鋼結構在建筑設計中存在的問題分析

【摘要】隨著建筑業的不斷發展，鋼結構也以其不可比擬的結構優勢適應大型、特大型公共建筑的需要，廣泛使用于工程建筑領域。然而在實際應用過程中，往往存在著很多的問題，本文結合實際工作經驗， 針對鋼結構在設計中的存在問題進行了分析，現詳述如下。

【關鍵詞】鋼結構；應用優勢；問題

1、建筑設計中鋼結構的應用優勢

1.1 比起混凝土結構，鋼結構有著不可比擬的優點，如：自重輕，用鋼結構建造的住宅重量約為鋼筋混凝土住宅的一半，節約了建造成；強度高，適合大跨度，大開間的現代建筑需要，因結構體量小，在住宅建筑中建筑使用面積比鋼筋混凝土住宅提高約4% ；安全性高，能承受正常使用時可能出現的各種荷載和變形等作用，在偶然事件（如地震、強風）發生時及發生后結構仍能保持必需的整體穩定性，即結構僅產生局部損壞而不致發生倒塌；工期短。現場作業量小，可工廠化，規模化大批量生產，廣泛應用與工業，廠房等建筑行業。

1.2 適應現代建筑對節能環保的要求，鋼結構不僅具有“輕、快、好、省”的優異性能，還具有可循環利用的優點。因鋼材可以回收重復加工，建造和拆除時對環境污染較少，成為綠色，環保材料。選材環保節能，淘汰了傳統的磚，瓦等不環保的稀缺能源，從而保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間。

1.3有著良好的發展趨勢，我國鋼結構建筑在市場經濟的發展、相關政策導向和政府積極推動下呈現出蓬勃的發勢頭。隨著改革開放和經濟發展，鋼結構工程正從跨度大、多層或高層、耐熱性等要求高的工業建筑足見向民用建筑發展。鋼結構建筑與我國的城市化建設和保障性住房工程建設相結合，其意義重大。

2、鋼結構的設計問題分析

2.1設計人員專業素質不高的問題

由于我國鋼結構設計人員的綜合素質相對較低，很多鋼結構設計人員由于缺乏設計經驗，因而導致設計過程中不恰當地進行設計標準的提高，或任意進行所設計安全等級的降低，導致在鋼結構設計時或太過保守，或過于超前。這些都不利于鋼結構的設計以及結構的整體可靠性。應注意定期進行相關設計技術水平的培訓，及時掌握新規范、新標準和新的結構計算方法及計算模型。尤其是對復雜鋼結構的設計，必須深刻理解規范規程中的設計參數及其安全等級要求，以便從根本上確保結構方案的科學性與合理性。

2.2建筑鋼結構自身的防火性、防腐蝕性不強問題

首先，缺乏較強的耐火性。從鋼材來看，缺乏足夠的耐火性，當溫度超過400℃時，鋼材的屈服強度就只能是室溫下強度的1/2。當溫度大于600℃時，鋼材的剛度、強度就會完全喪失。故此，防火是鋼結構建筑物必須考慮的因素。如果鋼結構建筑物的防火措施不到位，一旦遭遇火災，就會被嚴重破壞。因此，從設計規定來看，當鋼材表面溫度高于150℃時，所以，需要對鋼結構中的梁、柱、支撐等承重構件和組合樓蓋體系的壓型鋼板作防火處理

其次 ，鋼材缺乏較強的耐腐蝕性。因此，如果其環境中有較強的腐蝕性介質，是不能夠采用鋼結構的。如果鋼結構建筑不采取防腐蝕措施，長期受到腐蝕介質的侵蝕，也非常容易出現腐蝕生銹，這樣不僅影響鋼結構建筑的美觀，而且會影響鋼材料的承載能力和建筑物的適用壽命。故此，為了盡可能地做好鋼結構建筑防腐措施，當前國內最常用的方式就是在鋼結構外增加防護層。從防護層的種類來看，主要有金屬類防護層、化學防護層及非金屬防護層。在涂裝防護層之前，必須做好徹底基層除銹工作，且要確保防銹及涂層與相關要求相符合，做到合二為一。

