鋼量的管理效果，這是提高建筑企業市場競爭力的重要表現。

1、建筑設計用鋼量的影響因素

1.1宏觀因素

針對建筑結構設計中影響用鋼量的宏觀因素，主要可以結合以下幾方面進行分析：第一是豎向布置。從建筑豎向體型層面下分析，主要表達的就是豎向布置規則性以及均勻性狀態，要求對結構內收以及外挑等程度加以詳細調查分析，如果存在突變隱患，無疑會導致用鋼量的增加。比如，將重心放在側向剛度視角下，由上方位置逐漸過度到下部問題，如果剛度處于均勻變化的狀態，此時必然能夠減少用鋼量的投入，而且出現了不均勻剛度變化，最終就會導致用鋼量不合理增加;第二是平面形狀。從建筑結構平面規則情況下分析，當發現其有著較少的凹凸，會直接決定攻城時用鋼量的有效控制，針對有著大致相同的結構層數面積，再加上有著較大長度的外墻情況，最終會需要使用到很多鋼筋材料。從中可以看出，分析建筑結構用鋼量影響因素，與平面形狀規則之間存在著之間關系，而且也是影響整個結構抗震效果的關鍵。從某種程度上而言，判斷具體建筑結構用鋼量大小，如果處于節約使用的狀態，會直接決定結構抗震性能的提升;第三是抗側力構件位置。針對建筑結構質量與剛度情況，兩者有著重合的中心位置點，再加上可能存在抗扭剛度的抗側力構件部位，會決定較小結構抗扭效應的出現，很大程度上會減少用鋼量。特別是面對框架剪力墻結構，在工作人員實施設計過程中，當處于不合理設計情況下，此時質量與剛度中心會出現偏離的現象，極易引發結構扭轉隱患。針對這一問題，不能保證施工材料投入量的減少，還需要工作人員妥善做出調整。

1.2微觀因素

站在微觀角度下分析影響建筑結構設計用鋼量使用問題，具體表現為以下兩點：第一是構件鋼筋構造。通過實際調查可以看出，建筑結構構件鋼筋設計過程中，行業內已經制定了很多合理化標準，這就要求工作人員必須完全履行標準細節，才能夠達到節約用鋼量的目標。設計人員先應該調查構件承載力大小，嚴格履行標準最小配筋率明細，充分提升結構抗壓水平，保證混凝土構件具備較大剛度性能優勢。與此同時，針對有著良好抗拉強度以及抗剪性能的鋼筋結構，不會對剛度情況構成太大威脅。如果單位需要承擔較大荷載力，此時必須著重選擇有著極高強度的鋼筋材料。在選擇墻柱等位置構件時需要注意，設計人員需要整合軸壓比現狀，保證構件具備較強可靠性，實現抗壓性能不斷提升的目標。在工作人員選擇混凝土結構過程中需要注意，雖然不需要選用較大強度的鋼筋材料，但是必須要求其與現有配筋率規范相一致;第二是多種零星構件。作為建筑零星構件，常見的有飄窗、裝飾構件等多個部分，目前來看，在分析影響建筑結構用鋼量因素時，很多設計人員未能重視該點。伴隨著我國建筑行業多年以來的發展，當前各個地區不管是施工數量還是面積，都有著很大提升，面對項目內部含有的諸多零星構件，無疑增加了操作困難性，甚至也是關系到造價水平的關鍵。在之前很長一段時間內，部分人員在進行鋼筋設置時，通常綜合混凝土澆筑方式進行，極易引發不科學設計現象的出現，而且因為較大操作困難度現象，又給項目增加了不必要的重量，部分情況下因為受力不夠合理留下安全隱患。

2、建筑結構設計中節約用鋼量的方法

2.1水平構件布置

在設計人員進行水平構件布置過程中，主要就是將重心放在內部樓層梁板位置上，要求達到合理受力與傳力設計效果，然后給群眾提供良好的使用環境，最終達到節約用鋼量的設計效果。以上幾個環節的進行，應該層層遞進，不能出現本末倒置的設計現象。分析公共建筑樓層結構，如果有著大致相同的單元兩向主軸尺寸，此時設計人員可以將其規劃成兩向井字次梁。面對兩向主軸尺寸大小，如果發現有著較大的尺寸，此時就需要設計人員弄清楚主框架與次框架位置，布置成典型交梁樓蓋，板跨需要控制在2m左右。

