摘要:详细介绍了建筑结构设计中节约用钢量的意义。通过专业的调查研究，找出节约用钢量的有效方法，如科学布置水平构件、合理布置竖向构件、提高加固结构水平、改进楼板设计、优化抗震墙设计等，从而有效提高建筑结构的整体设计水平。
关键词:建筑结构设计；节约钢材消耗；抗震墙设计
1简介
在进行建筑结构整体设计时，设计人员需要在提高结构安全性和可靠性的前提下，最大限度地提高用钢量。这个概念不仅属于建筑企业的重点目标，也代表了设计师的设计责任。只有及时降低钢材消耗，才能有效保证此类企业的整体竞争力。
2建筑结构设计中节约钢材的意义
①节约建筑结构用钢量可以有效优化建筑整体结构。由于建筑设计会受到竖向布置、平面形状、平面长度或其内部构件位置等多重因素的影响，如果结构设计不合理，不仅会影响工程建设的整体效果，还会增加用钢量和额外的建设成本。通过适当的方式对结构进行优化，实际施工质量会有明显的提高，在节约各种资源的同时，用钢量也会减少。②节约钢材也符合我国目前对绿色建筑的总体要求。在工程施工和优化设计过程中，只有通过良好的结构设计，才能在施工前发现问题，有针对性地解决问题后，才能保证建筑质量和环保要求[1]。
建筑结构设计中节约用钢量的3种有效方法
3.1水平构件的合理布置
一般来说，建筑结构中的水平构件是楼板内部的梁和板，其布置的主要原则应严格遵循传力和受力的科学性，然后在此基础上才能达到适宜的视觉效果和使用效果。设计人员在设计水平构件的过程中，要适当节约用钢量，避免内部结构出现本末倒置的问题。比如设计公共建筑的楼板时，设计者可以将主轴尺寸相近的结构单元设计成井字梁；若两侧主轴尺寸有明显差异时，应详细划分子架和主架，并布置成横梁楼板，两板跨度保持在2m。对于住宅建筑，若正常开间宽度在3m左右，则楼板整体厚度应保持在100cm，在加大板跨度的同时，应施工横梁楼板。当建筑工程中使用的钢筋强度较高时，板的配筋应由内力控制，而不是由配筋结构控制。如果设计师没有遵循这种设计方法，不仅会浪费大量的建筑材料，还会增加额外的建筑成本，影响建筑的整体质量。如果在水平构件布置时盲目加大梁板，缩短板间跨度，用钢量会增加，给楼板荷载带来更多次的传递，导致受力不均匀的隐患[2]。
3.2垂直构件的科学布局
设计人员在提出建筑条件图后，应根据建筑的整体状态，确定柱网尺寸的合理程度和科学密度，进而完成剪力墙结构的设计和布置。①在结构设计操作中，设计人员需要对墙柱截面进行科学设计。目前大部分墙柱都是压弯构件，在配筋量上会更多使用结构配筋。如果混凝土的整体强度等级合理，其对应值符合轴压比的评定标准，就要合理控制墙柱的截面面积，防止因截面面积过大而增加用钢量。②对于竖向构件的结构设计，应科学使用柱截面的类型，1 ~ 2种为最佳数量。比如目前一些建筑的柱网密度均匀性不够。设计人员应在详细调查后增加一个柱网的横截面，并在完成工作后立即停止设计，以确保用钢量的值。但有些建筑工程为了达到美观效果，盲目增加横截面面积。这种行为不仅降低了工程质量，还无形中增加了钢材用量。设计者需要与建造者合作来构建一个更完善的措施。具体来说，设计人员可以在柱网内部增加芯柱，提高主筋的配筋率和配箍率等。，并利用配套的钢筋提高内部整体的轴压比，从而在控制截面尺寸的前提下，增强建筑的美观效果。③对于施工层面，如果剪力墙结构完整统一，不仅会给施工带来方便，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，可以改善外墙轴的受力程度，有效提高建筑结构的整体质量。如果建筑楼层较高，墙柱截面设计会出现一些问题，不利于节约用钢量。因此，设计人员需要掌握结构的模量，及时从整体结构上优化内部用钢量，在降低施工难度的同时完成竖向构件的设计。
