鋼結構在建筑結構設計中的問題研究

陳武

摘要：鋼結構的建筑自身有著混凝土以及磚石結構所沒有的優勢，從材料性能以及力學性能層面來說就比較良好，在當前的鋼結構發展情況來看，其已經從結構工具成為了一種重解，然后在其性能系數的配比下應用到建筑施工中，就能夠發揮其特色的作用，為建筑質量的優化起到了保障作用，加強對鋼結構在建筑結構設計中應用的理論研究就有著實質性意義。

關鍵詞：鋼結構；建筑設計；問題；措施

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―116―02

前言

鋼結構是我國建筑工程鋼結構體系中的一種，具有很多優勢，所以鋼結構的設計應該選擇最佳的設計方案，才能有效得利用鋼結構的優勢并且確保設計的合理性。對于鋼結構節點的設計決定了工業建筑的安全性，所以節點設計的合理性需要充分考慮。此外，在建筑設計中，設計人員還需要不斷學習專業知識，提高自身的專業技能，為鋼結構設計質量的提高奠定堅實的技術基礎。

1 建筑結構設計中鋼結構設計的特征

1.1 建筑結構設計中鋼結構設計的特征

建筑施工中對鋼結構的應用有助于整體建筑質量的保障，尤其是在當前的城鎮化建設中，必須要能夠重視施工中的每個環節，將整體建筑行業的施工水平得以提升。鋼結構的設計在建筑施工中的應用有著諸多的優勢，從鋼結構的設計思想層面來說，其與混凝土以及磚石結構設計有著很大差距，鋼結構的設計主要是對柔性設計思想的體現，是體現設計者的創意，所以鋼結構是允許有一點變形存在的，這也是鋼結構設計的一個重要特色體現。

再者，建筑結構中的鋼結構設計對載荷的反應較為敏感，所以這就需要在對鋼結構設計中對材料的選擇要重視，選取高強度以及質量輕的，對建筑質量要能最大化的減輕。還要能夠對鋼結構建筑的荷重加以嚴格控制。從建筑施工的材料強度對比下，鋼結構自然是要比混凝土的強度大，鋼結構在承受同荷載構件的截面也要小很多。在成本的節約層面來說鋼結構價格要貴一些。

1.2 建筑結構設計中鋼結構理性表現

建筑結構設計中對鋼結構的應用主要是其自身具有的優勢，所以要能夠充分了解鋼結構和混凝土以及磚石等不同結構的特色所在以及性能的表現。鋼結構在建筑的結構有著結構美體現，這主要是鋼結構的理性技術特征的體現，在一些建筑的建設過程中所使用的鋼結構主要是高聳鋼桿以及流線型的鋼結構構造，還有一些是相互交錯的鋼筋網等，以此來呈現出鋼結構設計獨特美，通過這樣的設計能夠讓人體會到理性技術附加給建筑神秘感，而能夠呈出藝術性[2]。

2 鋼結構在建筑結構設計中存在的問題

2.1 設計質量下降

鋼結構部門專業綜合項目及工藝的計劃費用較高且設計任務比較繁重，再加上其費用低花費人力大所以鋼結構設計起來就顯得十分困難，所以設計院對這一類的任務不太善于接受。有的設計單位嫌麻煩和復雜，就將此類設計外包出去，目前市場上設計單位魚目混雜，如果外包單位資質不夠，就會給鋼結構的設計帶來非常大的影響。此外，如果沒有好的監督機制也是不行的，就很容易一些非規范的、不合理的建筑鋼結構出現，極易引發事故，其后果的產生是非常嚴重的。

2.2 參與建設人員的素質相對不高

不但設計人員鋼結構設計工程中的技術水平參差不齊，現場的施工人員和監理人員的專業素質和職業道德，跟民用建筑鋼結構的發展水平相比也有差距。從業人員就不能適時的適應民建鋼結構的發展需求原因是缺乏專業的知識作為支撐。例如有些專業技術，對于非專業的工作人員來說是難以達到的障礙，而技術人員則必須要下苦工才能完全掌握其技巧，所以鋼結構建筑中，施工人員及監理人員的相關專業知識和素養都有待于提高。

2.3 鋼結構的設計方案存在問題

由于鋼結構設計在資金上存在問題，往往由承接單位和設計單位分包進行設計，這在很大程度上降低了鋼結構設計的深度。在有些設計方面不能滿足原來設計的要求，存在錯誤的柱腳設計問題。柱腳設計的類型有三種，分別是埋入式設計、外包式設計和外露式設計，其中在民宅設計中使用的設計類型是外露式設計。

