民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施

阮 祥 炬

(中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施

阮 祥 炬

(中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

論述了民建鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性及特點(diǎn)，對(duì)民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了提升設(shè)計(jì)人員職業(yè)素養(yǎng)、提升設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性、建立設(shè)計(jì)管理制度等改善措施，以確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與實(shí)用性。

鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，專(zhuān)業(yè)性，質(zhì)量

0 引言

在民用建筑中,人們對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)不僅要求其具有較高的強(qiáng)度，而且還應(yīng)具有一定的靈活性，同時(shí)還應(yīng)有良好的抗震性能。在具體的工程應(yīng)用中，其還應(yīng)具有較好的隔音與保溫效果。雖然鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)民用建筑中，得到了廣泛的運(yùn)用，但是還存在一定的缺陷，對(duì)民建鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是當(dāng)前建筑行業(yè)必須面對(duì)與亟需解決的問(wèn)題，只有解決此問(wèn)題，才能大幅度提升我國(guó)民建的質(zhì)量。

1 民建鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述

1.1 民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性

1)我國(guó)民建工程有速度要求，需要大量采用鋼結(jié)構(gòu)。其主要原因是鋼結(jié)構(gòu)施工工期短。

2)追求低強(qiáng)度勞動(dòng)和好的工作環(huán)境，促使大量采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)，易于產(chǎn)業(yè)化，機(jī)械化程度高。

3)鋼結(jié)構(gòu)是可持續(xù)發(fā)展的結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)組裝，對(duì)周?chē)h(huán)境污染小。鋼結(jié)構(gòu)容易拆除，鋼材可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

4)政策支持為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保證。由限制使用→合理使用→推廣使用→積極推廣使用，成為國(guó)家十大推廣技術(shù)中鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)利。

1.2 民建鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1)自重輕且強(qiáng)度高。由于鋼結(jié)構(gòu)的截面比較小，可大幅度增加建筑的使用面積，此外，鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，可減小外力作用，提升民用建筑的穩(wěn)定性。

2)韌性以及塑性比較強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)只有較強(qiáng)的塑性和韌性，才可在外力的作用下，不至于引起鋼材的變形與損壞，繼而才能確保鋼材應(yīng)力的平衡性。

3)材質(zhì)均勻。只要材質(zhì)均勻的鋼結(jié)構(gòu)，才能具有較好的彈性與應(yīng)力，繼而滿足民建的施工需求。

2 民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1 缺乏優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人才

從我國(guó)目前民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況來(lái)看，多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員缺乏豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)做支撐，并且部分設(shè)計(jì)人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的基本理論知識(shí)掌握不夠透徹，使其設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)與民建鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求不相符。多數(shù)設(shè)計(jì)人員依靠軟件的自身設(shè)計(jì)，沒(méi)有根據(jù)民建的實(shí)際需求進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)法確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，致使設(shè)計(jì)出的鋼結(jié)構(gòu)與實(shí)際需求不相符或缺少協(xié)調(diào)性。

2.2 設(shè)計(jì)方案缺乏專(zhuān)業(yè)性

在民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于缺乏專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人才作為基礎(chǔ)，使得民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏一定的專(zhuān)業(yè)性，難以符合民建的發(fā)展需求。此外，在民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員過(guò)分依賴一些先進(jìn)國(guó)家的設(shè)計(jì)方案，沒(méi)有根據(jù)我國(guó)民建的實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行修改，而是照搬，使得設(shè)計(jì)出的鋼結(jié)構(gòu)不僅不適用于我國(guó)民建施工需求，而且還浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。

3 民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

3.1 提升設(shè)計(jì)人員的職業(yè)素養(yǎng)

在民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)鋼材和連接的強(qiáng)度、鋼材疲勞等方面的知識(shí)進(jìn)行充分的掌握與了解。如鋼材疲勞按照斷裂的壽命和應(yīng)力高低的不同，可分為高周疲勞和低周疲勞兩種，高周疲勞的斷裂壽命較長(zhǎng)，斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為n≥5×104，斷裂應(yīng)力水平較低，因此也稱(chēng)低應(yīng)力疲勞；低周疲勞的斷裂壽命較短，破壞前的循環(huán)次數(shù)n=102～5×104，斷裂應(yīng)力水平較高，伴有塑性應(yīng)變發(fā)生，因此也稱(chēng)為應(yīng)變疲勞或高應(yīng)力疲勞。在民建鋼材設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)這方面的知識(shí)進(jìn)行透徹的理解和運(yùn)用，利用專(zhuān)業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)與方法，規(guī)避鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)[1]。此外，由于鋼結(jié)構(gòu)中鋼材具有易腐蝕的缺點(diǎn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與使用壽命有著直接的影響，因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)使用中，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行涂漆，增強(qiáng)其抗腐蝕能力，繼而提升鋼結(jié)構(gòu)的壽命。

