建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性與方法

崔松亭

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中得以廣泛應(yīng)用，這就需要做好建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作。建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，在具體設(shè)計過程中需要對設(shè)計要點進(jìn)行準(zhǔn)確把控，同時還要不斷對設(shè)計方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，全面提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

在建筑領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)指的是利用焊接、熱軋、冷彎等加工技術(shù)處理鋼板，使其能夠成為建筑所需的鋼型。輕鋼和重鋼是鋼結(jié)構(gòu)的兩種主要類型，兩者具有不同的優(yōu)點，可結(jié)合實際情況應(yīng)用在適宜的地方。輕鋼由于自重較輕、所占面積較小，在跨度較小的建筑項目中得到大力推廣。重鋼的自重雖然比輕鋼重，但比鋼筋混凝土輕，常常被用于具有較大跨度及大型荷載的建構(gòu)筑物之中。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要的組成部分，對建筑的穩(wěn)定性和安全性具有不可忽視的影響。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到多個環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)的不當(dāng)便會影響整體。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞會直接影響到建筑物的質(zhì)量和品質(zhì)，甚至還會影響建筑行業(yè)的整體發(fā)展以及鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到幾何層面的知識，對工作人員的專業(yè)技能具有較高要求，在設(shè)計時具有一定的難度和挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，要嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)劃，以建筑項目的施工性質(zhì)以及工程圖紙為設(shè)計導(dǎo)向，將鋼結(jié)構(gòu)的每結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量問題放在首位。高品質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計離不開具有扎實理論基礎(chǔ)與豐富工作經(jīng)驗的專業(yè)人才。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到多個環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)的偏差將會影響整體效果和質(zhì)量。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

2.1 基于鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)問題的探討

針對鋼結(jié)構(gòu)的防火災(zāi)問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計之初便要慎重對待這一問題。應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)防火災(zāi)問題的措施有很多，如涂抹防火涂層、使用防火板、結(jié)構(gòu)內(nèi)同冷卻水等。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進(jìn)行防火設(shè)計時需要明確鋼結(jié)構(gòu)所處的位置，選擇性能良好的防護(hù)材料。增加防護(hù)措施后的鋼結(jié)構(gòu)會增加重量和所占空間，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要根據(jù)具體情況制定適宜的解決措施，并將施工難度以及經(jīng)濟(jì)因素納入考慮范圍內(nèi)，將每一個細(xì)節(jié)落實到位，做好鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施，優(yōu)化和完善鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計。

2.2 注重穩(wěn)定性設(shè)計

要達(dá)到提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性的目的，第一要做的就是確定其整體與局部穩(wěn)定性之間的聯(lián)系，并且對這種聯(lián)系要高度重視。特別是對安全系數(shù)的確定，不能依據(jù)以往經(jīng)驗隨意斷定，這樣只會導(dǎo)致誤差的加大，從而對精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生不利影響。其次，由于諸多不確定因素會對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，因此設(shè)計人員在對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要充分分析力學(xué)及其它性能，有效避免不確定因素對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生干擾。只有在進(jìn)行反復(fù)試驗之后，才能確定最科學(xué)、最合理的程序，以此來滿足鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的相關(guān)技術(shù)要求。

2.3 做好鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，設(shè)計人員要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的可靠性，有效提升鋼結(jié)構(gòu)完整性與安全性。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以按照以下流程進(jìn)行抗震設(shè)計：①明確鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計流程，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要結(jié)合建筑屋面板與屋架之間的聯(lián)系，將屋架與屋面板進(jìn)行有效連接；②結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力，不斷優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案，并選擇合理的鋼結(jié)構(gòu)支撐方式；③運用科學(xué)的抗震措施，保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案實施過程中出現(xiàn)的問題得到有效解決。通過對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的抗震設(shè)計，不僅能夠有效提升鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力，而且保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更加合理。由于建筑工程的建設(shè)規(guī)模比較大，在一定程度上增加鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，設(shè)計人員要不斷提升自身的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，從根本上保證鋼結(jié)構(gòu)抗震性能得到有效提升。

2.4 嚴(yán)控結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計工作主要涉及剛接、鉸接及半剛接這三個方面。通過合理使用這三種節(jié)點設(shè)計方法，可以實現(xiàn)改變建筑結(jié)構(gòu)的目的。此外，焊接作為影響鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計的重要影響因素，需要相關(guān)工作人員對其尺寸大小及形式進(jìn)行嚴(yán)格把控，只有保證其滿足相關(guān)規(guī)定，進(jìn)而使得節(jié)點設(shè)計能夠很好的發(fā)揮作用。

2.5 預(yù)估截面的設(shè)計

預(yù)估截面設(shè)計開始前需要準(zhǔn)確估算截面，包括支撐體系和梁柱的斷面大小等，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行預(yù)估截面的設(shè)計。（1） 鋼結(jié)構(gòu)的梁可使用槽鋼或是H 型鋼的截面，在分析荷載和支座的基礎(chǔ)上可得出截面的大小應(yīng)處于跨度的2%~5% 之間。根據(jù)梁的側(cè)向支撐點間距來確定翼緣的高度，當(dāng)翼緣高度與截面大小都確定以后就能夠根據(jù)相關(guān)要求來對鋼結(jié)構(gòu)板件的厚度進(jìn)行整體性的預(yù)估了。（2） 根據(jù)長細(xì)比來預(yù)估鋼結(jié)構(gòu)的柱截面，通常情況下其范圍應(yīng)該在50~150 單位之間，初步選擇須控制在100 左右。結(jié)合截面的受力情況來決定柱的截面大小以及鋼結(jié)構(gòu)的梁是槽鋼、H 型鋼還是其它類型。

2.6 防腐保護(hù)措施

防腐的問題一直以來都是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難題，隨著現(xiàn)代建筑的工程逐漸變大，工程的施工時間也越來越長，建筑中的材料在太陽下暴露的時間隨之也越來越長，在已結(jié)束的工程中，也會出現(xiàn)難以避免的鋼材暴露情況。這些暴露在外的鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)過長時間的風(fēng)吹日曬后，必然會發(fā)生不同程度的生銹和老化，從而損壞建筑的美感，其次。人們對于建筑中的這一問題往往忽略，長時間的腐蝕現(xiàn)象對于建筑物來講，或多或少的都會造成一定程度上的危害，建筑物的穩(wěn)定性和牢固性隨之就會產(chǎn)生一定程度的下降，為人們的居住安全帶來更多的隱患。

總之，鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中具有非常重要的作用，能夠直接對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量產(chǎn)生影響，同時還會對建筑物質(zhì)量產(chǎn)生影響。