?在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，有效控制技術(shù)成本是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。那么，
東莞鋼結(jié)構(gòu)公司小編告訴大家以下是從多個(gè)方面介紹如何控制鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)成本：
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一、結(jié)構(gòu)選型與體系優(yōu)化
合理選擇結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)建筑功能和跨度選擇：不同的鋼結(jié)構(gòu)形式適用于不同的建筑功能和跨度要求。例如，對(duì)于小跨度（一般小于 30 米）且空間要求相對(duì)規(guī)整的建筑，如輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)是比較合適的選擇。這種結(jié)構(gòu)形式構(gòu)件簡(jiǎn)單，用鋼量相對(duì)較少，制作和安裝成本較低。而對(duì)于大跨度（超過(guò) 30 米）的建筑，如大型體育場(chǎng)館或展覽館，可能需要采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)形式雖然用鋼量可能會(huì)多一些，但能夠有效跨越較大空間，減少中間支撐結(jié)構(gòu)，在滿足建筑功能的同時(shí)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)也可以控制成本。
考慮建筑高度和層數(shù)：對(duì)于多層鋼結(jié)構(gòu)建筑，框架 - 支撐結(jié)構(gòu)體系是常用的選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理布置支撐位置可以有效提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，減少鋼柱和鋼梁的截面尺寸，從而降低用鋼量。例如，在建筑高度較高的情況下，采用中心支撐或偏心支撐的框架 - 支撐結(jié)構(gòu)，可以在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，使鋼材得到更合理的利用。
結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計(jì)
荷載取值與組合優(yōu)化：準(zhǔn)確計(jì)算建筑所承受的各種荷載，包括恒載（如結(jié)構(gòu)自重、建筑裝飾層重量等）、活載（如人員活動(dòng)荷載、設(shè)備重量等）、風(fēng)荷載和地震荷載等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)建筑所在地的實(shí)際情況和規(guī)范要求，合理取值。例如，對(duì)于風(fēng)荷載取值，要考慮建筑的體型系數(shù)、基本風(fēng)壓等因素，避免過(guò)度保守取值導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)于安全而增加用鋼量。同時(shí)，對(duì)不同荷載組合進(jìn)行優(yōu)化，找出最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)安全且經(jīng)濟(jì)。
節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化：鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)成本有很大影響。合理的節(jié)點(diǎn)形式可以減少鋼材用量、降低制作和安裝難度。例如，對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)，采用剛接節(jié)點(diǎn)可以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，但制作和安裝成本較高；如果在某些情況下可以采用半剛性節(jié)點(diǎn)，在滿足結(jié)構(gòu)性能要求的前提下，能夠簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，降低成本。另外，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，盡量減少?gòu)?fù)雜的焊接和螺栓連接，采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)形式，可以提高施工效率，降低成本。
二、材料選用與優(yōu)化
鋼材等級(jí)選擇
根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和重要性選擇合適的鋼材等級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，Q235 和 Q345 是鋼結(jié)構(gòu)建筑中常用的鋼材等級(jí)。Q235 鋼材價(jià)格相對(duì)較低，對(duì)于受力較小的次要構(gòu)件（如屋面檁條、墻面檁條等）可以優(yōu)先選用；Q345 鋼材強(qiáng)度較高，適用于主要受力構(gòu)件（如鋼柱、鋼梁等）。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)精確的力學(xué)計(jì)算，合理分配鋼材等級(jí)，使結(jié)構(gòu)中的各構(gòu)件既能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，又能在材料成本上達(dá)到最優(yōu)。例如，在一個(gè)多層鋼結(jié)構(gòu)框架建筑中，對(duì)于跨度較小的中間樓層梁，若經(jīng)過(guò)計(jì)算 Q235 鋼材能夠滿足受力要求，就可以選用 Q235 鋼材，而對(duì)于底層的大跨度梁和柱，由于承受的荷載較大，則選用 Q345 鋼材。
材料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化
在設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的鋼材規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)化的鋼材在市場(chǎng)上供應(yīng)充足，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，而且加工制作和施工安裝都更加方便。例如，選擇市場(chǎng)上常見(jiàn)的工字鋼、槽鋼、H 型鋼等標(biāo)準(zhǔn)型鋼，避免使用特殊規(guī)格的鋼材，這樣可以減少鋼材的采購(gòu)成本和加工成本。同時(shí)，在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使構(gòu)件的尺寸符合鋼材的定尺長(zhǎng)度，減少鋼材的切割浪費(fèi)。例如，設(shè)計(jì)鋼柱長(zhǎng)度時(shí)，盡量考慮鋼材市場(chǎng)上的常見(jiàn)長(zhǎng)度（如 12 米、9 米等），減少下料過(guò)程中的廢料產(chǎn)生。