3.2 提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性

想要提升民建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性，應(yīng)從以下幾方面做起：

1)仔細(xì)分析其結(jié)構(gòu)。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)線彈性分析法、力學(xué)分析法等，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)、準(zhǔn)確的分析，確定其內(nèi)力數(shù)據(jù)以及變形數(shù)據(jù)。此外設(shè)計(jì)人員還可通過(guò)相關(guān)軟件，分析型材鋼板的彈性以及非線性因素。

2)考量設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，最容易出現(xiàn)的差錯(cuò)就是最終節(jié)點(diǎn)與當(dāng)初模型中的形式不相符，出現(xiàn)這種問(wèn)題的原因就是在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)分析前，沒(méi)有充分考量設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)。因此，在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)傳力的特性，結(jié)合實(shí)際民建需要以及實(shí)際受力設(shè)計(jì)方法和等強(qiáng)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其應(yīng)力與強(qiáng)度符合民建需求[2]。

3)判斷鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適宜程度。一般情況下，在一些樓層高、跨度大、設(shè)計(jì)復(fù)雜的工程中，比較適合采用鋼結(jié)構(gòu)，如圖書(shū)館、住宅、博物館等一些地標(biāo)性建筑。在給這些建筑進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地考察，看其是否與鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相符合，確保鋼結(jié)構(gòu)在使用中能充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合

在民用建筑中，越來(lái)越多的人采用鋼結(jié)構(gòu)，由于鋼結(jié)構(gòu)在建筑中起著承重作用，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)施工地點(diǎn)和施工條件進(jìn)行充分考慮，以便設(shè)計(jì)出與建筑相符的鋼結(jié)構(gòu)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則之上融入民用建筑的具體要求，充分發(fā)揮鋼材在建筑結(jié)構(gòu)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[3]。由于當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，鋼材就會(huì)出現(xiàn)融化，繼而導(dǎo)致樓體倒塌，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分考慮火災(zāi)等外界因素，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響，在此前提下，確保民用建筑的安全性和實(shí)用性，以便增強(qiáng)民用建筑的質(zhì)量。

3.4 建立完善的設(shè)計(jì)管理制度

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性和精密性，因此，相關(guān)建筑部門(mén)應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性和精密性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，并制定完善的設(shè)計(jì)管理制度與監(jiān)督制度，以便從源頭上確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性和精密性。同時(shí)相關(guān)部門(mén)還應(yīng)制定嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度，將責(zé)任劃分到個(gè)人，把設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案與其工資進(jìn)行直接掛鉤，對(duì)工作人員的工作行為進(jìn)行規(guī)范，這樣不僅可以大幅度提升設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)水平，還可全面提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與實(shí)用性[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

在民用建筑中，鋼結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)不僅具有重量輕、抗震性好的優(yōu)點(diǎn)，而且其還具有施工快的優(yōu)點(diǎn)。因此在進(jìn)行民用建筑施工時(shí)，為確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與實(shí)用性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷的進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念以及新的設(shè)計(jì)軟件，從鋼結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)入手，全面提升我國(guó)民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。吸取與我國(guó)國(guó)情相符合的設(shè)計(jì)方法，這樣不僅可以大幅度降低企業(yè)成本支出，還可提升民用建筑的安全性與施工進(jìn)度，從而確保我國(guó)民用建筑的整體質(zhì)量。

[1] 薛 剛,宋文琦,李樹(shù)超.基于近紅外光譜技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料品牌鑒別方法研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2015,1(12):12-15.

[2] 廖芳芳,王 偉,陳以一.往復(fù)荷載下鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的超低周疲勞斷裂預(yù)測(cè)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,4(21):22-25.

[3] 王玲玲,李國(guó)強(qiáng).膨脹性鋼結(jié)構(gòu)防火涂層耐濕熱性能的理論分析與機(jī)理研究[J].建筑材料學(xué)報(bào),2012,1(14):16-20.

[4] 姜 健,李國(guó)強(qiáng).建筑鋼結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌各國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)及分析[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,6(23):26-29.

The existing problems and its countermeasures in residential building steel structure design

Ruan Xiangju

(SouthCentralBuildingDesignInstituteLimitedCompanybyShare,Wuhan430071,China)

This paper discussed the necessity and characteristics of residential building steel structure optimization design, researched the existing problems in residential building steel structure design, put forward the promotion design staff professionalism, promotion design professional, establishment of design management system and other improvement measures, so as to ensure the quality and practicality of steel structure design.

steel structure, design, professional, quality

2015-06-03

阮祥炬(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)23-0029-02

TU391

A