論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)約用鋼量的方法及其意義

孫大偉

摘 要：在目前建筑行業(yè)施工中，為了提升建筑物本身質(zhì)量通常都采用鋼筋混凝土這一建筑材料進(jìn)行施工，但是在混凝土使用大量鋼筋就會(huì)造成、建筑成本有明顯的上升，針對(duì)于這種情況就需要采取合理有效的施工方法，有效減少建筑施工中鋼材的使用，為提高企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益提供有效的物質(zhì)保障。

關(guān)鍵詞：用鋼量；宏觀控制；建筑體型；結(jié)構(gòu)布置；鋼筋構(gòu)造

建筑行業(yè)的發(fā)展，不僅僅能夠有效改善人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量，對(duì)提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)也起到非常重要的作用。在對(duì)我國建筑行業(yè)進(jìn)行深入研究中，發(fā)現(xiàn)在建筑實(shí)施的時(shí)候，為了提升建筑物本身質(zhì)量和穩(wěn)定性，通常采用鋼筋混凝土的施工材料，這種施工材料對(duì)于提升建筑物整體質(zhì)量有著不可忽視的作用。但是不得不說在建筑行業(yè)中使用鋼筋混凝土還會(huì)造成建筑單位用鋼量逐漸增加，使得企業(yè)自身成本提高，對(duì)提升企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定阻礙作用。針對(duì)于這種情況就需要對(duì)建筑施工中的用鋼量進(jìn)行有效的控制，減少建筑施工中因?yàn)橛娩摿窟^多造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益難以提升的現(xiàn)象發(fā)生。

1 影響用鋼量的宏觀因素

所謂的建筑宏觀因素就是在進(jìn)行建筑施工的時(shí)候?qū)ㄖ锏捏w型、柱網(wǎng)尺寸和構(gòu)件所在位置對(duì)建筑的影響。在這個(gè)過程中需要對(duì)建筑物涉及的宏觀因素進(jìn)行全面研究調(diào)查，并通過計(jì)算的方式確定在進(jìn)行建筑施工中使用鋼材的數(shù)量。之后再通過相應(yīng)涉及方法設(shè)計(jì)出能在建筑施工中有效減少鋼材使用的方案。

1.1 平面長度尺寸

在建筑施工中需要根據(jù)建筑物自身特點(diǎn)設(shè)立適當(dāng)?shù)挠谰每p裝置，這一裝置的根本作用在于減少超長建筑的產(chǎn)生。其根本原因在于建筑施工中產(chǎn)生的超長建筑會(huì)導(dǎo)致建筑中使用的混凝土自身收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力都會(huì)受到一定影響，造成建筑物整體需要鋼材的數(shù)量明顯上升。

1.2 平面長寬比

很多建筑物在進(jìn)行施工的時(shí)候都需要對(duì)自身的平面長寬比做出全面考慮，這樣對(duì)減少鋼材的使用有著不可忽視的作用。在實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)長寬比過大的建筑物會(huì)導(dǎo)致兩軸方向上存在的動(dòng)力發(fā)生變化，這種變化就會(huì)導(dǎo)致建筑物在受到突發(fā)狀況或者風(fēng)力影響的條件下，其自身的兩項(xiàng)構(gòu)件受力不均勻，這樣就會(huì)導(dǎo)致鋼筋自身的穩(wěn)定性遭受破壞。對(duì)于這種情況為了提升建筑物自身質(zhì)量就需要使用大量的鋼筋裝置。

1.3 平面形狀

在現(xiàn)在建筑行業(yè)不斷發(fā)展過程中，人們對(duì)建筑物自身美觀程度也起到非常高的重視，而且在目前建筑施工中為了提高建筑物自身美觀程度采取的施工方法主要是通過不規(guī)則平面進(jìn)行的，這就導(dǎo)致在進(jìn)行施工的時(shí)候造成用鋼量增多。而且在對(duì)建筑物自身特點(diǎn)進(jìn)行觀察研究中發(fā)現(xiàn)樓層面積相似的建筑物在鋼材使用上也有明顯的上升趨勢。也就是說平面本身形狀與用鋼量之間存在非常緊密的聯(lián)系。另外在近些年來我國發(fā)生地震的概率有很大的提升，為了全面保證建筑物自身質(zhì)量和穩(wěn)定性，就需要使用大量鋼材保證建筑物自身穩(wěn)定性，也就是增加建筑物自身抗衡性，這種情況下也會(huì)造成建筑用鋼量的增加。

1.4 層高

并不是說樓層越高用鋼量就越多，對(duì)于高層建筑物的樓層來說，其自身用鋼量往往是由鋼材在建筑中的用處決定的。對(duì)于鋼筋混凝土來說，層數(shù)越高就會(huì)導(dǎo)致使用鋼材的數(shù)量逐漸增多，在這個(gè)過程中就需要通過適當(dāng)?shù)姆椒p少高層建筑物施工過程中鋼材的用量。但是對(duì)于一些特殊的施工材料，比如說箍筋，這種鋼材在層高越小的情況下，使用的箍筋數(shù)量也越少，而且這種箍筋鋼材在進(jìn)行竣工審查的時(shí)候還需要進(jìn)行合理的面積分?jǐn)偅@就從本質(zhì)上降低箍筋在建筑物中的使用。

