鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的優(yōu)化

尚龍飛

上海金自天正信息技術(shù)有限公司 上海 201901

引言

鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)樽陨硖厥庑裕诠I(yè)建筑領(lǐng)域展現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，現(xiàn)代化城市建設(shè)工作如火如荼地進(jìn)行，促進(jìn)了工業(yè)建筑行業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)受到人們更多的關(guān)注。不過(guò)，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)所包含的形式較多，結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜多樣，在實(shí)際應(yīng)用中尚且具有一些問(wèn)題與缺陷，應(yīng)當(dāng)基于現(xiàn)存的問(wèn)題實(shí)行合理有效的改進(jìn)，進(jìn)而使鋼結(jié)構(gòu)能夠更加充分的滿足人們對(duì)于工業(yè)建筑的具體要求。本文根據(jù)個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，論述了鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用方式，并針對(duì)此結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用現(xiàn)狀提出了對(duì)應(yīng)的優(yōu)化措施。

1 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中運(yùn)用存在的困難

就目前看來(lái)，雖然鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑行業(yè)運(yùn)用已有一段時(shí)間，相關(guān)行業(yè)規(guī)范也相較齊全，但是工業(yè)建筑日益增多的使用需求也對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的要求。以往技術(shù)應(yīng)對(duì)新增的需求略顯單薄，所以許多人對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑層面的了解不夠深入。在人們的傳統(tǒng)觀念中，工業(yè)建筑的主要結(jié)構(gòu)形式為砼結(jié)構(gòu)。同時(shí)，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要求設(shè)置多種配套體系，包含防腐蝕、保溫隔熱、防火等多項(xiàng)內(nèi)容[1]。我國(guó)所掌握的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)相較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家尚且具有較大差距，既在觀念理念上較為落后，還欠缺足夠的尖端技術(shù)、設(shè)計(jì)人才，不具備新產(chǎn)品、工藝、技術(shù)、材料的研發(fā)創(chuàng)新能力。在日常施工與設(shè)計(jì)期間，工作人員專(zhuān)業(yè)水平與綜合素養(yǎng)不高，欠缺足夠的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，積累的經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，無(wú)法有效把握施工細(xì)節(jié)，未能明確了解鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

2 工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須要重視提升鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度，穩(wěn)固程度為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)要素之一，關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量、安全水平和使用年限。若是鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性無(wú)法得到切實(shí)的保障，既可能導(dǎo)致建筑工程的成本投入有所提高，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)不利影響，所以，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要著重把控好其穩(wěn)定性，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要遵從下述幾項(xiàng)原則。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足所有部分的穩(wěn)定性要求

當(dāng)實(shí)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須要對(duì)其總體受力情況展開(kāi)詳細(xì)分析，不僅需確保鋼結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，而且還要關(guān)注平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，要使得不同結(jié)構(gòu)中有配置合適的支撐結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)部件在平面內(nèi)外均符合要求。

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖要與實(shí)際情況相一致

當(dāng)前，在開(kāi)展工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模型，只關(guān)注主要構(gòu)件，此種方法只適用于結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的工業(yè)建筑。但是實(shí)際中的工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)形式豐富多樣，受力體系復(fù)雜，要整理清楚結(jié)構(gòu)構(gòu)件所有可能承受的荷載，詳細(xì)分析具體結(jié)構(gòu)形式，使用最適合的荷載組合值展開(kāi)有關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查研究[2]。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算相一致

鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)工作中需要著重考慮的內(nèi)容，比如，要對(duì)怎樣傳遞彎矩節(jié)點(diǎn)加以區(qū)分，對(duì)其柔度、剛度進(jìn)行合理設(shè)置，使之符合工程建設(shè)要求。對(duì)于穩(wěn)定性方面，采取不同的結(jié)構(gòu)形式所對(duì)應(yīng)的要求也會(huì)有所區(qū)別，所以，設(shè)計(jì)人員必須要展開(kāi)全方位的分析考慮。

