新時期建筑鋼結構設計的優化對策探究

摘 要：就現狀來講，我國建筑鋼結構設計行業近年來取得了長足進步，但在自我創新方面還稍顯不足，尤其是對國外的依賴性較強。對此，要加強新時期建筑鋼結構設計問題與優化路徑的研究，加強設計主體的理論培養和實踐拓展，以確保鋼結構設計工作的可持續發展。

關鍵詞：建筑鋼結構；設計現狀；優化對策

新常態下，傳統磚混結構正在逐漸退出建筑材料使用歷史，建筑鋼結構開始成為主流，并為現代建筑行業的發展提供了有力支撐。但客觀來講，建筑鋼結構的應用尚處于初期階段，還存在著許多無法忽視的弊端與問題，嚴重限制了其健康發展和廣泛普及。對此，加強新時期建筑鋼結構設計優化對策的研究，具有非常重要的現實意義和指導價值。

1 建筑鋼結構設計中存在的主要問題

1.1 構件設計方面的問題

在鋼結構設計實踐中，設計主體必須首先確保構件材料的高質量性。但就現狀來講，許多設計人員在實際設計過程中，一味強調高標準，不切實際地增加安全等級，結構構件主次不明，桿件“應力比”取值不科學，嚴重降低了鋼結構的整體質量。此外，許多設計人員根本不區分焊縫等級，全部采用一級全熔透焊縫。而對于鋼材選擇，也是全部選取最高級，在沒有充分掌握焊接殘余應力分布規律的情況下，錯誤地提出消除焊接殘余應力，結果造成鋼結構構件設計不合理。

1.2 結構穩定性方面的問題

現代建筑工程建設中，穩定性無疑是最為重要的一大訴求。但許多鋼結構設計者因缺乏經驗，很多時候忽略了穩定性設計，導致鋼結構失穩問題頻發，嚴重降低了工程整體質量。隨著各種新型建筑材料的出現和應用，鋼結構設計難度也隨之提高，尤其是穩定把控方面更加復雜，這也為建筑工程質量管理埋下了隱患。

1.3 防火防腐方面的問題

客觀來講，鋼結構本身并不具備較強的抗腐蝕性，因此當外部環境具有侵蝕性時，鋼結構會被侵蝕，降低其使用壽命，甚至引發倒塌，所以在設計人員必須緊緊圍繞防火防腐展開針對性設計。目前，在涂料防腐方法主要分為機械除銹和手工除銹兩種，經過處理后的構件表面必須是清潔無垢的，而對于鍍鋅構件，需要采用酸洗除銹的方法，經過處理后要露出金屬色澤，避免污漬殘留和酸液殘留。此外，設計者必須要嚴格按照相關規范，對防火防腐涂料進行詳細注明，包括種類、厚度、層數等。

2 新時期建筑鋼結構設計的優化對策

2.1 合理選型與布置

在進行鋼結構設計時，設計者要結合具體工程條件與特征，對荷載要求、材料供應、安裝技術、使用功能等因素進行全面考慮，最好選擇那些抗震性強、成本性低的結構體系，對高烈度設防的高層鋼結構來講，設計者最好選擇鋼-筒中筒、鋼框-筒等鋼結構體系。此外，設計者加強與建筑師的互動交流，雙方要展開全面的技術交底，共同確定鋼結構平面布置、抗震原則等設計要點。需要重點指出的是，鋼結構布置要全面考慮結構體系特征、荷載分布規律等現實情況，盡量做到剛度勻稱、力學模型明確，確保結構布置的合理性，最大可能地限制大荷載影響范圍，確保應力傳遞路線的最佳化。柱間抗側支撐的分布應當勻稱，其形心要盡可能往側向力的作用線靠近，否則應當考慮結構的扭轉，結構的抗側應當有多道的防線。

2.2 構件的設計

構件的設計指的是構件材料的組合與選擇，Q345和Q235 是較為常見的材料組合，主結構通常都使用比較單一的鋼種以方便工程管理；出于經濟的思考，也可選取不同的鋼材型號，例如當強度起到控制的作用時，就可以使用Q345，當穩定起到控制的作用則應當要選擇Q235。彈塑性的方式驗算截面是構件設計之中標準的運用方法，但用于整體結構內力計算卻不合適。伴隨著程序技術的逐漸進步，現在的一些軟件可以把驗算不達標的構件，從給定的截面庫里選取加大一級，并且自動重新解析驗算，直到達標為止，面對不同需求的建筑則選取不同材料的構件是合理設計建筑結構的必須條件。

2.3 建筑鋼結構的穩定性設計

在各樣類型的鋼結構之中，因為結構失穩導致的傷亡事故時有發生。為了能夠更好的確保鋼結構穩定，在設計之中構件不失穩定，確保使用安全和工程質量，就必須要對鋼結構的穩定性設計展開具體的探討。鋼結構布置應當要從各組成部分、體系和構件穩定性要求綜合考慮，當前鋼結構設計是根據平面體系展開設計，確保平面結構不發生平面外失穩，要求平面結構構件的平面穩定運算需要和結構布置相同，增加必需的支撐構件等。實用的計算方法所按照的簡圖和結構計算簡圖應當要一致，多層或中層框架結構設計框架穩定解析一般是省略的，只展開框架柱的穩定計算，因為框架各柱的桿件穩定計算的穩定參數、常用力法等是根據假設者或簡化典型情況得出的，所以設計者要能確保所有的條件與假設相符合時才能夠應用。

2.4 鋼結構建筑設計的防火、防腐蝕

火災對鋼結構建筑有很大的危害，建筑鋼結構在火災中的結構空間大，火勢蔓延快，當建筑采取無防火保護方法的鋼結構時，就很容易損壞建筑。建筑的結構防火問題通常在鋼筋混凝土構造上比較容易處理，但在鋼結構建筑設計之上需要思考更多的因素。防腐問題是鋼結構建筑設計中所需要處理的問題，當前的做法主要是采取構造材料和新型防腐。防火涂料通常的做法是先把丹防銹底漆兩度刷紅，然后再刷鋼結構的面漆兩度。

綜上所述，雖然鋼結構在現代建筑工程中得到了廣泛應用，但在鋼結構構件設計、穩定性設計、防火防腐設計等方面還存在許多問題，因此必須要引起設計者的足夠重視，采取針對性手段進行優化，全面消除鋼結構設計中的隱患，提高建筑工程建設的質量。

參考文獻

[1]張文娟，劉瀾.分析建筑鋼結構涂料防腐設計要點[J].祖國，2016，（20）：103.

[2]田璽.對建筑鋼結構設計施工與質量控制的分析探討[J].工程技術：全文版，2016，（11）：120.

[3]薛登斌.建筑鋼結構設計中應注意的問題及相關技術[J].江西建材，2016，（12）：39.

作者簡介：于金波（1981-），男，漢族，本科，助理工程師，畢業于黑龍江科技大學土木工程專業，現從事結構設計。