建筑结构设计中节约用钢量的方法及其意义分析

李晶晶 （安徽建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 引言

在开展建筑结构的整体设计时，设计人员需在提升该结构安全、可靠的前提下最大化地节约用钢量，此理念既属于施工企业的重点目标，也代表着设计人员的设计责任，只有适时缩减用钢量，才能切实保障此类企业的整体竞争力。

2 建筑结构设计中节约用钢量的意义

①在建筑结构中节约用钢量可切实优化建筑物的整体结构，由于建筑设计会受到多重要素影响，比如，竖向布置、平面形状、平面长度或其内部构件的位置，若结构设计不合理，不仅会影响工程建设的整体效果，还会增加用钢量与额外的施工成本。在采用适宜的方式进行结构优化时，其实际施工的质量会获得明显提升，节约各项资源的同时，也会缩减用钢量。

②节约用钢量也符合我国当前对绿色建筑的整体要求，在开展工程建设与优化设计期间，只有借助良好的结构设计才能在施工前发现各项问题，针对性地解决各项问题后，保障建筑质量与环保要求。

3 建筑结构设计中节约用钢量的有效方法

3.1 合理布置水平构件

通常来讲，建筑结构中的水平构件为楼层内部的梁板，其布置的主要原则需严格遵循传力受力的科学性，再以此为基础达成适宜的视觉效果与使用效果。在开展水平构件设计的过程中，设计人员需适当节约用钢量，避免内部构造的本末倒置问题。

例如，在设计某公共建筑楼层时，针对主轴尺寸较相似的结构单元，设计人员可将其设计成井字次梁；若两边的主轴尺寸带有较明显差别，要详细划分次框架与主框架，将其布置为交梁楼盖，两种板的跨度要保持在2m上下。对于住宅建筑来说，若正常开间的宽度为3m左右，其楼板的整体厚度需保持在100cm，在增加板跨的同时架构出交梁楼盖。当建筑工程采用的钢筋的强度较高时，其使板配筋需由内力掌控而非配筋构造，若设计人员没能遵从该设计方式，则不仅浪费大量的建筑材料，还会增加额外的施工成本，影响建筑的整体质量。若在布置水平构件期间，盲目增加梁板且缩减各板间的跨度，则会增加用钢数量，给楼面荷载带来更多次传递，引发其受力不均匀隐患。

3.2 科学布置竖向构件

在提出建筑条件图后，设计人员应依照该建筑的整体状态来确认柱网大小的合理程度与疏密度是否科学，继而完成剪力墙结构的设计与布置。

①在进行结构设计操作期间设计人员需科学设计墙柱截面，当前墙柱多属压弯构件，构造配筋会更多地使用在配筋量中，若混凝土整体的强度等级较合理，且其对应性数值符合轴压比的评判标准，要合理掌控墙柱截面的面积，防止因截面积过大而增加用钢量。

②针对竖向构件的结构设计，要科学运用柱截面的种类，1～2种为最佳使用数量。例如，当前部分建筑的柱网疏密的均匀程度不够，设计人员要经过详细考察增加某个柱网的截面，在完成该项工作后就要立即停止设计，保障用钢量的数值，可部分建筑工程为达到美观效果，盲目增加截面面积，该行为不仅降低了工程项目质量，还会无形中增加用钢量。设计人员需与施工人员合作，架构出一种更为完善的措施，具体来说，设计人员可在柱网内部增加芯柱，提升主筋的配筋率与配箍率等，利用搭配而成的钢筋改进其内部整体的轴压比，继而在掌控截面尺寸的前提下，提升建筑物的美观效果。

③对于施工层面而言，若剪力墙的结构较完整、统一，除了会给施工带来便利外，还会影响剪力墙内部的受力程度。由于剪力墙内部的隔墙要设置一定的支撑装置，提升外围墙轴受力程度，有效改进建筑结构的整体质量。若某建筑物的楼层较高，在设计墙柱截面时会存有一定的问题，不利于用钢量的节约，因而设计人员需掌握该借助结构的模数，从整体结构上适时优化其内部用钢数量，在削减施工难度的同时，完成竖向构件的设计。

