建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析

蘇更生

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)備受歡迎。隨著建筑造型和功能的多樣化，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的要求，但是鋼結(jié)構(gòu)卻在建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了很多問(wèn)題。本文就民建中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論

1、結(jié)構(gòu)布置的依據(jù)

在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的時(shí)候，要做到全面考慮，綜合各個(gè)因素，在考慮經(jīng)濟(jì)因素的前提下，充分利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，其中包括大柱網(wǎng)、大開(kāi)間、易改變等因素。當(dāng)然同時(shí)也要做到具體問(wèn)題具體分析，全面地看問(wèn)題。在鋼結(jié)構(gòu)的布局上，要整合其體系特點(diǎn)、承重力情況以及結(jié)構(gòu)的性質(zhì)等因素全面分析。通常，要是鋼結(jié)構(gòu)的剛度適合、模型清晰，要避免大荷載和承重的面積，最好以最短的距離到達(dá)基礎(chǔ)點(diǎn)。尤其要注意的是，在柱間抗側(cè)支撐的分布上要做到均衡，以最靠近風(fēng)震的作用線為好，不然的話，就應(yīng)該考慮到鋼結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和抗衡的其他防線。比如，在支撐框架結(jié)構(gòu)中每根柱子需承受1/4的總壓力。

2、結(jié)構(gòu)分析和工程判定

現(xiàn)如今，在具體的鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的分析，通常采用線彈性分析法，有時(shí)在條件允許的情況下，也會(huì)考慮P-△，P-e的分析方法。當(dāng)下的一些有限元軟件可以把幾何非線性及鋼材的彈塑性能等因素考慮進(jìn)來(lái)，從而為更精確地分析結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了有力條件，但是并非所有的結(jié)構(gòu)都適合于軟件分析。對(duì)于一些比較典型的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)查詢力學(xué)手冊(cè)之類的工具書(shū)，獲取相關(guān)的內(nèi)力以及變形。而一些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就可以通過(guò)手算直接進(jìn)行分析，相對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，就需要運(yùn)用建模運(yùn)行程序來(lái)進(jìn)行細(xì)致分析，并作出詳細(xì)的分析報(bào)告。最后，我們要根據(jù)“工程判定”對(duì)各項(xiàng)周期、總剪力、變形特征的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，然后決定是否要重新進(jìn)行分析或者只是對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。

3、規(guī)范構(gòu)件設(shè)計(jì)

我們可以通過(guò)截面優(yōu)化的功能對(duì)構(gòu)件的截面做全面的優(yōu)化和驗(yàn)算，這樣一來(lái)，可以節(jié)約工程師花費(fèi)的時(shí)間，不過(guò)相對(duì)于一些繁復(fù)的結(jié)構(gòu)，我們的工程師應(yīng)該做好以下兩個(gè)方面：

（1）工程師要做到對(duì)構(gòu)件的截面進(jìn)行一一檢測(cè)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)軟件在做構(gòu)件截面的檢測(cè)時(shí)，對(duì)于一些相對(duì)繁復(fù)的截面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)軟件在計(jì)算的長(zhǎng)度上，很多時(shí)候做不到規(guī)定的要求。

（2）關(guān)于結(jié)構(gòu)軟件的優(yōu)化功能，在截面的設(shè)計(jì)上很難做到對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度同時(shí)進(jìn)行細(xì)分。一旦遇到因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的剛度不夠而造成變形時(shí)，應(yīng)該考慮到板結(jié)的厚度，加大截面的厚度和高度，同時(shí)節(jié)約成本。

4、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

針對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，它是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)。一般情況下主要采取等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力這兩種慣用的技法，設(shè)計(jì)的主要板塊有焊接、栓接、梁接板和梁腹板等。在設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，要時(shí)刻注意到安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接工程的設(shè)計(jì)空間和構(gòu)件的安裝工序，這樣一來(lái)可避免突發(fā)狀況。同時(shí)還要設(shè)計(jì)圖中的難易程度，在保障質(zhì)量安全和設(shè)計(jì)理念的前提下，使用最簡(jiǎn)易的施工方案，這樣一來(lái)可以降低施工中的難度。

