鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中節(jié)約鋼材措施分析

徐金銘 楊曦

摘? 要：在建筑工程建設(shè)中，鋼材是必備的建筑材料，為了保證建筑工程綜合效益，需要在能夠保證工程質(zhì)量前提下，從各個(gè)方面節(jié)省鋼材，降低工程建設(shè)成本。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中，經(jīng)常會(huì)遇到鋼筋銹蝕、下料不精準(zhǔn)、鋼筋接頭不合格等問題，這些問題都會(huì)增加鋼材消耗量?；诖?，該文重點(diǎn)探究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中節(jié)約鋼材的措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;節(jié)約鋼材;設(shè)計(jì);施工

中圖分類號(hào)：TU318? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

對(duì)于建筑工程造價(jià)來說，材料成本占據(jù)建筑總成本的60%以上，而鋼材作為建筑工程“三大材料”（鋼筋、水泥、沙子）之一，會(huì)直接影響建筑的施工質(zhì)量和成本。所以在保證建筑工程施工質(zhì)量的前提下，需要全面減少鋼材的浪費(fèi)量，這也是綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要表現(xiàn)。針對(duì)鋼材銹蝕、下料不精準(zhǔn)、鋼筋接頭不合格等情況，正確解決即可降低鋼材浪費(fèi)量，減少施工成本，解決不好就會(huì)造成資源浪費(fèi)，提高建筑工程的整體成本，所以在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須要從各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)約鋼材，從而保證建筑工程的最終效益。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

1.1 積極利用彈性理論

按照彈性理論計(jì)算雙向板，為了能夠減少鋼筋的浪費(fèi)量，在板短邊跨度L≥2.5 m時(shí)，可以將2個(gè)方向各分為3個(gè)板帶，2個(gè)板帶寬度為L/4，剩余部分為中間板帶，中間板帶按照最佳數(shù)值量配筋，兩側(cè)板帶配筋則為中間板帶的50%，并且每米寬度內(nèi)部不得大于3根，支座負(fù)彎矩配筋配按照計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)配置。如果建筑的層出多、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板面積大，則鋼材節(jié)省量會(huì)更加可觀。

1.2 板配筋優(yōu)化

所有鋼筋混凝土板受力鋼筋，通常距離墻邊、梁邊50 mm處進(jìn)行配置，無須在支座邊進(jìn)行配置。再者，板內(nèi)分布鋼筋在梁截面位置無須配置。板配筋分為彎起式、分離式兩種，前者受力性能更強(qiáng)，鋼材用量也相對(duì)較少，所以建議采用彎起式配筋法。板上層鋼筋，將末端做成90°直鉤，如果板厚度在120 mm時(shí)，如果依然采取保護(hù)措施要確保受力鋼筋高度、位置符合標(biāo)準(zhǔn)，將受力鋼筋末端轉(zhuǎn)化為彎鉤，這樣即可減少鋼筋使用量。

1.3 彎鉤設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土構(gòu)件受力鋼筋，要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制作成彎鉤，但是如果有以下條件中的任何1個(gè)，可不做成彎鉤。1）變形鋼筋，如人字鋼筋、螺紋鋼筋等。2）焊接骨架中、焊接網(wǎng)中的光面鋼筋。3）將骨架重受壓光面鋼筋綁扎，在軸心受壓構(gòu)件中任意直徑鋼筋，在其他構(gòu)件中直徑為12 mm以下鋼筋。此外，還有很多情況下不可做彎鉤。1）梁內(nèi)不受力架立鋼筋和梁柱附加筋。2）板分布鋼筋。正確選擇是否涉及彎鉤，即可有效降低鋼材使用量。

1.4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面

在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，下柱深入上柱搭接鋼筋數(shù)量、直徑必須要達(dá)到上柱標(biāo)準(zhǔn)，縱向鋼搭接長度要按照上柱受力鋼筋直徑計(jì)算。一旦出現(xiàn)上下柱斷面高度不等的問題，縱向受力鋼筋彎著角小于等于1∶6時(shí)，則可以將下柱縱向鋼筋彎曲伸入上柱搭接當(dāng)中，直接跨過插筋環(huán)節(jié)。如果彎著角大于1∶6且上柱長度在2.5 m以內(nèi)時(shí)，需要將上柱縱向鋼筋插入下柱內(nèi)，也可以直接跨過插筋環(huán)節(jié)。如果每層柱子都沒有插筋或插筋達(dá)到最小值時(shí)，則可以明顯減少工程鋼筋用量。

1.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在技術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于靠近柱處的彎矩要更大，反之則遠(yuǎn)離柱處的彎矩更小，所以減少基礎(chǔ)底板兩側(cè)的配筋量是可行的。如果基礎(chǔ)底板長度在3 m以上時(shí)，則底板受力鋼筋長度L應(yīng)為L和0.8L交替放置，也可以用0.9L長的鋼筋交替放置，該方法對(duì)于較大基礎(chǔ)工程量的鋼材節(jié)省效果更好。

2 施工方面

2.1 施工現(xiàn)場鋼筋保管

現(xiàn)場需要根據(jù)實(shí)際的進(jìn)度情況科學(xué)安排鋼筋入場，并放置到專門的堆放場地。要避免鋼筋接觸到水或堅(jiān)硬材料，否則會(huì)造成鋼筋腐蝕和損害產(chǎn)生報(bào)廢品。如果將銹蝕鋼筋使用在工程中，會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)安全造成返工，從而導(dǎo)致更大的浪費(fèi)。

