建筑鋼結構設計中應注意的問題分析

朱偉峰

（廣東省臺山市建筑設計院有限公司,廣東 臺山 529200）

鋼結構設計中，要注意遵循鋼結構設計的基本原則，還要綜合考慮其結構受力體系、連接構造、屋面荷載取值、防水防腐蝕抗震等等存在的問題進行一一剖析解釋，才能對以后的施工建設提供良好的舞臺。對建筑鋼結構設計中應注意的問題進行探析，其目的是為設計者沒提供可供參考的文獻，以便于在以后的鋼結構設計應用中，更合理、高效、安全的對建筑業做出貢獻。

1 鋼結構設計遵循的原則

(1)保證結構的整體性，鋼結構的整體性，能保障建筑耐用的年限增加，且殘值率為0.（2）設計者必須明確各類外力從作用點到基礎的傳遞路徑和傳遞過程產生的效應，有關構件如何既分工又協同的工作。（3）設計必須體現計算和構造的一致性。根據房屋建筑的荷載特點及其力學行為，尤其是對地震荷載的反應，都要達到預期的效果。（4）鋼結構住宅一般不超過12層，否則不規則的布置在地震時容易遭到損壞。

2 鋼結構設計應用

鋼結構住宅設計有低層和高層之分，低層一般用于別墅、高層用于公寓。鋼結構以其自重輕、強度高及工業化程度高等優點，在建筑工程中得到廣泛的應用。大部分鋼結構優化設計、節約資源、循環利用等方面為建筑也做出了巨大的貢獻。然而由于鋼結構自身也存在許多弊端，使得鋼結構在設計施工使用過程中出現嚴重的質量問題。

在重型廠房結構設計中，比如冶金、造船，機械制造等。因為此類建筑的特點是跨度大、高度大、噸位大，出于耐久性和經濟性考慮，就必須運用鋼結構設計。大跨屋蓋結構，提供寬敞的內部空間和優美的外部造型都需要鋼結構作為其內部造型固定。在地震區，框架—支撐和框架—剪刀墻是最常用的雙重抗側力體系，能使抗震性能增強。但在非抗震區，則以見剪刀墻為主。

3 鋼結構設計中存在的問題

鋼結構設計中抗震性能有待加強，結構住宅小區中，一般的小高層結構布置的規則性都無法達到，這就使得抗震性能達不到，而且彈性設計間彈塑性層間位移結構驗算無法達到抗震規范性要求。

鋼結構受力體系中對其性能的考核不細化，對于鋼結構的受力體系，不同的建筑屋樓層，對于如何選定鋼結構框架支撐體系能夠省鋼，且在抗震性能的提高上能夠更合理的使用沒有明確的細化評判標準。

鋼結構設計運用中，往往忽略了與其他建筑材料的銜接度，這在一定程度上使鋼結構的設計孤立于其他建筑物設計之外，一定程度上對建筑整體性能的提升產生了極為不利的影響。因為設計最終目的是為了應用于實踐建筑工程中，然而，這片面的使得設計用于建造的鋼結構，在施工流程中出現嚴重的質量問題，成為后期處理的棘手要求。一般工序發生質量問題，使得施工過程中焊接、涂裝、下料、裝配等帶來無窮后患。

對鋼結構的抗震計算還處于不成熟階段，對于驗算條件和方法及節點和支撐點的要求，尚處于不符合有關要求。對于受彎鋼構件的局部穩定，在設計實現上，困難度較大。大量鋼材內部存在夾層屬于鋼廠本身在軋制過程中產生的質量問題，在技術上缺乏必要的改進措施，以保障鋼結構符合國家標準規范的要求。

4 鋼結構設計中解決問題的有效措施

在鋼結構設計中，要充分考慮材料的優缺點，從綜合因素考慮和加強對鋼結構的整體穩定及局部穩定策略分析，在設計中，克服上述遇到的難題，必須采取有效的可行性措施，以加快鋼結構在建筑業的發展。

加強鋼結構設計中的抗震性能，就必須在平面設計中力求規則、對稱。對平面形狀，特別是支撐剪力墻及高樓層的彈性水平位移與質心的水平位移要達到平衡，同時在設計鋼結構時，需要對指揮剪刀墻的配置進行調整。設計者在設計之初就充分意識到連接構造的重要性，才不會因鋼構結構的不合理而引發安全隱患。

對于鋼結構受力體系的性能考核，要以6層上下為界，可采用框架體系和支撐體系，框架混凝土體系以及鋼結構雙重體系三方面進行區分；對于框架柱子的選用，就如何省鋼問題，可以在小高層建筑中利用組合柱進行設計；就抗震性能來說，利用鋼結構更能起到良好的效能。設計者在設計之初就要明白支撐系統的購件在整體結構中所起的作用，以保證整個設計功能整體結構的穩定與安全。消除結構隱患，設計的最終目的是要達到穩定結構的同時也要滿足功能要求。

就屋面荷載取值而言，鋼結構的設計不能脫離對樓板的要求。樓板能平面內的剛度、整體性和承載力及隔音效果除傳給框架外，還將水平力傳到各個柱子上。要想整體上提高樓板的整體性，在利用鋼結構設計樓板時，鋼梁宜形成組合梁，梁上同時設置鋼釘。在強震區的重要建筑中，鋼結構焊接在預制埋件中，能使樓板抗地震的能力加強。對于鋼結構的設計，要保證荷載的支撐度與傳力路線一致，就必須在設計之初就對其做充分的計算。

對于設計人員而言，對鋼結構的設計要從基本的構建算起，并密切結合其他專業來進行設計。只有將建筑鋼結構的設計規范和規程滲透到日常的鋼結構設計工作中去，才能使工程質量不斷提高。關于箱、筏基礎底板跳板的陽角問題，按陽角在基礎底面積中所占的比例合理使用鋼筋。對于基礎底板跳板，使用鋼筋時，同樣要予以充分考慮，以增加其靈活性和與地下水位的協調性及防水性等。鋼結構中的梁與板的問題，常規上可以利用教科書上的進行計算，而對于扁梁結構則不適用，在梁配鋼筋的使用中，取柱邊彎矩，削峰角。在主梁處有次梁時需加附加筋的情形下，要根據屋面荷載程度將主次梁的工藝安全化達到極致。對于懸挑梁的鋼結構設計和施工中，對于變截面梁和等截面梁的挑梁情況要詳盡分析，使感官效果達到極致。

5 總結

盡管鋼結構在建筑施工中被廣泛的應用，然而，由于在設計與施工中有些問題仍需重視。只有在鋼結構設計中消除那些存在的隱患，才能整體上提高鋼結構的工程質量。解決鋼結構設計中遇到的難題，堅持國家對建筑業材質要求的可持續發展戰略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進作用。

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