3 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化措施

3.1 鋼結(jié)構(gòu)的選型和結(jié)構(gòu)布局

在進(jìn)行建筑工程建設(shè)的前期準(zhǔn)備階段，需要合理分析此建筑能否采取鋼結(jié)構(gòu)形式，基于建筑工程的建設(shè)規(guī)模、功能應(yīng)用需求來(lái)探究鋼材料使用的可行程度。并且，還要對(duì)工程建設(shè)的荷載水平、高度與層數(shù)、跨度以及振動(dòng)狀態(tài)加以分析。若是確定使用鋼結(jié)構(gòu)形式，那么在后續(xù)的工程設(shè)計(jì)之中還要做好選型、工程結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作[3]。當(dāng)前，概念化設(shè)計(jì)理念在鋼結(jié)構(gòu)工程之中的運(yùn)用比較普遍，而且具有較高的運(yùn)用價(jià)值，尤其是對(duì)于工業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵，對(duì)于一些未切實(shí)確定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)要求范疇，需要引入力學(xué)知識(shí)定理，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)展開(kāi)合理分析，基于建筑結(jié)構(gòu)特性、抗震穩(wěn)定性與相關(guān)理論實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來(lái)分析鋼結(jié)構(gòu)是否合理。然后從建筑工程的總體結(jié)構(gòu)出發(fā)，針對(duì)局部某些重要部位進(jìn)行詳細(xì)研究，保證工程建筑的平面結(jié)構(gòu)設(shè)置狀態(tài)足夠牢靠，以取得穩(wěn)固、扎實(shí)的結(jié)構(gòu)體系。基于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的歸納總結(jié)，能夠?yàn)楣こ添?xiàng)目初期設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供可靠的思路與指導(dǎo)，將不同類(lèi)型的設(shè)計(jì)模型展開(kāi)合理分析對(duì)比，選擇出最優(yōu)的模型，以保證工程項(xiàng)目后續(xù)施工活動(dòng)的順利開(kāi)展。以設(shè)備支架為例，如表1：

表1 設(shè)備支架

結(jié)構(gòu)高度為5000mm，層間位移角限值1/250，①號(hào)節(jié)點(diǎn)位移限值為20mm，第一種模型Y方向位移超限，而為了方便后續(xù)設(shè)備走管線，所以選擇第二種方案。

3.2 注意鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能的優(yōu)化

鋼結(jié)構(gòu)具有一項(xiàng)突出性?xún)?yōu)點(diǎn)便是，適用范圍較廣，因此鋼結(jié)構(gòu)適合運(yùn)用在多種類(lèi)型的高層建筑項(xiàng)目之中。不過(guò)，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用依舊有較多需要改進(jìn)的內(nèi)容，例如抗震性能便是需重點(diǎn)優(yōu)化的一方面。若想提高鋼結(jié)構(gòu)抗震能力，則需設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，首先做好工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的地理地質(zhì)環(huán)境的勘察工作，基于當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境特征，分析建筑的抗震要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中做好抗震性能的規(guī)劃。聯(lián)系實(shí)際條件確定相關(guān)參數(shù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)從而保證提高鋼結(jié)構(gòu)的受力能力，把地震災(zāi)害帶來(lái)的影響作用全面考慮到位，把建筑體的變形程度把控在可接受的范圍內(nèi)。可分析施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊之前的建設(shè)工程實(shí)例，作為重要的抗震性能設(shè)計(jì)參考。在受到水平地震力與風(fēng)力的干擾下，鋼柱底側(cè)的剪力較大，所以水平力會(huì)對(duì)地基帶來(lái)比較大的影響作用。

3.3 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防火引起一定的重視

鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火性能相較于鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑而言更低，一般在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)施工中，所采取的防火策略包括下述兩類(lèi)：其一，使用保全板，把它設(shè)置于鋼結(jié)構(gòu)建筑中，從而發(fā)揮防火的效果；其二，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的不同位置涂刷厚薄程度不一的防火材料，再使用裝飾漆料涂刷外露位置。而以上均為常規(guī)性的防火方式，要想更為有效地提高鋼結(jié)構(gòu)的防火能力，就必須要做好防火墻、防火門(mén)的規(guī)劃布置，同時(shí)裝配自動(dòng)噴水滅火裝置、獨(dú)立的水幕、防火帶等，以此構(gòu)成防火分區(qū)，再在以上基礎(chǔ)上靈活使用防火涂料，從而起到對(duì)鋼材有效防火保護(hù)的效果，還可通過(guò)對(duì)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)、煙氣檢測(cè)技術(shù)的有效應(yīng)用，及時(shí)發(fā)覺(jué)與解決潛在的火災(zāi)隱患，保證鋼結(jié)構(gòu)的防火能力得以切實(shí)提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)由于具有強(qiáng)度高、生產(chǎn)工業(yè)化水平高、施工簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn)，從而在建筑建設(shè)中得到了廣泛的使用。若想提高鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用效果，就必須要做好設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化工作，要求工作人員結(jié)合實(shí)際工程條件與外部環(huán)境，采取合理有效的方案，推動(dòng)工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量的提高。雖然就目前看來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)施工中依舊有著較多限制因素，不過(guò)相信在人們的大力研究與探索下，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)會(huì)進(jìn)一步完善，有關(guān)配套材料也會(huì)得到升級(jí)改進(jìn)，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中具有更好的應(yīng)用效果。