關(guān)于民建鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

【摘要】隨著我國(guó)建筑技術(shù)的不斷提升，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越多的應(yīng)用于民用建筑之中。但是在我國(guó)民間鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在著諸多不足，提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)水平對(duì)民用建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)有著重要作用。本文將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其解決方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵字】鋼結(jié)構(gòu)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；民用建筑

引言：鋼結(jié)構(gòu)目前在建筑中廣泛應(yīng)用，但是我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。如何完善鋼結(jié)構(gòu)在建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題始終是困擾我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)專(zhuān)家的重要研究課題。

1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑在我國(guó)應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比起步較晚，上海國(guó)際飯店是我國(guó)最早的鋼結(jié)構(gòu)建筑。建國(guó)后，鋼結(jié)構(gòu)建筑主要應(yīng)用于鋼架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的搭建之中。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)水平的提升，在二十世紀(jì)九十年代后，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量大幅提升，鋼結(jié)構(gòu)建筑開(kāi)始在建筑中廣泛應(yīng)用。我國(guó)各省市在新時(shí)期相繼建設(shè)了一大批大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，為城市經(jīng)濟(jì)和市容市貌增添了無(wú)限風(fēng)采。在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大型高層建筑的同時(shí)，輕鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑也投入到試用和建設(shè)之中，民宅中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)和時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)[1]。

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

民用建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)于提升我國(guó)民用建筑質(zhì)量有著重要作用。但是在發(fā)展和建設(shè)中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，影響了民用建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.1建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量下降

民用鋼結(jié)構(gòu)建筑得到重視，并不斷發(fā)展，隨之而來(lái)的就是大量的民用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)放在了建筑設(shè)計(jì)人員的身上。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑相比優(yōu)勢(shì)明顯，商務(wù)民用各類(lèi)建筑層出不窮，這給鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)工作人員增加了巨大的工作量。通常建筑設(shè)計(jì)工作都是由正規(guī)設(shè)計(jì)院來(lái)進(jìn)行，但是由于設(shè)計(jì)工作任務(wù)量巨大，部分任務(wù)有設(shè)計(jì)院以外包的方式交給其他單位。這樣一來(lái)，建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量將難以得到保證，對(duì)建筑產(chǎn)生安全隱患。

2.2設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)能力參差不齊

由于民用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起步較晚，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員難以適應(yīng)民用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要求，由于設(shè)計(jì)工作任務(wù)的大量增加，這些能力有待提升的設(shè)計(jì)人員過(guò)早的參與設(shè)計(jì)工作，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量將產(chǎn)生不利影響。另外，實(shí)際施工建設(shè)人員在建設(shè)能力素質(zhì)上也存在著欠缺，有待于進(jìn)一步提高。

2.3設(shè)計(jì)方案專(zhuān)業(yè)度不足

設(shè)計(jì)任務(wù)重，設(shè)計(jì)部門(mén)和承接單位間又難以形成良好的溝通，設(shè)計(jì)技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員相對(duì)缺乏，直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)深度不足，難以完成設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，數(shù)值計(jì)算必須達(dá)到精確無(wú)誤，鋼結(jié)構(gòu)建筑的基底剪力和底部總彎矩值的選取對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗(yàn)算有著重要影響，一旦出現(xiàn)失誤將會(huì)導(dǎo)致重大事故。鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中柱腳設(shè)計(jì)工作常常產(chǎn)生失誤，民用建筑的柱腳設(shè)計(jì)多用外露式設(shè)計(jì)類(lèi)型，建筑底板的彈性變形力決定了柱腳剛度大小。結(jié)構(gòu)中底板出現(xiàn)問(wèn)題或產(chǎn)生變形，將會(huì)使建筑中的鋼結(jié)構(gòu)整體發(fā)生變形，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)的內(nèi)力分析計(jì)算不明確，沒(méi)有為結(jié)構(gòu)位移角預(yù)留數(shù)值，將不利于建筑強(qiáng)度和變形力的提升[2]。一旦建筑面臨地震，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)柱腳節(jié)點(diǎn)承載力不足將難以應(yīng)對(duì)一般的地震，產(chǎn)生人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展普及不到位，部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)民用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念和專(zhuān)業(yè)知識(shí)存在漏洞和偏差。民用輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)承載相對(duì)承受壓力較小，從專(zhuān)業(yè)角度來(lái)看，輕型鋼結(jié)構(gòu)是不能因?yàn)槠渥灾亓Φ臏p輕而降低結(jié)構(gòu)制定的承載標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際中，部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)為輕型鋼結(jié)構(gòu)擁有較輕的自重力，而降低建筑承載標(biāo)準(zhǔn)，這種觀念存在概念性偏差，影響建筑安全。另外一些設(shè)計(jì)人員為了快速提高自身的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)能力，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和知識(shí)，一些設(shè)計(jì)工作人員對(duì)國(guó)外充滿創(chuàng)意的設(shè)計(jì)方案推崇至極。學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和方法對(duì)提升自身能力有著良好的作用，但是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，有的設(shè)計(jì)人員生搬硬套，對(duì)設(shè)計(jì)方法不加理解，生硬的在設(shè)計(jì)工作中使用國(guó)外的方法，結(jié)果不但未能順利完成設(shè)計(jì)工作，還浪費(fèi)了大量的資源。國(guó)外建筑設(shè)計(jì)理論先進(jìn)有著完善的體系，另外國(guó)外建筑施工水平和疑難問(wèn)題的處理能力都較我國(guó)更強(qiáng)，生硬使用國(guó)外設(shè)計(jì)方案，不結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)工作百害而無(wú)一利。