三、建筑布局與空間利用
平面布局優(yōu)化
功能分區(qū)合理規(guī)劃：在建筑設(shè)計(jì)初期，對(duì)建筑的功能分區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃，使結(jié)構(gòu)受力更加合理。例如，將較重的設(shè)備機(jī)房、庫(kù)房等布置在結(jié)構(gòu)承載能力較強(qiáng)的區(qū)域，如靠近柱子或承重墻的位置，避免在結(jié)構(gòu)薄弱部位集中布置較大荷載，從而減少為滿足局部承載能力而增加的結(jié)構(gòu)成本。同時(shí)，合理的功能分區(qū)還可以減少不必要的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，降低成本。
減少不規(guī)則形狀：盡量使建筑平面形狀規(guī)則，避免出現(xiàn)過(guò)多的凹凸、懸挑等不規(guī)則形狀。不規(guī)則的建筑平面會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，需要增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)保證穩(wěn)定性，從而增加成本。例如，圓形、方形等規(guī)則形狀的建筑平面在承受風(fēng)荷載和地震荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)的受力分布相對(duì)均勻，而復(fù)雜的 L 形、T 形等平面形狀會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施來(lái)抵抗這種不利影響。
空間利用與層高控制
充分利用空間高度：在滿足建筑使用功能的前提下，合理利用建筑空間高度。例如，對(duì)于有吊車的工業(yè)廠房，根據(jù)吊車的起吊高度和工作空間要求，精確設(shè)計(jì)廠房的層高，避免層高過(guò)高造成空間浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)成本增加。同時(shí)，可以考慮采用多層鋼結(jié)構(gòu)建筑形式，充分利用垂直空間，減少占地面積，在一定程度上降低基礎(chǔ)和屋面等部分的成本分?jǐn)偂?br>控制室內(nèi)凈空要求：根據(jù)建筑的使用功能和設(shè)備安裝要求，合理確定室內(nèi)凈空高度。避免為了追求過(guò)高的凈空而增加不必要的結(jié)構(gòu)高度。例如，對(duì)于普通的辦公建筑，室內(nèi)凈空高度一般在 2.8 - 3.0 米即可滿足使用要求，過(guò)高的凈空不僅會(huì)增加結(jié)構(gòu)成本，還可能導(dǎo)致能源消耗增加（如空調(diào)能耗）。
四、施工工藝與安裝方案考慮
施工工藝選擇
預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)安裝的平衡：在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，考慮采用預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)可以有效提高施工效率、降低成本。對(duì)于一些形狀規(guī)則、構(gòu)件重復(fù)性高的鋼結(jié)構(gòu)建筑，可以在工廠預(yù)制大部分構(gòu)件，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速安裝。例如，輕鋼龍骨住宅建筑，墻體、樓板等構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的拼接和安裝，這樣可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間和人工成本，同時(shí)提高構(gòu)件質(zhì)量。然而，對(duì)于一些特殊復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可能需要在現(xiàn)場(chǎng)制作和安裝，此時(shí)要優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)制作工藝，減少制作難度和成本。
焊接與螺栓連接的選擇：焊接和螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)連接的兩種主要方式。焊接連接具有較高的強(qiáng)度和密封性，但焊接質(zhì)量受焊工技術(shù)水平和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響較大，且焊接后的構(gòu)件變形較難控制，矯正成本較高。螺栓連接施工方便、質(zhì)量容易保證，且便于拆卸和維修。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和施工條件合理選擇連接方式。例如，對(duì)于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車梁等，優(yōu)先采用高強(qiáng)螺栓連接，以保證結(jié)構(gòu)的疲勞性能；對(duì)于一些次要構(gòu)件或在現(xiàn)場(chǎng)焊接條件較好的情況下，可以適當(dāng)采用焊接連接，但要嚴(yán)格控制焊接工藝。
安裝方案設(shè)計(jì)
考慮吊裝設(shè)備和順序：在鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝方案設(shè)計(jì)中，要考慮吊裝設(shè)備的選型和吊裝順序。根據(jù)建筑的高度、跨度和構(gòu)件重量選擇合適的吊裝設(shè)備，如汽車吊、履帶吊或塔吊等。合理的吊裝設(shè)備可以提高吊裝效率、降低吊裝成本。同時(shí)，確定合理的吊裝順序可以減少構(gòu)件在空中的停留時(shí)間和調(diào)整次數(shù)，保證施工安全和進(jìn)度。例如，對(duì)于多層鋼結(jié)構(gòu)建筑，一般先吊裝柱，再吊裝梁，從建筑物的中心向四周或從一側(cè)向另一側(cè)依次進(jìn)行吊裝，這樣可以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性逐步形成。
臨時(shí)支撐設(shè)置優(yōu)化：在鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可能需要設(shè)置臨時(shí)支撐。臨時(shí)支撐的設(shè)計(jì)和布置要合理，既要保證結(jié)構(gòu)在安裝過(guò)程中的安全，又要盡量減少臨時(shí)支撐的數(shù)量和使用時(shí)間。例如，在大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架或桁架的安裝中，通過(guò)合理的分段吊裝和設(shè)置少量的臨時(shí)支撐點(diǎn)，可以在滿足安裝要求的同時(shí)，降低臨時(shí)支撐的成本。
