建筑鋼結構設計中的問題分析

霍治澎

摘要：鋼產量節年攀升，鋼結構的應用在許多建筑中都有著顯著的體現。本文在對鋼結構存在的額問題進行分析的基礎之上，從抗震性、受力體系、屋面載荷以及設計人員角度提出應對措施，并對高層建筑的鋼結構存在的主要問題進行分析。

關鍵詞： 建筑；鋼結構；設計；問題

自我國改革開放以來，鋼產量節年攀升，高性能、高強度的鋼也進入了批量生產化模式，我國建筑業開始重視對鋼的應用。在橋梁、廠房、超市、住宅、倉庫、展覽館、體育館等建筑物上，鋼的應用都有著顯著的體現。鋼本身是一種把鋼材通過工藝加工和技術處理所形成的建筑構件和受力結構，還因其具有強度好、性能高、經濟性好、穩定性佳等特點，所以應用鋼在建筑上，可以大幅度的提高建筑物的建筑質量。從而滿足客戶對建筑物的高質量的需求，也迎合國家對建筑物的高質量的標準。雖然鋼結構的應用對建筑業的發展有很大幫助，但在鋼結構的設計中仍存在一些不可忽視的弊端。

1鋼結構設計中主要存在的問題

其一，在鋼結構的受力系統考核中，對鋼的性能的考核不夠細化。不同的建筑樓層對于鋼的結構框架支撐體系的要求是不一樣的。但因為對選定何種體系的考核分析不夠透徹，已經出現了鋼材被大量浪費的情況。

其二，鋼結構與其他建筑材料的銜接度往往不能得到重視。這就將鋼結構孤立與其他的建筑材料之外，從一定程度上對建筑物整體性能的提升產生了影響。若在施工流程中出現因銜接度不當而引起的問題，處理起來也是比較棘手。有時能因為工序中的下料、涂裝、焊接、裝配就帶來無窮的安全隱患，后果是不容小覷的。

其三，鋼結構的抗震性能不強，仍有進一步提升的空間。在使用鋼結構的住宅小區里，一些小高層建筑的結構布置規則性達不到，彈性設計間彈塑性層間位移結構驗算不滿足要求。在對鋼結構的抗震計算中，驗算條件和方法及節點和支撐點的選擇都處于不成熟的階段。這些都使得建筑物的抗震性能達不到標準。起初在鋼結構的應用中出現的問題，都是為了以后更好地應用鋼結構所必經的過程。正是問題的出現，也就有了解決問題的對策。

2采取的對策分析

想要更全面的解決鋼結構的問題，不僅要對鋼結構設計的幾個顯著問題提出的相應解決方案，還要聯系實際去考慮更加透徹的對策。

在設計中采用對稱、規則的設計，能夠加強建筑物的抗震性，從而平衡支撐剪力墻及高樓層的彈性水平位移與質心的水平位移[1]。對于剪力，需要進行相對應的設計調整。必須在設計的初始階段充分考慮到連接部位的構造，達到減少、杜絕安全隱患的目的。

對于鋼結構受力系統的考核，應以六層為分界線，從框架體系和支撐體系、框架混凝土體系、鋼結構雙重體系進行區分。例如，利用組合柱來設計建筑，就可以達到節約鋼材的目的。對于鋼結構與其他材料的銜接度的提升，應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的策略分析。對于鋼結構的抗震性能的提升，必須在平面設計中力求對稱、規則。在設計中，要特別注意支撐剪力墻及高樓層的彈性水平位移與質心的水平位移的平衡關系，力求達到平穩的狀態。同時，還要對指揮剪刀墻的配置進行調整。

對于屋面載荷，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。

而對于設計人員，鋼結構設計之初就必須僅僅聯系其他專業進行，必須嚴格按照鋼結構的設計規程進行作業。只有這樣才能夠不斷提升設計的水平和建筑的品質[2]。對于陽角問題，需要根據急促地面積進行考慮，以充分合理的使用鋼。而跳板的設計需要考慮到其靈活性以及地下水位的協調，從而達到防水等目的。根據教科書，可以采取其中的梁和板的問題，而扁梁則不可以。在懸挑梁的設計過程中需要在滿足設計力學要求的基礎之上采取合理的設計，以符合感官的審美。

3高層建筑鋼結構設計注意事項

高層建筑是當下發展較為迅速的一塊，鋼結構具有較強的抗震性，總體成本較低，具有優良的發展前景。鋼結構現場拼裝，彌補了傳統結構的不足，大大提升了效率。但設計中需要注意以下幾點問題。

高度問題。建筑物的設計必須滿足規范對于高度的眼球，對于高限建筑必須采取謹慎的態度[3]，從而防止地震或者偶然載荷作用下的潛在危害性。對于高層建筑，必須嚴管嚴查。

穩定性是高層建筑很重要的內容，在設計中需要以穩定性為核心，圍繞其進行設計，一般可以利用專業軟件進行輔助設計，并通過統計工具對結構功能進行測算，需要考慮到建筑的控制載荷、阻尼等參數，防止不穩定等問題的出現。

經濟型問題分析。高層建筑采用大量的鋼結構，容易導致成本過高此類問題的出現。在設計中，需要在保持穩定性的基礎上充分確保建筑的經濟性，通過優化設計，提升鋼結構總體協調性，防止出現失穩或者坍塌的現象。

防火性。在遇到高溫或者火焰炙烤情況時，鋼結構容易出現甚至燃燒的現象。在設計中，應當考慮到降低鋼結構的膨脹系數，以防止其在火災發生時嚴重變形導致建筑失穩，或者出現爆炸等難以控制的現象。其次，可以采取合理的防火層，降低鋼結構的傳熱系數，延長耐火時間。還可以通過對電路進行優化設計，加強鋼結構的消防穩定性，增強其火災安全性，降低火災發生概率[4]。

環保性。環保是當代的一大主題，在評價鋼結構設計好壞時環保是一重要指標。在設計中需要考慮到高層建筑和自然環境之間關系，考慮到鋼結構和周圍生態系統的關系，通過對鋼結構的環保型提升，提升建筑品質。在鋼結構中尅采用輕質墻板等材料，從而能夠有效解決能源緊缺的現象。

參考文獻：

[1]王坤.建筑鋼結構設計中的問題分析[J].科技管理研究,2014,10(08):63.

[2]朱偉峰.建筑鋼結構設計中應注意的問題分析[J].中國建筑金屬結構,2013,12(06):195-196.

[3]任媛.民用高層建筑鋼結構設計中的常見問題分析[J].結構設計, 2014,13(09):72-74.

[4]姜春寶.高層建筑鋼結構設計中的問題分析[J].科學中國人,2015(06):16.endprint