3.3提高钢筋结构水平。
①设计人员在设计柱时，应掌握截面尺寸、轴压比和建筑物内混凝土的强度等级，确保柱截面设计为结构配筋。在计算柱主筋配筋率时，根据相关公式，与低强度钢筋相比，高强钢筋更有助于完成节约用钢量的计划。例如，某建筑企业在设计柱箍筋时，为了加强工程质量，同时节约用钢量，采用了型号为HRB400的箍筋。HPB235柱箍筋虽然在使用上有一定优势，但由于其强度较低，很难在大多数高层建筑中应用。此外，为了有效降低配筋率，设计人员应及时改变柱的竖向形状。如果改变后仍难以承受整体结构，可将梁柱顶部节点改为简支，然后满足其中心受压的整体效果[3]。②在梁的设计过程中，大部分配筋是由内力控制的。在分析研究梁箍配筋率和主筋最小配筋率时，要想减少梁的用钢量，就要合理控制混凝土内部的等级强度，使用高强度钢筋。主要原因是良好的混凝土标号可以降低最小配筋率，而钢筋的性能可以全面提高梁的抗裂性能。如果建筑的中梁截面宽度较小，设计者可以采用两排钢筋，这样既降低了梁的整体高度，又提高了建筑结构的整体质量，在一定程度上也能达到美观的效果。
3.4优化地板设计
在地板设计时，设计师应该严格控制这种地板的整体厚度。一般来说，多为混凝土，厚度在100 mm左右，因此，基于此，这类楼板的跨度应逐步加大，以提高建筑结构的内力控制。根据目前楼板跨度的要求，设计师需要采用HRB400楼板钢筋，以达到降低用钢量的整体效果。对于大跨度双向板，由于底板位置不同，其内力存在根本差异。在整体设计中，要尽量避免内力配筋贯穿整个钢筋。为了减少用钢量，有必要借助底板来完成配筋设计。当每块板的底筋间距为100mm时，不需要将每根钢筋放置在支架中，设计人员可以根据实际情况截掉部分钢筋。如果要在板面使用穿筋，穿筋值可以适当小于最小配筋率，这样在满足规范要求的基础上可以节约钢材总量。
3.5完善抗震墙设计。
在抗震墙设计过程中，如果是一般剪力墙结构，当剪力墙抗震等级为一级、二级、三级，轴压比超过规定限值时，需要设置约束边缘构件。具体来说，在抗震墙的设计中，要科学截取截面，采用合理的方式完成布局。例如，在应用结构钢筋时，技术人员需要确保节点区域的墙段、箍筋和主筋的配筋率在标准范围内。如因建筑结构层次较高需要增加配筋率，应经过合理计算后控制在一定范围内，避免用钢量的大幅增加。在部件的设计过程中，设计者需要选择合适的材料。目前广泛使用的是Q345和Q235。一般来说，主体结构中的钢种应尽量简单，这也为项目管理提供了更大的便利。此外，从经济角度来看，可以采用多种钢材组合方式，由于其强度不同，在应用时可以发挥不同的作用。如果想增强建筑结构的整体强度，可以选择Q345；Q235的应用可以保证这种建筑的稳定性。设计人员还可以利用先进的信息技术，合理计算建筑结构的截面，匹配其内力结构的弹性计算方法。目前，多种结构软件都具有截面检查和处理功能。
4摘要
综上所述，建筑工程内部设计人员应充分考虑节约用钢量的具体要求，从多个层面保证其结构设计的定量和定性控制，在不断完善其功能类型的同时，创造多种布置条件，以保证其结构受力科学，降低用钢量。
引用
[1]张春霞。建筑结构设计中节约钢材方法的探讨[J].江西建材，2022(07):69-70。
[2]毛东。轻型门式刚架设计中节约钢材方法的探讨[J].住宅与房地产，2022(06):90。
[3]谭新成。建筑结构设计中节约钢材的探讨[J].建筑技术发展，2022，45(16):152-153。