2.4 不切實的盲目模仿

關于鋼結構設計方案，各家有各家的不同和側重點，國內和國外的國情也不一樣，比如國內比較側重于考慮經濟效益的問題，而國外則不一樣，具備較好的經濟基礎，不太注重經濟效益，因此有時一味的模仿國外的方案而不考慮本單位的實際是不明智和不合理的。

3 解決措施

3.1 設計人員要盡力合理設計

對于設計人員來說，鋼結構住宅設計是要充分考慮實際情況進行精密計算的，但在實際情況中，會出現很多突發性問題，此時設計人員就應該具體問題具體分析了。只有設計者把設計工作滲透到日常的鋼結構設計中，才能提高設計能力從而有效的提高工程質量。同時，要充分考慮鋼結構部分設計對整體影響和建筑材料的選取。要根據樓層的高度來選擇合適的建筑體系，對于選取材料方面也要根據每個設計環節的特點進行選擇。

3.2 貼合建筑使用要求，從實際出發設計

雖然在建筑中大量采用鋼結構是大勢所趨，但特別關注的是，鋼結構是建筑承重的重要部分，因此在設計時，不可喧賓奪主，首要的還是要考慮其鋼結構的自身優勢，從實用性、安全性的角度著重考慮其應用。千萬不可只考慮其結構特色，一味的追求結構上的花哨，這樣的設計最后也必然是沒有市場的。

3.3 加強設計中的監督機制

由于鋼結構設計存在特殊性，所以在進行設計之前需要對承包商和設計單位的設計資質進行審查，檢查鋼結構的構件質量和相關單位對于鋼結構結構制作的能力，還要對施工安裝能力進行檢查。此外，鋼結構設計有熱屬性，工程主管部門應該加強管理嚴格進行審查，幫助建筑單位做好一切準備工作。

3.4 進行鋼結構的深度設計

所謂深度設計就是要追求精細的工作態度，對于已經列入鋼結構施工質量驗收規范的內容要一項不拉的驗收過去，如果設計的圖紙未加說明，驗收和施工就缺乏最基本的遵循和依據，造成盲目施工和無法驗的后果，以下三個方面就是深度設計的重要部分：

（1）柱腳的抗震設計是深度設計的一部分，鋼結構柱腳分為埋入式柱腳、外包式柱腳和外露式柱腳3 種：埋入式柱腳是指將鋼柱固定在混凝土的基礎梁上，外包式柱腳是指鋼柱腳被鋼筋混凝土包住，外露式柱腳是指混凝土基礎表面固定鋼柱腳。埋入式柱腳需要考慮的關鍵因素就是埋入深度，對于輕型工字型柱來說，埋深與柱截面高度比不得低于2，對于H 形柱和箱型柱來說，其比值不得低于3。外包式柱腳設計時，外包層的高度與柱截面寬度之比應不低于2.5，從而保證柱腳具有足夠的剛度和承載力。另外，柱腳的箍筋需要滿足相關設計要求避免外包層出現斜裂縫。外露式柱腳的力學特性研究目前還不是很充分，端點的約束對上部框架的結構整體影響的程度還不是特別清楚。當柱剪切荷載較大而抗震要求不高時，可以選用外露式柱腳，如果抗震要求高，則不采用該柱腳形式。

（2）防腐設計也應該被重視，通常是采用涂抹防腐涂料的措施。對于鋼結構構件也有不同的要求，例如有的構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看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎性的防腐，因而為了提高鋼結構的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結構建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結構不被腐蝕，尤其是應加強有機涂料配套技術的應用，以及陰極保護技術的應用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

（3）防火性能的設計也是非常重要的，鋼結構建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結構建筑，通常在鋼結構建筑設計中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設置在鋼結構建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結構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。

4結束語

總之，隨著鋼結構在建筑施工中的廣泛應用，鋼結構在設計中的有些問題需要引起重視。只有在鋼結構設計中消除那些存在的問題隱患，才能整體上提高鋼結構的工程質量。解決鋼結構設計中遇到的難題，堅持國家對建筑業材質要求的可持續發展戰略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進作用。

參考文獻：

[1]劉利清.鋼結構節點設計中的彎扭識別[J].森林工程，2014（02）.

[2]張曉明，韓向科.鋼結構梁柱節點實際應用[J].上海建材，2014（02）.

[3]王明貴.鋼結構住宅的發展研究[J].鋼結構，2013（01）.