钢结构造价成本的优化设计思路及措施

  随着我国装配式钢结构工程的推进，厂房设计的优劣决定了工程的最终质量、功能、社会效益和经济的效果与利益。因此，如果要降低钢结构项目的造价，靠谱的结构优化工作必不可少。

  钢结构建筑具有许多混凝土结构不能够比拟的优越性。首先，它拥有非常良好的抗震能力，考虑到我国是一个多地震带的国家，且地震灾害频繁，因此钢结构厂房对于我国的工业发展具有重大的现实意义。

  其次，钢结构建筑的工期较短。由于钢结构自重较轻，还能够在工厂预制完成加工，然后在现场进行拼接装配，因此施工比混凝土更便利，也能够大大节约施工时间，从而逐步降低成本。

  再者，由于钢结构轻质高强、截面尺寸较小，所以钢结构厂房的有效使用面积比混凝土厂房更大。这对于工业生产来说，不但可以提高生产效率，同时在对物料进行调节的过程中，实际使用面积更大的钢结构厂房也具备更好的调节作用。

  在环保方面，钢结构建筑同样具有优势。环境问题和资源短缺已是我们生存的世界所面临的重大问题，在调查中也发现，有超过50%的环境问题和有害于人体健康的物质都是在建筑施工和运营过程中产生的。然而，钢结构材料几乎能100%回收再利用，因此钢结构厂房的生产具有更加积极的环保作用。

  最后，钢结构厂房符合可持续发展的道路要求。其不仅性能更优良，所耗费的材料更加节约，而且钢材还能回收利用，这对我们的可持续发展道路是很重要的。

  综上所述，钢结构建筑在抗震能力、经济成本、使用面积、环保和可持续发展等方面都展现出了较大的优势，这也使其成为未来建筑发展的重要方向。

  钢结构厂房的优化设计与混凝土结构的优化设计并不完全相同。混凝土结构厂房的优化设计主要是针对钢筋、模板以及混凝土的浇筑方式和程度，而钢结构厂房的优化设计则主要是针对钢结构的仓壳设计。钢结构厂房设计有基本的步骤：第一步是设定建筑的相关参数，包括建筑的高度、壁厚；第二步是通过给出的相关参数，计算钢结构厂房的自振周期；然后必须计算钢结构厂房的安全参数，包括地震荷载、风荷载的最大参数，以及按照Reimbert计算方式计算得到钢结构建筑所受到的作用力；最后将各项应力值计算出来并且调整建筑的原始参数设定以达到合适的应力水平。

  2023年1月，泰大创新受业主委托，为江西宜春某钢结构厂房项目担任结构优化顾问。该工程为某上市集团光伏光电装备项目生产厂房，建筑环境为非采暖地区，主要按照《钢结构设计规范》进行钢结构设计。该项目建筑面积约为55007.3平万米，厂房的纵向长度为320m，横向宽度200m，面积，高跨部分分为三层吊车厂房，低跨部分为120m，且高跨与低跨组成相对独立的封闭支撑体系。

  我司专家教授团队利用多项创新技术，结合丰富的力学知识和多年结构优化经验，在21天内完成了结构优化，优化后项目节省用钢量25%，综合造价大幅度降低。具体的钢结构优化方案如下：

  在原方案的基础上，为了能够更好的保证厂房的安全性能，主要对厂房的主要受力构件的形状及结构布置方面进行优化设计。因为在静力分析的结果中，节点处是容易发生形变的主要区域，所以为了保证厂房满负荷安全运行，需要对结构的整体布局及结构的合理性来优化设计。主要优化方案为（1）楼面简支次梁按组合梁设计，采用超级次梁（类似PEC梁）可逐步降低用钢量约3kg/m2，上小下大需满足施工阶段强度、稳定和挠度要求。（2）增加钢柱的截面尺寸，满足结构的强度和稳定能力要求。（3）减少构件材料厚度，同时等间距的增加构件的数量。虽然减少构件厚度使厂房的形变强度降低，但是增加数量后会使厂房的结构更合理。而且该优化方案在保障安全性能的同时能够使材料的成本得到降低，使最终的经济效益更加突出。

  因为我国钢结构生产起步较晚，所以其相关规范还没有完全建立起来，且价格相对偏高，这就限制了钢结构建筑的发展，而且我国钢结构的施工能力不够，钢结构存在的防腐防锈等问题，也在无形中提高了钢结构的维护成本，因此泰大创新坚持以技术为建筑降本减碳，不断的提高创造新兴事物的能力，成功研发了超级次梁、PH免撑板等一系列装配式结构部品。泰大在钢结构优化方面具备业内领先的多项专利技术，配合智能优化算法，在保障建筑自身安全性和稳定能力的前提下，帮业主节省项目造价，也为国家大幅度减少碳排放，助力企业提升经济效益与社会效益。