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建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义分析

2020-08-31缑文平

西部论丛 2020年10期
关键词:建筑结构设计

缑文平

摘 要:为促进建筑工程的良好发展,需降低建筑工程施工成本,应对建筑结构设计引起一定的重视。钢材作为建筑工程中重要的施工材料,应在建筑工程设计中对建筑结构总用钢量进行把控,更好的降低建筑结构施工成本。应对影响建筑结构设计用钢量的主要因素进行探究,并结合实际情况对其进行分析,制定节约建筑结构用钢量的对策,有效降低建筑工程建设成本,提升建筑企业的市场竞争力,促进建筑工程行业的良好发展。

关键词:用钢量;建筑结构设计;平面布置

引 言

近几年,随着我国市场经济体制的不断优化,建筑行业面临到的市场竞争力较为激烈,如何降低建筑工程施工成本是建筑企业需要面临的重要问题。钢材作为建筑工程施工过程中应用广泛的材料,需对用钢量进行合理控制。降低建筑结构用钢量,不仅能降低建筑工程施工成本,还能够降低建筑结构自重,提升建筑结构的安全性以及稳定性,推动了建筑行业的良好发展。

一、影响建筑结构设计用钢量的因素

1、建筑结构周围环境。由于在对建筑结构进行设计时,应对建筑结构周围环境进行分析,对建筑结构需承受的外部荷载进行良好掌控。因此,建筑结构周围环境对建筑结构设计用钢量产生极大的影响。建筑结构承受的外力主要有:建筑结构自重、地震作用、风荷载、雪荷载等。如果建筑结构所在位置地震较为频繁、风荷载较大,则在对建筑结构进行设计时,需要重视建筑结构内应力,适当增加建筑用钢量,确保建筑结构的安全性及稳定性。除此以外,建筑结构周围气候环境如果较为恶劣,四季温度以及昼夜温度差异比较大时,为保障建筑结构能够抵御温度应力,应适当增加设计用钢量,保证建筑结构具有一定的安全性。综上所述,建筑结构周围环境情况严重影响到建筑工程设计用钢量,应在建筑结构设计前对周围环境进行了解,需对设计位置进行实地踏勘,做到对建筑结构设计用钢量的严格把控。

2、建筑物的平面设计。根据建筑工程设计规范规定的内容进行分析,在建筑结构平面设计时,应重视建筑设计的对称性以及规则性,进而保证建筑结构具有整体性。在建筑结构受到外界因素影响比较大时,使得建筑结构平面和里面不规则时,应对建筑结构内力以及地震作用力进行重新分析以及设计,提升建筑结构薄弱部位的抗震性,适当增加建筑结构设计用钢量。

3、建筑结构体系及建筑结构方案。在对建筑结构设计前,需对建筑结构体系进行选择。在对建筑结构体系进行选择时,设计人员需对建筑结构所在地区的抗震等级、环境情况、地质情况进行充分了解,确保建筑结构体系选择的合理性。由于不同建筑结构体系具有不同的工作机理,在建筑结构设计时,在保证建筑结构安全性以及稳定性的基础上,尽可能降低建筑结构施工成本。设计人员在建筑结构体系进行选择时,需对多种结构体系进行分析,选取最优的设计方案。例如:在剪力墙结构体系设计时,普通剪力墙结构用钢量通常在50kg-70kg/㎡间,框架剪力墙结构体系用钢量通常在90kg-120kg/㎡之间。所以在对建筑工程进行设计前,应对建筑结构体系选择部分引起一定的重视,降低建筑结构设计用钢量,进而降低建筑结构施工成本。

4、建筑结构荷载设计。在对建筑结构进行设计时,应对建筑结构荷载取值进行合理计算。首先,建筑结构荷载取值应符合相关的规范,还需结合建筑结构实际情况,不可对荷载值随意增加,进而增加用钢量。荷载越大建筑结构的自重也越大,抗震性能随之增加,增加了建筑结构的配筋量。如果贸然增加建筑结构荷载值,将会增加建筑结构自身重量,进而增加建筑地基荷载,提升了地基基础建设的用钢量。因此,在建筑结构荷载进行计算时,应对其进行严格把控,确保建筑结构荷载设计的准确性,严格控制建筑结构施工成本。

