探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

郝耀斌

摘要：現(xiàn)階段，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展非常迅速，結(jié)構(gòu)和種類的數(shù)量也在不斷地增加。在實際的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然存在許多的問題，主要還是因為設(shè)計人員對于新結(jié)構(gòu)理解不足。文章對建筑剛結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意的問題進行探究，并提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：建筑;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題

中圖分類號：TU391

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0187—02

引言

鋼結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前建筑工程常見的結(jié)構(gòu)形式之一，通過科學(xué)的設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)建筑可以具有極強的抗震能力以及承載能力。所以，在建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)已得到了廣泛運用。但是由于我國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)發(fā)展起步較晚，有些設(shè)計理論還不夠成熟，常常會出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問題，影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑最終的穩(wěn)定性以及安全性。所以，為了使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)有一個好的發(fā)展前景，相關(guān)設(shè)計機構(gòu)及人員就應(yīng)該結(jié)合以往鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)和分析設(shè)計中常見的問題，從而提出有建設(shè)性的建議來有效避免出現(xiàn)類似問題。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的意義

建筑鋼結(jié)構(gòu)，是通過鋼板與熱軋型鋼材的共同施工，所組成的一種以鋼為基礎(chǔ)的骨架結(jié)構(gòu)。如果將其與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)做對比，建筑鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)更具強度和韌性，且內(nèi)部的組織非常嚴(yán)密與均勻。建筑鋼結(jié)構(gòu)具有多種優(yōu)勢，并且在建筑過程中，建造難度遠遠低于其他建筑方式。所以建筑鋼結(jié)構(gòu)廣泛用于橋梁建設(shè)、工業(yè)廠房、民用建筑當(dāng)中，例如：法國埃菲爾鐵塔就是世界聞名的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程，埃菲爾鐵塔高300m，天線高24m，總高324m，塔身為鋼架鏤空結(jié)構(gòu)，由四條與地面成75°角的、粗大的、帶有混凝土水泥臺基的鐵柱支撐著高聳人云的塔身，鐵柱由水平橫梁連接，除四個腳是用鋼筋水泥之外，全身都用鋼鐵構(gòu)成。在鋼結(jié)構(gòu)的具體使用過程中，還可以很好地實現(xiàn)環(huán)保，為我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)，添磚加瓦。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計

最常忽略的就是和其他建筑材料的銜接度的考量。在現(xiàn)行的設(shè)計方案中，鋼結(jié)構(gòu)都是以獨立的形式存在建筑物的設(shè)計之中，這不僅影響了建筑的施工，還在一定程度上影響了建筑物整體性能的提升。設(shè)計的目的肯定是建筑物的修建，但是由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的片面性，后期的施工過程中造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題，給建筑施工方帶來了很多的困擾。在設(shè)計層面出現(xiàn)質(zhì)量問題，給施工中的焊接、涂料、下料、裝配等方面留下了許多的安全隱患。

2.2 設(shè)計理念落后，沒有創(chuàng)新

在我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計缺少相應(yīng)的設(shè)計參考和實際經(jīng)驗這是實際情況，但是由于設(shè)計人員缺乏信心和自信從而導(dǎo)致于設(shè)計的自主性不夠，偏于固守傳統(tǒng)的設(shè)計理念，尤其是遇到比較復(fù)雜新穎的建筑項目時很難有創(chuàng)新設(shè)計;對于結(jié)合實際情況增加建筑鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)，以增強安全性能更是難以做到。在設(shè)計工作中，為了贏取更多的經(jīng)濟利益，設(shè)計者只是在自己的辦公室不斷的研究設(shè)計圖紙，和施工實際脫離，而他們要到工地去，做實際的調(diào)查，和施工技術(shù)人員共同切磋才可能做出合理可行符合現(xiàn)實的施工情況的設(shè)計圖。還有一種情況是設(shè)計人員對復(fù)雜工程缺乏經(jīng)驗，盲目追求高標(biāo)準(zhǔn)，任意加大安全等級，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件不分主次，重要性系數(shù)取值任意加大，桿件“應(yīng)力比”取值太低;焊縫等級不分區(qū)別一律取一級全熔透焊縫;由于上述原因往往造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件過大，投資大量增加，這都是設(shè)計方案過于傳統(tǒng)不合理造成的。

2.3 節(jié)點設(shè)計問題

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中節(jié)點設(shè)計時一個重要內(nèi)容，要求設(shè)計人員結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)實際情況，綜合分析節(jié)點形式，進而對整體結(jié)構(gòu)加以分析。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，普遍存在結(jié)構(gòu)分析模型與設(shè)計節(jié)點不匹配的現(xiàn)象。設(shè)計人員要應(yīng)用鉸鏈和剛接形式進行節(jié)點設(shè)計，以提升其整體質(zhì)量。不少設(shè)計單位，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計水平較低，設(shè)計人員缺乏實踐經(jīng)驗，盲目照搬規(guī)范，套程序，對所設(shè)計成果心中沒底，僅僅給出“構(gòu)件布置圖”就算完成任務(wù)，且有些布置圖僅僅是一個簡單的單線條圖，對關(guān)鍵的“節(jié)點設(shè)計”不分情況，一律采用“全焊接節(jié)點”/“全鑄鋼節(jié)點”，至于節(jié)點是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能做出來心中一概無底，存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患。

2.4 關(guān)于穩(wěn)定性設(shè)計方面的問題

建筑鋼結(jié)構(gòu)因其較強的穩(wěn)定性成為建筑工程的首選結(jié)構(gòu)，而在科技技術(shù)進步的帶動下，我國在這方面的研究也有了比較大的突破，但是從總體上看，建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性依然會面臨一些影響因素：第一，在設(shè)計大跨度鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計師常常會將整體穩(wěn)定以及局部穩(wěn)定進行統(tǒng)一考慮，來獲得穩(wěn)定安全系數(shù)。但是在這一過程中，卻很少去考慮整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定之間的內(nèi)在聯(lián)系，這對于設(shè)計師而言是十分不利的;第二，物理、幾何不確定性。

包括極限應(yīng)力、材料的彈性模量以及切變模量等。同時構(gòu)件的長寬比、受力狀態(tài)、截面尺寸及面積、截面形狀等也會影響到其整體穩(wěn)定性;第三，模型的不確定性較大。目前，為了保證建筑鋼結(jié)構(gòu)最終的穩(wěn)定性達到要求，在正式開工前，設(shè)計師常常會利用先進的設(shè)計軟件來建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并對其不合理的地方進行修正。但是設(shè)計師的前提假設(shè)難免會存在疏漏，再加上現(xiàn)階段相關(guān)理論的不成熟等，都會導(dǎo)致其建立的數(shù)字模型存在極大的不確定性。

3 結(jié)語

綜上所述，雖然鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛地使用，但是在設(shè)計過程中的問題不能夠輕視。想要提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程質(zhì)量，還是要從設(shè)計的層面就消除隱患。相關(guān)的工作人員，要結(jié)合現(xiàn)階段建筑物鋼結(jié)構(gòu)使用的情況，從不同的方面去找尋鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題的原因。綜合分析實踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，充分掌握建筑鋼結(jié)構(gòu)體系，從根本上保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

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