3.3 提升配筋构造水准

①在开展柱的设计时，设计人员应掌握该建筑物中的截面尺寸、轴压比与混凝土内部的强度等级，保证柱段设计为构造配筋。在计算柱体主筋的配筋率时，可依照相关公式，相较于低强度的钢筋，高强度的钢筋更有助于完成节约用钢量的计划。

例如，某建筑企业管理者在设计柱箍筋时，为同时加强工程质量与节约用钢量，其采用的箍筋型号为HRB400，虽然HPB235柱箍筋在使用期间带有些许优势，但由于其强度较低，难以运用在多数高层建筑中。

此外，为有效缩减配筋率，设计人员要及时更改柱的竖向形态，若改变后仍难以承受其整体结构，可将梁柱顶部的节点改变成简支，继而满足其中心受压的整体效果。

②在进行梁设计的过程中，多数配筋由内力控制，在分析与研究梁箍配箍率与主筋最小的配筋率时，若想在梁上削减用钢量，要合理控制混凝土内部的等级强度，且使用强度较高的钢筋，其主要原因在于良好的混凝土等级，可缩减最小配筋率，而钢筋性能则能全面改善梁的抗裂属性。若建筑物中梁的截面宽度较小，设计人员可采用两排钢筋，既降低梁整体的高度，又提升建筑结构的整体质量，从某种程度上来说还能达到美观效果。

3.4 优化楼板设计

在开展楼板设计期间，设计人员应严格管控该类楼板的整体厚度，通常来讲，其多带有混凝土性质，厚度在100mm左右，因而要以此为基础逐步增加该类楼板的跨度，提升建筑结构中的内力控制。依照当前楼板跨度要求，设计人员需采用型号为HRB400的楼板配筋，以达到缩减用钢量的整体效果。针对大跨度双向板而言，由于底板的位置不同，其内力也存在根本性差异，在开展整体设计时，要尽量避免其内力配筋贯通整个钢筋。为降低用钢量，要借助分板来完成配筋的设计，当其内部各个板底筋的间距为100mm时，不必将每个钢筋都放置到支座内，设计人员可根据实际情况切断部分钢筋。若板面要运用贯通面筋，其贯通配筋值可适当小于最小配筋率，继而在达到规范要求的基础上，节约用钢总量。

3.5 改进抗震墙设计

在设计抗震墙的过程中，若为一般剪力墙结构，在该剪力墙抗震等级在一、二、三级且轴压比超出规定限制时，要设置约束边缘构件。具体来说，在开展抗震墙的设计时，既要科学截取截面，还要采用合理的方式来完成布置。比如，在运用构造配筋期间，技术人员需确认节点区内的墙段、箍筋与主筋等配筋率在标准范围中，若建筑结构内的层级较高需提升配筋率，则经过合理的计算后，需将其控制在一定范围内，避免用钢量的大幅增加。

在设计构件期间，设计人员需挑选适宜的材料，当前运用较广泛的材料为Q345与Q235两种。一般来讲，主结构内的钢种要尽量单一化，也给工程管理提供更大地便利。此外，针对经济角度而言，可采用多种钢材组合的模式，由于其强度不同，在运用期间可发挥出不同的作用。若想增强建筑结构的整体强度，可挑选Q345；而运用Q235期间则能保证该类建筑的稳定性。设计人员还可采用先进的信息技术，对建筑结构中的截面进行合理演算，并匹配其内力结构的弹性计算方式，目前，多类结构软件都具有截面验算与处理功能。

4 总结

综上所述，建筑工程内部的设计人员，需全面考虑节约用钢量的具体要求，从多个层面保障其结构设计的定量与定性控制，在不断提升其功能种类的情况下，营造多重布局条件，在保证其结构受力科学的同时，降低用钢量。