2 影響用鋼量的微觀因素

在實(shí)際研究中，影響整個(gè)建筑物施工中的用鋼量除了有相應(yīng)的宏觀因素之外還具備一定微觀因素。對(duì)于微觀因素來說主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程師對(duì)建筑物整體設(shè)計(jì)的過程中。在設(shè)計(jì)師對(duì)建筑物整體鋼材進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程主要包括兩個(gè)方面，即建筑結(jié)構(gòu)布置和建筑施工時(shí)的配筋構(gòu)造。

2.1 結(jié)構(gòu)布置

2.1.1 豎向構(gòu)件布置

有關(guān)柱網(wǎng)大小和疏密，基本上在建筑方案階段已經(jīng)確定，抗震墻的合理數(shù)量及合適位置一般也在結(jié)構(gòu)工種介入方案設(shè)計(jì)過程中得到確定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體操作就是合理地確定墻柱截面，墻柱一般是壓彎構(gòu)件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構(gòu)造配筋，因此在其混凝土強(qiáng)度等級(jí)合理取值且滿足軸壓比要求的前提下，墻柱截面不宜過大，否則用鋼量將隨其截面增大而增加。

柱截面種類不宜太多是設(shè)計(jì)中的一個(gè)原則，在柱網(wǎng)疏密不均的建筑中，某根柱或?yàn)閿?shù)不多的若干根柱由于軸力大而需較大截面，而建筑考慮便于裝修則希望柱截面相同，此時(shí)如將所有柱截面放大以求其統(tǒng)一，勢必增加用鋼量。合理經(jīng)濟(jì)的做法應(yīng)是對(duì)個(gè)別柱位的配筋采用加芯柱，加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以勁性鋼筋以提高其軸壓比，從而達(dá)到控制其截面尺寸的目的。這里運(yùn)用的是個(gè)別處理總比大面積增加用鋼量更科學(xué)經(jīng)濟(jì)的道理和做法。

利用豎向交通井道而形成的剪力墻筒體，其外圍墻體對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)最大，而內(nèi)部墻體則貢獻(xiàn)甚微。在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度的前提下，筒體內(nèi)部的剪力墻不宜過多過厚和過于零碎，否則會(huì)增加該部位墻體用鋼量且對(duì)結(jié)構(gòu)無大作用。從施工角度看，剪力墻形成的筒體越是完整劃一，施工就越方便。從受力角度看，筒體內(nèi)部隔墻若設(shè)梁支承于筒體外圍墻上，從而增大外圍墻的軸力避免受拉對(duì)其受力反而有利，尤其是內(nèi)筒的角部處。

2.1.2 水平構(gòu)件布置

以豎向交通井道形成的筒體，采用樁基礎(chǔ)一般都形成多樁承臺(tái)。布樁時(shí)應(yīng)使樁處于墻體下，這時(shí)承臺(tái)避免受剪甚至能抗彎，其厚度可較小，采用構(gòu)造配筋率配筋則其配筋量就較少。但大多情況下，布樁無法都設(shè)在墻體下，而使承臺(tái)受剪受沖切，為了滿足其受剪受沖切，設(shè)計(jì)中應(yīng)從加大承臺(tái)厚度或提高承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)著手，而不宜采用增加配筋來滿足其抗剪或抗沖切要求，否則將使用鋼量大增。此外，由承臺(tái)混凝土來滿足抗剪抗沖切后，承臺(tái)的配筋就可采用低配筋率而不應(yīng)也沒必要提高配筋率。

2.2 影響用鋼量的其它因素

即使抗震烈度相同，相同類型的建筑物所處的場地情況和基礎(chǔ)型式不同，其用鋼量也有相當(dāng)大的差別。當(dāng)場地地質(zhì)條件較好時(shí)，其基礎(chǔ)用鋼量就很少，相反則較多，這“多”與“少”的差別有時(shí)為十幾或幾十個(gè)百分點(diǎn)，有時(shí)則可能是數(shù)倍。因此，在比較建筑物單位面積用鋼量時(shí)，必須將地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)分別計(jì)算，否則將得不出實(shí)質(zhì)性的結(jié)論。

結(jié)束語

在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)的時(shí)候需要對(duì)其自身的鋼材使用數(shù)量進(jìn)行有效控制。在這個(gè)過程中需要考慮的包括兩個(gè)方面，即宏觀因素和微觀因素。而且要想保證建筑自身用鋼量得到有效控制，還需要在實(shí)施減少鋼材施工的時(shí)候?qū)ㄖ锏恼w結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面考慮，并且在保證建筑物各個(gè)構(gòu)件受力都達(dá)到合理狀態(tài)的時(shí)候制定有效的減少用鋼量措施。促使在保證建筑物整體質(zhì)量的前提下有效減少建筑企業(yè)自身成本，對(duì)提高企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益起到不可忽視的作用。

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