2.3設計深度不夠問題

由于專業的鋼結構設計人員的儲備不足，設計院將自己的設計任務轉嫁給加工企業，造成質量下降。不少設計單位鋼結構的設計水平比較低，對關鍵技術不進行研究，對所設計的成果心中沒底，只知道照搬規范章程、緊套程序，然而對關鍵技術不進行研究，更談不上有哪方面的創新了。只給出“構件布置圖”就算完成了任務，而有些布置圖只是一個簡單的單線條圖，對關鍵的“節點設計”不分具體情況一律采用“全焊接節點”，未曾考慮過這種節點是否安全、構造是否合理，導致施工圖的深度不夠，加工圖紙拆圖困難且達不到原設計的要求。另外，一些設計人員出于經濟利益，整天埋在辦公室的圖紙堆里，理論脫離實際，不深入現場，不了解施工，不清楚自己的設計方案能否施工。嚴重者會給施工帶來極大困難，總的造價大量增加。往往導致工程邊施工邊變更，最后變更圖紙比原設計圖紙都多。所以，設計人員在設計過程中一定要重視設計深度：1）首先要判斷是否適宜使用鋼結構設計，如適用了，2）要重視節點設計考量，通常情況下，節點根據傳力的特性可區分為半剛接、剛接和鉸接三種形式，采用不同連接形式，對于結構的影響非常大，例如，部分剛接節點能夠較好地承受鋼柱彎矩，但是卻可能出現較大的轉動，與假定的結構分析不相吻合，導致在實際施工時，出現大于原設計計算的變形。因此在設計連接節點時， 分為等強和實際受力兩種設計方法， 在沒有絕對把握的情況下，建議使用等強設計。3）重點進行結構分析。在實際設計過程中，應做精確的結構分析，通常采用線彈性分析的方法， 可以通過查閱力學手冊等方法明確結構的變形及內力數據， 或者使用軟件更為精確地分析型材鋼板的彈塑性能、結構的非線性因素等。

2.4鋼結構安裝設計的問題

房地產開發商最關心的問題是鋼結構住宅的造價。根據實際情況，鋼結構住宅應定位于中、高檔住宅，鋼結構住宅建筑是一項系統工程，應從設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等環節著手加強管理和協調，從而達到降低成本，提高綜合經濟效益的目的。以建筑設計為主導的鋼結構建筑，要和其他專業緊密互動配合。除此之外，鋼結構建筑還要注重安裝設計的細節問題，如：如何發揮鋼結構的優勢和避免鋼結構帶來的建筑平、立面單調呆板；壓型鋼板在裝、卸、安裝中嚴禁用鋼絲繩捆綁直接起吊；運輸堆放應有足夠的支點，以防變形；鋪設前應將彎曲變形者校正好；鋼梁頂面要保持清潔，嚴防潮濕及涂刷油漆。下料、切孔采用等離子弧切割機操作，嚴禁用乙炔氧氣切割；大孔四周應補強。需支搭臨時的支頂架，由施工設計確定，待混凝土達到一定強度后方可拆除；如何選擇和開發外墻板，除滿足外墻板的各項技術要求外，還要做到墻板原材料因地制宜、工作化生產、運輸、安裝連接方便等等。

2.5鋼結構設計的抗震問題

我國是地震多發區，在鋼結構設計過程中，一定要注重提高建筑的抗震能力：一是選擇有利于抗震的場地。不同的地質條件在同一區域的抗震能力不同，因此，對于地震高發區，應該適當地選擇抗震性能相對強的地點。 二是結構的總體布置要合理。在抗震設計中，要求設計的鋼結構建筑力求形狀規則和結構對稱，以免造成質量中心和剛度中心的嚴重偏離；在樓層平面內，抗震結構的剛度和承載能力應均勻分布，并且持續、均勻地沿結構堅向。三是抗震結構體系的合理選擇。抗震設計工作之初，設計人員應該對以往的地震情況進行數據的分析和匯總，根據常見地震發生形式，合理的選擇抗震結構體系。

3、結束語

鋼結構住宅作為一種綠色環保建筑，已經開始作為重點推廣項目，我們要充分發揮設計工程師的創新能力，使建筑鋼結構設計更加安全、適用、可靠。

參考文獻：

[1] 郭志先.淺談鋼結構設計步驟及思路與磚混結構設計[J].科技創新導

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[2] 關廣軍，汝明.鋼結構設計簡單步驟和設計思路[J].今日科苑，2009，（08）.