鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計(jì)探討

李龍剛 薛騰

摘? ? 要：住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)占有很多的優(yōu)勢，其具有較強(qiáng)的性能，重量相對較輕，強(qiáng)度較高，同時還具有一定的抗震能力。但是同時它也有不利的一面，像是鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成安全事故的發(fā)生，嚴(yán)重阻礙工程進(jìn)展，本文首先闡述了當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，然后對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題解決措施進(jìn)行了探討。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);住宅建筑設(shè)計(jì);問題;解決措施

1? 引言

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，必須要遵從設(shè)計(jì)原則，保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)范性和合理性，既安全又可靠。另外所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足住宅建筑的實(shí)際需求，必須有較強(qiáng)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及持久的耐性。在設(shè)計(jì)的過程中還要能夠保證材料的節(jié)約，減輕鋼結(jié)構(gòu)的重量。設(shè)計(jì)過程中還要注意盡量減少制造以及安裝時間，減少不必要的成本。只有這樣才能夠保證整體的住宅建筑質(zhì)量。

2? 當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量較低

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極費(fèi)時間和經(jīng)歷的工作，此項(xiàng)工作回報較低，因此大部分正規(guī)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)不愿意單獨(dú)承接鋼結(jié)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)任務(wù)，而是將部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)交其他設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)大部分水平較低且未經(jīng)國家認(rèn)證。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模、鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)等方面存在很多的問題，由此造成住宅建筑物建設(shè)過程中及建成后因結(jié)構(gòu)問題發(fā)生倒塌和損壞等事故。

2.2? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡單

目前住宅建筑物鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分都比較簡單，在設(shè)計(jì)上缺乏深度。這一方面是因?yàn)椴糠衷O(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的專業(yè)水平較低，另一方面也是由于大多數(shù)設(shè)計(jì)院將鋼結(jié)構(gòu)任務(wù)交給水平較低的設(shè)計(jì)人員，這些人員大多缺乏具體的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，只是依靠其所具備的專業(yè)知識，照搬規(guī)范程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)出來的鋼結(jié)構(gòu)工程可能與實(shí)際情況并不符合，會出現(xiàn)住宅建筑節(jié)點(diǎn)中全部使用全焊接節(jié)點(diǎn)和全栓接節(jié)點(diǎn)，忽略了設(shè)計(jì)所造成的住宅建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固等不安全因素。

2.3? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不合理

我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起步較晚，在很多時候使用的都是國外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，而沒有考慮到我國的現(xiàn)實(shí)實(shí)際，造成了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很多不科學(xué)、不合理的地方，耗費(fèi)了大量人力和財(cái)力。例如，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為先進(jìn)的美國就與我國國情不同，其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于地震和風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)與我國規(guī)范不盡相同，如果照搬其方案，就會產(chǎn)生住宅建筑物很多不合理問題，造成資源浪費(fèi)。

2.4? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮施工難度

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮到現(xiàn)實(shí)的國情，還要考慮到鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑物建造中的各種困難。大部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都沒有進(jìn)入過施工現(xiàn)場，其設(shè)計(jì)經(jīng)常給安裝人員造成了很大的麻煩，浪費(fèi)大量人力。例如，在住宅建筑物設(shè)計(jì)的過程中目前大部分設(shè)計(jì)人員采取的都是全焊接結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)實(shí)安裝的過程中，這種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且構(gòu)件形態(tài)特異，有很多桿件相較于節(jié)點(diǎn)，如果住宅建筑物位置較高那么就會產(chǎn)生很大的安裝誤差。

3? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題解決措施

3.1? 綜合實(shí)際情況進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代住宅建筑結(jié)構(gòu)有很多形式復(fù)雜、層數(shù)多、高度高、跨度大的住宅建筑物，受溫度作用較高、受風(fēng)、地震作用較大的情況。針對這類住宅建筑進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不能照搬照抄國外設(shè)計(jì)方案，要切實(shí)結(jié)合施工現(xiàn)場，結(jié)合住宅建筑物的實(shí)際狀態(tài)，并綜合考慮住宅建筑的安全性和整個施工過程的經(jīng)濟(jì)性。

3.2? 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)深度

3.2.1? 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)在穩(wěn)固性和經(jīng)濟(jì)性上雖然優(yōu)于其他住宅建筑結(jié)構(gòu)，但是鋼結(jié)構(gòu)如果長期暴露于空氣中非常容易受到潮濕環(huán)境的腐蝕，被腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面會因銹蝕減小，由此減小鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。這就要求，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時注意防護(hù)設(shè)計(jì)，防腐材料要能夠充分阻絕氧氣和水分對鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕，具有較強(qiáng)的附著力。室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防腐材料的厚度一般在100μm左右，暴露于空氣部分的鋼結(jié)構(gòu)防腐材料厚度一般在200μm左右，地面下鋼結(jié)構(gòu)材料需要特別采用混凝土進(jìn)行包裹，在腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中，則需要適用專門的防酸漆防止腐蝕。

3.2.2? 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

我國多數(shù)地區(qū)位于抗震設(shè)防區(qū)，多震的特點(diǎn)決定我國的住宅建筑物必須要將抗震性作為設(shè)計(jì)的一個重要因素。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過程中要特別注意鋼結(jié)構(gòu)的受力均勻合理、鋼結(jié)構(gòu)連接處的穩(wěn)定性、鋼結(jié)構(gòu)的支撐形態(tài)以及墻體結(jié)構(gòu)與柱子板件的高厚比例等，從而保證鋼結(jié)構(gòu)在面對地震時具有良好的延性。

3.3? 規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者要深入分析鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的受力特征，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)承力情況，對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類：剛性節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)可用于承力較大的住宅建筑物，半剛性節(jié)點(diǎn)可用于一般性住宅建筑物中。具體而言，設(shè)計(jì)人員在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中要注意以下事項(xiàng)：第一，針對不同層次設(shè)計(jì)不同形式的焊接方式，要特別注意焊條和鑲嵌的金屬材料的符合度以及焊縫中心和連接物中心的一致性。第二，要避免使用鉚接形式。鉚接形式的抗剪切能力較差，容易造成鋼結(jié)構(gòu)錯位。在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)使用新型栓接方式，以更好的發(fā)揮螺栓的性能。第三，在梁腹板設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對連接板和梁腹板性能的檢驗(yàn)，同時，要加強(qiáng)對孔壁局部受壓情況的驗(yàn)算。

3.4? 加強(qiáng)對構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)

構(gòu)件截面設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，需要準(zhǔn)確對截面進(jìn)行估算，包括支撐系統(tǒng)和梁柱的截面大小。通過板件寬厚比、高厚比預(yù)估鋼結(jié)構(gòu)截面，優(yōu)選截面延性等級較高的界面，并通過截面的受力狀態(tài)確定鋼柱的截面大小，同時確定選用槽鋼、H型鋼作為鋼結(jié)構(gòu)的原材料。

4? 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)由于其較好的性能和較低的造價，目前已經(jīng)成為我國住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一種主流方式。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存著很多不完善的因素，這些問題主要是由于管理機(jī)制、監(jiān)督機(jī)制不完善以及設(shè)計(jì)能力較低造成的。在加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我們應(yīng)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用方式、加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)深度、規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)同時加強(qiáng)構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)，從而提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，確保建筑工程的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

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