2.2 鋼筋加工

鋼筋加工是非常重要的環(huán)節(jié)，決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與鋼筋用量。在鋼筋加工中，需要從2點(diǎn)出發(fā)。

2.2.1 設(shè)計(jì)圖紙落實(shí)

早在20世紀(jì)90年代我國就開始推行“平法”，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)表示和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，減少了很多構(gòu)造詳圖、鋼筋表。“平法”中將設(shè)計(jì)部分內(nèi)容轉(zhuǎn)移給了施工單位，同時(shí)也提出了更高要求。為了能夠讓鋼筋下料滿足工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)主需求，要求設(shè)計(jì)單位、施工單位明確行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及制圖方案，加強(qiáng)與業(yè)主之間的溝通。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要事先明確使用功能、設(shè)計(jì)配筋量，并且要盡可能地避免工程設(shè)計(jì)變化，開洞、荷載變化都要滿足標(biāo)準(zhǔn)，盡可能不出現(xiàn)浪費(fèi)和返工情況。

2.2.2 鋼筋下料

鋼筋下料是否科學(xué)決定了鋼筋的浪費(fèi)量。在過去，鋼材下料需要重點(diǎn)考慮數(shù)量、材料、截?cái)喾绞?。由于要考慮多種因素，不僅對(duì)工作人員專業(yè)技能要求較高，同時(shí)也存在著下料隨意性大、制作時(shí)間長、尺寸不精準(zhǔn)等現(xiàn)象。所以，必須要考慮怎樣提升下料質(zhì)量和鋼材利用率。最好的方法就是采用工程化加工，配套統(tǒng)籌下料，通過設(shè)計(jì)系統(tǒng)保證鋼筋下料是否能夠滿足設(shè)計(jì)文件標(biāo)準(zhǔn)。在鋼筋下料之前，要認(rèn)真地審核設(shè)計(jì)藍(lán)圖，編制出下料單，在下料單合適完畢之后根據(jù)現(xiàn)場材料實(shí)際情況確定下料程序，做到精打細(xì)算，先下長料、之后下短料，確保鋼筋規(guī)格、品種、外觀 、尺寸能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求，杜絕小尺寸下料造成不必要的人為浪費(fèi)。

2.3 鋼筋連接

鋼筋連接方法有很多，最為常見的包括綁扎搭接、機(jī)械連接、焊接3種方案。

2.3.1 綁扎搭接

該方法雖然施工簡單，容易保證搭接質(zhì)量，同時(shí)不需要使用專用設(shè)備、不會(huì)受到環(huán)境影響，但粗直徑鋼筋不能采用綁扎搭接方案。從節(jié)約鋼筋角度分析，也要盡量減少采用綁扎鋼筋搭接方法。

2.3.2 焊接連接

該方法是最常見的鋼筋連接方法，雖然連接成本相對(duì)較低，但是會(huì)受到鋼筋材質(zhì)、焊劑、環(huán)境條件、人為因素等影響，后期檢驗(yàn)工作難度大。小直徑鋼筋焊接技術(shù)更加成熟，可以保證焊接質(zhì)量，在一定程度上可以減少鋼材使用。近些年很多鋼筋生產(chǎn)商為了降低產(chǎn)品成本，降低了鋼筋中的合金含量，采用控軋技術(shù)生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼筋，在鋼筋生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)修訂完成后也不再對(duì)鋼筋化學(xué)成分做強(qiáng)制規(guī)定。但是合金比例減少會(huì)提升鋼筋焊接頭焊接難度，在大直徑鋼筋焊接中接頭合格率不高，所以大直徑鋼筋連接不建議采用焊接方案。封閉對(duì)焊箍筋施工方案在長期使用中以及非常成熟，也提出了相應(yīng)的施工規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，該方法可以提高焊接速率、提升箍筋焊接胡子良，減少彎鉤鋼筋使用量，所以經(jīng)濟(jì)效益更高。

2.3.3 機(jī)械連接

該項(xiàng)技術(shù)操作連接較為簡單，質(zhì)量有保障，施工無污染，最重要的是可以用作大直徑鋼筋連接。機(jī)械連接面臨最大的問題就是執(zhí)行費(fèi)用高。但隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)械焊接價(jià)格也逐漸走低，如今32 mm直徑直螺紋連接接頭價(jià)格已經(jīng)不足10元;而直徑25 mm鋼筋機(jī)械連接價(jià)格已經(jīng)由于綁扎、焊接搭接方案。因此當(dāng)今機(jī)械連接方法經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)效果已經(jīng)十分明顯。

因此從節(jié)約鋼筋角度分析，對(duì)于25 mm及其以上直徑的大直徑鋼筋，應(yīng)該采用機(jī)械連接方案。在技術(shù)達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性合理的基礎(chǔ)上，22 mm以下小直徑鋼筋應(yīng)采用焊接方式也可以采用機(jī)械連接方案。

3 結(jié)語

綜上所述，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中，必須要從點(diǎn)滴做起，特別是對(duì)于當(dāng)代經(jīng)濟(jì)體系來說，必須要將節(jié)約貫徹于工程建設(shè)的始終，聚少成多、長期堅(jiān)持即可獲得良好的節(jié)約效益，提升建筑企業(yè)的效益空間。

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