2.2豎向構件布置

當設計單位確定好設計方案以后，必須再次組織部門全體人員，對柱網疏密效果以及大小等情況進行有效觀察與分析。在設計人員規劃剪力墻結構過程中需要注意，必須事先深入分析設計方案效果圖，弄清楚各個細節以后才能夠實施正式操作。要想能夠確保最終結構設計方案更具合理性以及可行性，設計人員也應該進行反復的計算，在確保設計方案實用性得以提升的同時，才能夠從根本上達到節約用鋼量的效果。在正式設計期間需要注意，工作人員也應該強調墻柱截面設計重要性，面對處于壓彎構件狀態的墻柱，要求先對配筋量條件進行調查，然后確定好構造鋼筋用量情況。設計人員確定好強度等級符合標準的混凝土結構，然后再去判斷軸壓比規范，當以上兩個部分滿足規范要求以后，再去規劃好墻柱截面大小，不能出現較大的現象，避免截面問題導致用鋼量增加現象的出現。最為關鍵的是，在實際設計過程中，設計人員最好應該控制好柱截面類型，這是建筑結構設計行業人員必須遵循的工作原則。面對出現不均勻柱網疏密結構現狀，某根柱或者是若干根柱因為軸力較大需要增加截面，為達到結構美觀性以及便于裝修的效果，設計人員可以要求柱截面保持一致，如果單純只是放大柱截面大小，雖然從表面上能夠實現統一性的標準，但是無疑期間會需要使用到大量的鋼筋材料。最佳的方法就是設計人員針對部分柱位置，可以提前準備好芯柱，合理添加在配筋方面，保證配筋率有效增加，并且搭配使用勁性鋼筋來改善軸壓比，達到合理控制截面尺寸的效果，通過此種方式，相比較大單一增加面積來講，其節約用鋼量效果更加顯著。在設計人員布置豎向交通井道過程中，因為外圍墻體結構的威脅，會導致結構剛度受到直觀影響，但是卻不會對內部墻體構成較大損壞。這是因為在維持整體結構剛度的現狀下，設計人員務必要控制好筒體內部剪力墻厚度，當處于標準范圍中的基礎上，才能夠防止影響墻體用鋼量的現象，而且也會維持整個建筑結構具備良好性能以及極高質量。站在建設角度下分析，為確保整個施工工作高效開展，獲取到預期理想的施工效果，必須要求剪力墻結構保持筒體統一性狀態。

2.3構件配筋構造

為做好構件配筋構造規劃設計工作，人員可以結合以下幾方面進行分析：首先，在設計人員實施柱結構規劃設計時，應該整合混凝土強度等級情況，對軸壓比以及截面尺寸進行妥善把控，通常情況下，面對柱段位置而言，主要歸屬于構造鋼筋，嚴禁設計人員將其看成內力控制配筋的問題。基于此，在設計人員規劃設計時需要注意，面對柱主筋規格大小，可以結合最小配筋率或者是稍高的配筋率加以進行處理。同時，按照現有行業內標準計算公式，對柱箍筋體積的配筋率實施精確計算，如果設計人員能夠有效選擇高強度的鋼筋材料，相比較一些低強度的鋼筋材料，更能夠實現節約用鋼量的效果。通常情況下，設計人員可以事先對項目施工現狀進行調查，綜合市場情況，確定HRB400類型的柱箍筋，最好不使用HPB235低強度鋼筋材料。除此之外，像建筑結構頂層邊柱位置，針對中柱位置上，將將其大跨度邊柱進行有效抽出以后，會發現嚴重偏心受壓的現象，因為內力把控以及較大規模的主筋配筋量現象，要想能夠實現節約用鋼量的效果，就需要設計人員有效控制好低配筋率投入情況，將柱豎向形狀進行有效調整。如果設計人員經過了一系列調整，最終發現不能承受彎矩的現象，此時可以將視線放在梁柱頂節點位置上，將其設計成簡支結構，確保柱中心有著較強承壓性能。這一情況下邊柱也無需改變豎向的形狀，還能夠減小截面。

同時，設計人員也應該做好結構梁規劃設計。通常由內力把控的配筋，打濕期間也會有喝尿部分是由最小配筋率控制的。設計人員可以仔細觀察梁主筋的最小配筋率還有梁箍筋配箍率，對其進行有效設計以后，可以達到節約梁位置用鋼量的效果，在此過程中需要注意，設計人員需要嚴格確定好混凝土結構等級強度，而且最好選用高強度的鋼筋材料。因為以上方式的實施，能夠保證最小配筋率得以有效減少的基礎上，自然也能夠保證結構梁具備良好抗裂效果。在此之前，設計人員先應該判斷梁的截面寬度，如果發現有著較小寬度現象，再加上有著較大配筋率，設計人員可以借助兩排鋼筋妥善設置，最終也能夠有效把控好建筑梁結構的有效高度。基于此，在不對建筑空間美觀性構成影響的基礎上，設計人員可以秉持適當性的原則，重點增加梁的寬度，而且也應該設置成單排的主筋，特別是梁截面的高度較小時，才能夠實現節約用鋼量的目標。

結論：

簡而言之，針對建筑結構設計環節，要想能夠達到節約用鋼量的目標，不僅僅需要人員關注好宏觀以及微觀影響因素，而且也應該全程秉持實事求是的原則，保證建筑結構具備極高質量以及良好性能，而且也應該妥善規劃好現場格局，提升構件可靠性，達到結構科學受力的效果，最終實現節約用鋼量的效果。

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