二、建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

建筑施工的鋼結(jié)構(gòu)是在原有的土木建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改良的，鋼結(jié)構(gòu)性能較高，能夠滿足建筑施工的設(shè)計(jì)需求。鋼結(jié)構(gòu)的抗壓性好，鋼結(jié)構(gòu)的組成材料是各種型號(hào)的鋼筋，抗壓抗震的性能好，在建筑施工中用鋼筋作為加固的材料，使建筑的整體結(jié)構(gòu)性能更完善，面對(duì)地震時(shí)能夠較好的發(fā)揮防御作用；鋼結(jié)構(gòu)的安全性比其他材料的要好，以鋼結(jié)構(gòu)為主體的建筑，起到的加固效果很好，能延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命；鋼結(jié)構(gòu)建筑還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是經(jīng)濟(jì)性，投資成本較低，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑損耗的材料多，這在建筑成本上也相對(duì)較高，而鋼結(jié)構(gòu)的使用性能高，并且在結(jié)構(gòu)組合上還更加簡(jiǎn)單，使用材料的成本消耗明顯降低，給建筑施工帶來(lái)了更多的收益。

三、鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

1、防腐問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中對(duì)于防腐方面問(wèn)題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴(yán)格按照相關(guān)要求規(guī)范進(jìn)行操作。此外，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來(lái)看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，利用鍍層，達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強(qiáng)有機(jī)涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

2、防火問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當(dāng)然這只是常規(guī)的方法，為了更好地確保鋼結(jié)構(gòu)防火性能的提升，就必須加強(qiáng)防火墻、防火門(mén)的設(shè)置，并配備自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和獨(dú)立的水幕以及防火帶等進(jìn)行防火分區(qū)的設(shè)置，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)防火涂料的應(yīng)用，以達(dá)到對(duì)鋼材進(jìn)行防火保護(hù)的目的，且在火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)和煙氣控制技術(shù)的幫助下及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理可能出現(xiàn)的火災(zāi)，確保其防火性能得到有效的提升。

3、噪聲問(wèn)題

噪聲問(wèn)題是現(xiàn)代建筑中最為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，且一直沒(méi)有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經(jīng)成為當(dāng)前建筑學(xué)中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽(tīng)到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無(wú)害悅耳的聲音，例如音樂(lè)聲、鳥(niǎo)鳴聲等；另一類則是有害的噪聲，例如各種機(jī)械發(fā)出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對(duì)隔音的效果要求也不同，例如大型商場(chǎng)建筑，其隔音效果要求較低；尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進(jìn)行專門(mén)的設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所采用的隔音措施主要有：使用隔聲門(mén)、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。

4、保溫問(wèn)題

影響建筑溫度因素主要是外部環(huán)境對(duì)鋼建筑的熱輻射，而影響熱輻射達(dá)到室內(nèi)熱量的因素有倆個(gè)。熱輻射通過(guò)窗戶進(jìn)入到室內(nèi)，熱量被室內(nèi)的物質(zhì)所吸收，提升了室內(nèi)溫度；熱輻射沒(méi)有進(jìn)入到室內(nèi)之間被建筑外層的材料結(jié)構(gòu)吸收，雖然其中部分熱量會(huì)通過(guò)外部的維護(hù)結(jié)構(gòu)傳入到室內(nèi)，但是相比熱輻射直接輻射到窗內(nèi)的熱量較少。鋼結(jié)構(gòu)的廠房的保溫設(shè)置非常重要，廠房是人們長(zhǎng)期工作和生活的地方，要保證溫度適合。常用的保溫設(shè)置在屋面和墻壁彩鋼板之間添加保溫巖棉；使用中空玻璃進(jìn)行保溫，中空玻璃可以達(dá)到與外界隔絕的功能也能夠減少噪音的傳入，保溫上也有很好的效果。

結(jié)束語(yǔ)

盡管鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛的應(yīng)用，然而，由于在設(shè)計(jì)與施工中有些問(wèn)題仍需重視。只有在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中消除那些存在的隱患，才能整體上提高鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。解決鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的難題，堅(jiān)持國(guó)家對(duì)建筑業(yè)材質(zhì)要求的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進(jìn)作用。

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