3.改進(jìn)措施

3.1建立完善的設(shè)計(jì)管理制度

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不同，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)精密性和專(zhuān)業(yè)性的要求極高。因此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)建立完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理制度。對(duì)設(shè)計(jì)方案單位的專(zhuān)業(yè)能力進(jìn)行評(píng)估，對(duì)方案進(jìn)行跟蹤監(jiān)督，要求設(shè)計(jì)方案承接單位能夠保質(zhì)保量的完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)單位和部門(mén)要制定設(shè)計(jì)人員職業(yè)道德規(guī)范，對(duì)設(shè)計(jì)人員的工作進(jìn)行規(guī)范，設(shè)立完善的設(shè)計(jì)人員獎(jiǎng)懲機(jī)制，將設(shè)計(jì)人員的薪資和方案完成質(zhì)量直接掛鉤，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量[3]。

3.2設(shè)計(jì)方案應(yīng)加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案工作不是孤立的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)要將實(shí)際施工條件和施工地點(diǎn)等諸多實(shí)際因素考慮到設(shè)計(jì)工作之中。建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)首先要考慮到建筑的實(shí)際功用，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的具體需求，充分發(fā)揮鋼材在建筑結(jié)構(gòu)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在保障實(shí)際功用和質(zhì)量的前提下，適當(dāng)加入個(gè)人創(chuàng)意，滿足客戶需求。鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)易受熱，一旦建筑發(fā)生火災(zāi)，建筑內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)將會(huì)受熱升溫，當(dāng)溫度達(dá)到五百攝氏度后，鋼材將會(huì)出現(xiàn)融化情況引起建筑坍塌的嚴(yán)重后果，因此，設(shè)計(jì)方案要考慮到諸多現(xiàn)實(shí)因素和實(shí)際制約條件，注重結(jié)構(gòu)的合理性，增強(qiáng)建筑的安全質(zhì)量，才能完成完美的鋼結(jié)構(gòu)民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.3注重設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)度

鋼結(jié)構(gòu)建筑自重輕、強(qiáng)度高、對(duì)環(huán)境污染少并能夠降低建筑造價(jià)，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有諸多好處，但同樣，鋼結(jié)構(gòu)也有著其劣勢(shì)。利用專(zhuān)業(yè)的方法來(lái)規(guī)避鋼結(jié)構(gòu)的弊端和缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑質(zhì)量的提升。

鋼結(jié)構(gòu)建筑最大的弊端就是鋼材易受腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致腐蝕，將會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。通常為了防止鋼材出現(xiàn)腐蝕，常會(huì)將防腐涂料涂在鋼結(jié)構(gòu)表面，起到抗腐蝕的作用。涂抹抗腐涂料時(shí)施工人員要按照國(guó)家規(guī)定進(jìn)行涂抹，保證涂抹厚度，起到有效的防腐作用，保護(hù)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全，增加鋼結(jié)構(gòu)使用壽命。

結(jié)論：鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，在發(fā)展和應(yīng)用的過(guò)程中，必定會(huì)遇到挫折和困難。需要我國(guó)相關(guān)學(xué)者和從業(yè)人員共同努力，使我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程能夠適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和實(shí)際需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇健.高層結(jié)構(gòu)體系彈性整體穩(wěn)定性研究[D].浙江大學(xué)，2012.

[2]董可.地震作用下鋼框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性狀研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2013.

[3]喬牧.火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)變可靠性分析[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.