建筑结构的用钢量优化设计综述

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在剪力墙筒体内，外围墙对结构刚度的影响最大，通过外围墙的刚度控制即可满足结构整体刚度的要求了，而内部墙体对刚度基本没什么影响，因此内部墙体宜尽量偏少、偏薄，否则不仅对结构无明显的作用，而且又浪费了钢筋。在高层建筑中，墙柱截面存在着一个收级的问题。为了节省用钢量，墙柱的截面尺寸应尽量减小，在符合模数的前提下，每层墙柱的截面都可收级，但这种做法是不可取的，因为墙柱截面变化过于频繁、截面的种类过多不利于现场施工，因此，可进行墙体分段收级来优化设计，既降低了用钢量，又可以较方便施工。

1水平构件布置优化

楼层梁板构件在布置上首先要使内力能够合理的传递;其次要有良好的使用效果;最后才是要节省用钢量。在公共建筑楼层中，当两个方向的主轴尺寸相差无几时，则应布置双向井字型次梁;当主轴尺寸相差较大时，则要将大尺寸的设置为主框架，小尺寸的设置为次框架，这种即是典型的主次梁楼盖。当使用到高强度钢筋时，为了充分运用到其高强度的性能，应用内力控制来进行配筋，避免按构造配筋。应尽量避免板跨过小和布置过多的梁，这样会增加用钢量，而且会使楼层的受力复杂且不合理。在大面积客厅中，如果楼层采用普通的混凝土平板，由于较大的跨度和自重会造成较多的用钢量。大跨度的楼板可以通过改变其结构形式来减少自重，采用的技术有现浇双向空心楼板、双向密肋楼板等。

2构件的配筋构造

2.1柱配筋优化策略设计中应通过混凝土强度的合理选择来控制柱子的截面尺寸和轴压比，尽量达到柱子的配筋都为构造配筋的目的。此时根据规范规定即可按最小配筋率来配置主筋，而对于柱箍筋的体积配筋率，使用高强度的钢筋比低强度的钢筋更节省用钢量。结构顶层的边柱大部分都是处于大偏心受压的情况，因此其主筋配筋率都是由内力控制，通常可采用改变柱竖向形状的方法来降低用钢量。

2.2梁配筋优化策略梁由于受力较大大多是由内力控制配筋，为了降低用钢量，可以采取的办法有:一是尽量选用较低强度的混凝土，这可以降低最小配筋率，且有利于提高梁的抗裂性能;二是采用高强度的钢筋。当梁截面宽度较小时，较大的用钢量往往需要多排布置钢筋，显然这减小了截面的有效高度，在不影响使用和美观的前提下，可以适当的增大梁的截面宽度，尽量单排布置主筋，这样可以达到节省用钢量的目的。当悬臂梁的悬挑长度较大时，其弯矩内力都是急剧降低的，在面筋较多的情况下，除了角筋可延伸出梁端外，其余钢筋都可适当的在跨中截断，这样不仅可以降低用钢量又有利于施工。当梁承受集中荷载时，要在受荷处配置附加横向钢筋。正常情况下，在梁侧配置加密箍筋即可满足要求了，因此不可盲目的加配吊筋，这样只会造成钢筋的浪费。2.3楼板配筋优化策略当采用大跨度双向楼板时，由于楼板内部不同位置的内力存在较大的差异，设计时如果按最大内力来统一配筋，只会造成钢筋的浪费，通常可以分板带独立进行配筋，这样就可以节省用钢量了。当楼板钢筋的间距为150mm或100mm时，不用将每根钢筋都伸入支座内，大部分钢筋在支座前都可进行截断。当板面需要采用贯通面筋时，配筋率不宜超过规范规定的最小配筋率，支座钢筋不足时，通过加配短筋，这样就可以降低用钢量了。

3工程实例分析

针对本公司某一工程地下车库顶板典型柱网，8.1ו66•8.1(m)和8.1×6.0(m)，运用PKPM软件进行了构件配筋计算，并统计各种楼板形式的用钢量、混凝土用量，对两种柱跨楼盖结构进行了比较。由于本工程地下室顶板需做成上部各单体嵌固端，故本处仅针对大板楼盖、单向主次梁、单向十字梁、双向主次梁几种常见的楼板形式，不考虑无梁楼盖和现浇空心楼盖。

计算模型选取柱网尺寸8.1×8.1(m)，8.1×6.0(m)，X，Y向各取5跨，如图1所示，计算结果选取正中间一个柱网楼盖作为研究对象。框架柱截面尺寸取600×600(mm)。抗震设防烈度7度，框架抗震等级三级。柱梁板混凝土强度等级均取C35，梁纵筋、箍筋和板筋均采用HRB400。

4结论

从工程实践表明，结构设计中通过对竖向和水平构件的合理布置、以及采取合理的构件配筋构造、构件截面等都会对结构配筋有着重要影响。结合实践经验以及相关研究成果，笔者总结出结构布置的合理性技巧以有效地理性节约钢筋。同时通过结合工程实例，综合两种柱网各种布置情况，从单方配筋量结果表明，6.0×8.1(m)布X向布一道次梁用钢量最省，6.0×8.1(m)y向布两道梁次之;8.1×8.1的井字梁结构用钢量最大，十字梁较省，单向布置两道次梁最节省。

作者：王旭辉单位：上海保利建壅房地产有限公司