鋼結構房屋結構設計中常見問題分析

張曉鋒

摘要：伴隨著經濟的飛速發展，我國在建筑領域取得了不小的成就。同時，現代技術更新換代速度極快，我國的鋼材需求量明顯增加，人們對鋼材質量的關注度也越來越高。這就要求我們必須完善鋼結構的設計，盡可能減少設計過程中可能出現的問題，增強日后使用時的安全性。本文主要闡釋了鋼結構房屋結構的優點，探析鋼結構房屋結構設計中的問題，并提出有效的解決方法。

關鍵詞：鋼結構;房屋結構設計;常見問題

使用鋼材作為建筑材料，還可以滿足在建筑上大開間、以及靈活分間的建筑需求。而且鋼材與其它建筑材料相比強度要高，所以承受相同的荷載時，鋼結構要比其它結構輕，便于運輸和安裝且節約建筑材料。

一、鋼結構房屋發展的優勢

鋼材塑性好，使鋼結構一般不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞。韌性好，則使鋼結構對動力荷載的適應性較強。鋼材的這些性能對鋼結構的安全可靠提供了充分的保證。

二、鋼結構在房屋結構設計中的常見問題分析

2.1鋼結構的穩定性問題

鋼結構的穩定性缺陷問題主要分為兩大類，一是幾何缺陷;二是力學缺陷。幾何缺陷主要包括：鋼結構構件的初始彎曲、初始偏心及板件的初始不平度等，幾何缺陷主要是以附加應力的形式影響鋼結構的力學性能，使其剛度降低，承載力減弱。力學缺陷通常是指：初始應力和力學參數的不均勻性，其中殘余應力是影響最大的力學缺陷，殘余應力在構建截面是自相平衡的，但是殘余應力的存在會導致部分構件截面直接進入屈服，失去剛度，導致鋼結構整體穩定性降低。

2.2鋼結構設計防火問題

在鋼結構建筑中，使用的建材主要以不易燃燒的鋼材為主，但是鋼材在溫度達到一定數值時，便會發生斷裂，將會影響到整個建筑結構的安全性能，存在極大的安全隱患。所以鋼結構中，火災是最大的安全隱患。所以在鋼結構作為建筑材料的使用中，要考慮到用輔助材料對于鋼結構的耐火性進行加強。

傳統的鋼結構防火設計使根據火災性能確定耐火等級，同時根據耐火等級確定鋼結構材料的耐火極限和燃燒性能，最終根據耐火試驗確定參數，選擇鋼結構的防護材料和構造方法。目前根據最新的設計理念設計階段可以采用TS-TC耐火設計方法按照耐火等級確定耐火極限t，求出構建臨界溫度Ts后，以t、Ts為控制條件求出構件保護層厚度，進行耐火涂料厚度設計。

2.3鋼結構的防護性問題

金屬的腐蝕是材料防護的關鍵所在，實際使用過程中，工程師在注重建筑材料的結構的時候，并不能考慮到建材在使用中的防腐蝕情況，在風力、雨水的外部因素的侵蝕之下，就會影響鋼結構的使用壽命，從而影響到建筑物的使用壽命。有些鋼結構要埋入土中，對于這些鋼材料不進行合格的防侵蝕包裝，就會對鋼結構的各種性能造成嚴重的影響。

三、鋼結構房屋結構設計的具體措施

3.1設計階段對整體結構作彈塑性二階分析鋼結構的穩定性

結構的穩定承載能力本身屬于一種非線性問題，設計階段需要進行彈塑性二階分析，通常是采用數值方法進行求解，常用的有數值積分法、有限單元法等進行求解，本文主要介紹假想荷載法。

假想荷載法是利用較多的穩定性計算方法，簡單來說就是根據構建理論初始的傾斜率作用轉化為等效水平力對初始無傾斜初始框架的作用，得出的力即為假想水平力。同時假想水平力必須要通過精確的二階彈塑性分析結果校準確定，目前假想水平力法已經通過了一系列的基準校核。基本可以運用于設計階段的精確分析。通過放大系數的二階彈塑性分析可以簡化為由一階分析結果得到近似解，利用鋼結構的內力用于校核平面的穩定性方程式，得到相關的承載力參數校核，現階段可以在設計階段用于初步的校核適用。

3.2加強鋼結構的防護性設計

鋼結構的防護性設計主要根據腐蝕的原理進行防腐設計，剛結構的防腐蝕處理可以有以下兩個方面進行設計：一是設計階段的原材料選擇直接選用耐候鋼，這樣可以在根源上加強鋼結構的防護性能;二是在設計階段明確鋼結構表面要進行熱鍍鋅、熱噴鋁（鋅）復合涂層進行表面處理。同時在鋼結構設計中可以增加缺陷責任期處理設計，要求在鋼結構采用涂層法進行維護處理。對于明顯環境惡劣暴露部位的鋼結構，設計階段可以進行極陰設計，使鋼結構能夠得到保護。這樣可以在設計階段就能夠加強鋼結構的防護性能。

3.3選擇合理的結構模型

對鋼結構性能有影響的因素不只是原材料的選擇，還包括建筑模型的結構。綱結構在使用中，可以分為網狀鋼架、框狀鋼架、平面鋼架，它們具有不同的使用作用。在實際的使用過程中，要根據建筑物的實際需求，來選用不同的模型，進行科學的設計。將鋼結構的性能發揮到最大。

3.4鋼結構的防火耐熱性能

鋼材雖然有很大的硬度，但是它的耐熱性能并不高，當達到一定高溫時，鋼材會發生斷裂。因此可以使用降溫輔助設備來保證鋼材的穩定性。可以利用溫度感應裝置和噴水裝置相結合，當鋼結構材料周圍溫度達到一定程度時，就會觸發溫控裝置來讓噴水裝置噴水，來降低鋼結構周圍的溫度，以此來保證鋼結構的性能。避免因高溫致使鋼結構斷裂造成房屋坍塌。

3.5注重計算分析

在對建筑結構進行數據計算時候，要重視各個結構之間的協調性，并且將地震效應因素計算其中，結合具體的地形，對數據進行精密的計算，來減少模型與實際的誤差。

四、結束語

在房屋結構設計中，對鋼結構各種性能的考慮要詳盡，對其結構的穩定性進行合理具體的分析，在關注鋼結構優勢的同時，找出因其耐熱能力不強等引起的問題，并提出具體的解決措施，使鋼結構的應用更為廣泛，讓建筑業的發展更為節能化、科學化、美觀化。

參考文獻

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