鋼結構房屋結構設計中的常見問題研究

王琴

摘要：如今建筑行業呈現出了較為顯著的飛速發展趨勢，在較多的建筑物中均有鋼結構體系的應用，對鋼結構進行設計的過程中，工作人員經常需要解決一些較為細節的問題，如果不能及時解決，可能會導致建筑投入使用之后面臨比較大的風險。因此，針對鋼結構的設計，必須要予以重點分析，提升鋼結構的設計水平。

關鍵詞：建筑結構;鋼結構設計;問題分析

自從進入新時代之后，我國建筑行業中鋼結構就呈現出了越發廣泛的應用趨勢，其發展前景比較理想，延展性以及塑性能力都比較強，獲得了較為廣泛的認可。不過，隨著施工要求的逐漸提升，針對建筑物鋼結構的質量水平也有了越來越嚴格的要求。受到創新和發展理念的影響作用，作為鋼結構的設計者也逐漸開始關注設計的時效性以及安全性，對施工工藝以及現場條件展開調研，并對設計方案予以有效完善，堅決避免出現由于規范和現場沒能徹底調查導致的鋼結構質量問題。本文將結合鋼結構房屋結構設計中的常見問題展開探究，旨在為鋼結構設計者提供理論參考。

一、穩定性問題：予以彈塑性二階分析

對房建工程而言，設計建筑結構的過程中，進行設計工作的人員大多都能夠做到重視負荷和變形情況，不過因為鋼材的剛度較強，經常會忽視其穩定性，但是從整體上來看，房建工程當中，穩定性可能會有較多因素對其造成不良影響，這種不良影響又會直接影響房建的使用周期。因此，鋼結構的穩定性如果出現問題，很可能會帶來嚴重經濟損失甚至是人員傷亡。通常情況來說，針對房建工程的鋼結構予以分析計算時，設計人員必須要到施工場所進行實地測量，并構建模型;不過，在實際建設中往往會發生偏差，數據波動也可能比較顯著，“差之毫厘失之千里”，影響建筑物的鋼結構穩定性。

針對這一問題，設計人員需要在設計期間就對房建的整體結構予以彈塑性二階分析，明確鋼結構的基本穩定性。鋼結構穩定承載的能力隸屬于非線性計算的范疇，通常來說，彈塑性二階分析借助數值方式完成求解，比較常見的包括數值積分法、假想荷載法以及有限單元法等，其中可行性最廣泛的為假想荷載，簡單而言，這種方法就是依照構建理論中初始的“傾斜率作用”有效轉化成等效的水平作用力對于初始無傾斜初始框架產生的作用力，由此獲得的就是假想水平力。隨后，借助二階彈塑性分析完成對假想水平力的校準和明確。當前，這種方式已經能夠在設計中獲得精確的分析結果，而且經過對其結果系數進行放大，還能夠將其簡化，從一階結果中獲取近似解，參考鋼結構內力校準穩定性的法國城市，獲取承載力參數的校準，當前這項技術在鋼結構的設計中有比較廣泛的適用性。

除此之外，在針對穩定性展開數據計算期間，設計人員必須要保證不同結構之間是否具備良好的相互協調的效應，同時考慮一些意外的事故，例如地震產生的震動效應，計算施工區域的具體地形，針對數據予以精密計算，降低后期施工中產生的和設計圖紙上的相互誤差。

二、防火性問題：采取降溫輔助的設備

對于鋼結構建筑而言，建材材料需要盡可能保證低可燃性，基本的防火能夠保證。盡管鋼結構的環保效能比較理想，在運用中較大程度上縮減了沙土等材料的應用，后期拆除的時候基本都能夠予以回收，產生垃圾的數量非常少。但是從整體上來看，鋼材在受到較高溫度的作用下，很可能會導致斷裂或者變脆，影響建筑的安全，導致重大事故。任何建筑火災都是造成最大危害的事故，因此，鋼結構設計中需要采取一定的措施加強其耐火性。

針對這一問題，盡管鋼材自身已經擁有了一定程度上的耐熱性以及硬度值，不過整體而言其耐熱性相對來說依然較為薄弱，一旦溫度超過臨界值，且持續作用于鋼材一段時間之后，鋼材就很容易變脆，嚴重的會直接斷裂。因此，將溫度升高到臨界值之前這段時間利用起來，配合有效的降溫輔助設備，將會把溫度始終控制在鋼材變性的臨界點以下，保證鋼結構穩定性。例如，溫度感應裝置以及灑水裝置配合，在溫度超過感應器設定的數值且有繼續提高的趨勢的情況下，灑水裝置立刻進行噴水降溫，保證鋼結構的周邊溫度在合理范圍內，確保鋼結構基本性能，防止斷裂誘發坍塌事故。

三、防護性問題：加強防護性涂層設計

任何金屬材料發生腐蝕現象都是影響其防護性的關鍵性因素，在實際使用中，經常出現設計人員考慮結構材料中沒有考慮到材料是否具備防腐蝕性的問題。在建筑物投入使用之后，因為風力侵蝕或者雨水腐蝕等因素影響，鋼結構的壽命縮減，進而影響整個建筑的使用周期;另外，有一部分鋼結構可能需要埋到地基土壤中，如果不予以有效的防侵蝕處理，很可能會導致鋼結構在地下環境中受到腐蝕，進而性能受損。

針對這一問題，設計人員需要結合金屬腐蝕的基本原理對鋼結構予以防腐設計，主要體現在兩點：其一，在設計中，選擇耐候鋼作為鋼結構的主體材料，這樣能夠從根源上強化鋼結構對于腐蝕作用的防護效果;其二，在設計中，明確要求使用涂層維護鋼結構的性能針，對鋼結構的表層予以熱鍍鋅或者熱噴鋁（或鋅）的復合涂層，這種表面處理能夠較好地防止外界腐蝕的作用。除此之外，在設計鋼結構的過程中，如果是環境較為惡劣且鋼結構有一部分必須要暴露在外的情況，設計中可以采用水利工程中常用的陰極保護設計，使用合適的涂料以及犧牲陽極的方式來有效保護鋼結構，有效強化鋼結構防護性能。

結語：

綜上所述，在房屋建筑的結構設計過程中，對鋼結構需要充分考慮其基本性能，除了重視其高強度的優點，還需要充分考慮其耐熱性、防護性等方面存在的薄弱之處，在設計階段就予以妥善處理，令其能夠在建筑結構中得到更加廣泛的實際應用，促成建筑行業的高度環保和安全美觀的發展優勢。

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