二、建筑结构设计中节约用钢量的方法

1、优化设计方案。由于建筑结构设计中,建筑结构体系的应用以及建筑工程设计方案的合理性,对建筑工程造价产生极大的影响。因此,应对建筑工程设计方案进行一定的优化,结合现场实际情况,选择适用的设计方案,并在满足建筑工程需求的基础上,对建筑结构设计用钢量进行一定的控制,进而节约建筑工程施工成本。如果建筑结构需要应用剪力墙体系时,需避免过多剪力墙设置,进而降低配筋量。应对建筑结构自重进行控制,确保建筑结构用钢量的合理性。

2、应用新型的楼盖。由于楼盖作为建筑工程结构的重要组成部分,其结构重量约占建筑物的25-30%。所以,应适当降低楼盖的重量,降低建筑结构的自重,降低建筑结构的配筋量。我国建筑结构中,常用的楼盖体系为:井字楼盖、无粘结预应力无梁楼盖以及现浇板式楼盖等。其中,现浇板式楼盖用钢量较高,无粘结预应力无梁楼盖用钢量最少。因此,在建筑工程楼盖体系进行选择时,应针对实际情况,根据建筑物的用途以及性能等时机需求进行选择,在满足建筑结构设计要求时,尽量选择用钢量较少的楼盖体系。

3、合理配置钢筋。在建筑结构钢筋进行选择时,应用的钢筋主要有三種:HPB300、HRB335、HRB400。不同钢筋由于力学性能不同,采购价格也存在一定的差异。其中HRB400采购成本最高,但由于其强度高、韧性比较好、质量比较小,被广泛应用在建筑工程施工中。由于其强度高于HRB335  1.2-1.5倍,但采购价格也高于HRB335  1.02-1.10倍,所以设计单位在对钢筋进行选用时,应结合设计部位的主要功能,并对建筑设计以及成本进行综合考虑,确保建筑结构配筋的合理性。

4、优化对构件的设计。(1)对柱结构的优化设计。首先,应对柱、墙结构的截面积进行控制,可提升混凝土强度等级降低柱的轴压比。在对建筑结构进行设计时,应在保证建筑结构稳定性和安全性的基础上,尽可能减少柱子截面面积,进而降低结构用钢量。其次,应对柱子布置的位置进行控制,进而降低柱子的偏心率,减少柱子纵向钢筋的配置。(2)梁结构优化设计。应对梁结构截面控制进行控制,宽度尽可能控制在350mm以下。由于超过350mm需要增加箍筋的使用量,进而增加用钢量。如果需要增加梁高度时,可降低梁面和梁低的配筋量,但需要大量增加箍筋。因此,在对梁进行设计时,应对梁的截面积进行严格控制,进而做到对用钢量的控制。

三、建筑结构设计中节约用钢量的意义

对建筑结构用钢量进行控制,可大幅度降级建筑物的自身重量,提升建筑结构地基基础的稳定性,降低地基出现不均匀沉降现象的可能性,保证了建筑结构质量。对建筑结构用钢量的合理控制,还可对建筑结构施工成本进行严格把控,提高工程款的利用率,保证建筑工程施工的良好开展。

结语:在建筑工程结构用钢量进行控制时,应先对建筑工程设计体系进行控制,确保建筑结构体系选用存在一定的合理性。由于建筑结构设计用钢量与建筑结构周围环境存在密不可分的关系,应在对建筑结构设计前,对周围环境进行踏勘,并对影响建筑工程结构的因素进行严格控制。建筑结构的平面设计和立面造型、荷载取值等因素都会对建筑结构用钢量造成一定的影响,应制定相应的控制用钢方法,并在设计方案中有所体现,确保建筑设计方案的合理性,对各个构件进行精细设计,保证建筑结构用钢量控制在合理范围之内。

参考文献

[1] 吕敏.结构设计中节约用钢量的方法 [J].中国新技术新产品,2015,20 (16): 105-106.

[2] 张元坤.论建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义[J].广东土木与建筑,2015,12 (10): 236-239.

[3] 张希,代雪妓.浅谈建筑结构设计中节约用钢量[J].节能环保,2014,9 (3):159 -161.

[4] 黄朱功.结构设计过程中的含钢量控制[J].企业科技与发展,2015,16 (2):108-109.

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