淺議鋼結構設計

摘要：高層鋼結構住宅工業化和商品化程度在不斷地提高，能夠把設計、生產、施工和安裝整合為一體，進而使住宅產業化水平得以提高。基于鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好和材料可回收再生等諸多優點，高層建筑目前在我們的城市建設當中所占的比例是越來越大，而建筑結構設計方面的變化也越來越多，很多新興的結構設計方案以迅猛的速度呈現在我們的城市建設中。面對這樣的形勢，我們把高層建筑的鋼結構設計進行討論研究。

關鍵詞：鋼結構 設計生產 施工 高層建筑

0 引言

鋼結構在高層建筑方面的運用已經經歷了數十年。建筑鋼結構的優點多多，相比較傳統的混凝土結構和砌體結構等，它性能穩定，質量輕強度高，抗震性能好，施工時可以在廠房進行加工再到現場裝配，不僅裝配的完整度好精密度高，而且能夠大大的加快施工進度縮短工期。同時它還被稱為“綠色建筑”，基礎造價低，材料可回收和再生，節能、省地、節水。作為一種綠色環保建筑，近年來，鋼結構住宅已被建設部列為重點推廣項目。由于煉鋼技術與成型制造工藝日趨發展，這就給運用鋼結構工程帶來新的生機，工程建設也不斷的增加，因此，也就不斷完善了鋼結構設計和施工方面的技術。

1 鋼結構工程設計原則

1.1 鋼結構設計的穩定

穩定性是鋼結構的一個突出問題。在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失。所以我們在鋼結構設計中一定要把握好穩定設計這一關。目前，鋼結構中出現過的失穩事故都是由于設計者的經驗不足，對結構及構件的穩定缺少明確概念，造成一般性結構設計中存在穩定設計的薄弱環節。另一方面是由于新型結構的出現，如空間網架，網殼結構等，設計者對其如何設計還沒完全的了解。

1.2 選擇合適的基礎方案

根據工程地質條件進行基礎設計，選擇經濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。基礎設計應有詳盡的地質勘察報告，對一些缺少地質報告的建筑應進行現場查看和參考臨近建筑資料。

1.3 結構計算簡圖和計算方法所依據的簡圖相一致，這對框架結構的穩定計算十分重要

目前在設計單層和多層框架結構時，經常不作框架穩定分析而是代之以框架柱的穩定計算。在采用這種方法時，計算框架穩定時用到的柱計算長度系數，自應通過框架整體穩定分析得出，才能使柱穩定計算等效力框架穩定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。

2 主要施工方法

2.1 對于鋼結構加工制作箱型柱，我們一般使用鋼板

對于加工以及鋼結構構件的除銹和焊接都在加工車間完成。

2.1.1 箱型柱制作工藝

主要有鋼板拼接、劃線下料、組裝焊接和定位焊。在設置自動焊接軌道時，我們可以用兩邊的箱體。焊接：采用2臺埋弧自動焊沿著相同的方向去焊接兩條焊縫。焊接完成后，我們就要把引熄弧板在離母材五毫米處切斷，同時要使用砂輪機將其修磨平整，然后對其切割面做檢查。

2.1.2 梁及連接板加工及組焊

下料、鉆孔、高強度螺栓摩擦面處理。我們在打磨鋼板的表面時應使用電動砂輪機。在這里要注意，打磨的范圍要在螺栓直徑的四倍以上，打磨的過程當中不要在鋼板的表面磨出清晰的凹坑，同時，打磨的方向要垂直于受力的方向。

2.2 鋼結構安裝

箱型柱安裝在實際的施工過程中，箱型柱的完成要依照五步：①材料采購。②加工。③運輸。④吊裝。⑤連接。所以，在刷防銹油漆前，我們應把鋼結構表面的鐵銹、油污等清除掉。對于安裝鋼梁，我們可以將其分為主梁（其材質是Q345B軋制H型鋼）安裝，次梁安裝以及外挑梁安裝；高強螺栓安裝在當前的建筑鋼結構連接方法中，可以說是最先進的。栓釘焊接在高層鋼結構施工環節中，是不可或缺的。我們通常看到兩種方式栓釘焊接：直接的焊接在鋼梁上和在穿過壓型鋼板后焊接在鋼梁上。

2.3 混凝土施工

在本工程中，混凝土部分主要有兩個部分：①現澆混凝土樓面。②核心筒筒壁。混凝土主要通過砼泵豎向運輸。依據工程的結構特點，樓面模板支撐方案使用H型梁下翼緣支撐小規格H型鋼，并在其上放置竹膠板和鋼筋。箱型柱內澆混凝土所使用的方法是借助泵的壓力把混凝土從下往上壓入箱型柱，即頂升法。在未混凝土頂升時，對頂升入口處的管壁，要與設計方做出具體的驗算，來保證頂升壓力保持在規定的強度之內，另外，要在柱下部側壁安裝特種壓力表，以便我們不論何時都能監測柱內混凝土的壓強變化。同時，為了確保混凝土的坍落度在二百毫米以上，我們要嚴格要求混凝土的配合比。

2.4 外墻板安裝和內墻板安裝

我們使用的外墻板是厚為一百七十五毫米的ALC板。這種板全部是在工廠生產，然后運輸到施工現場吊裝的，使用的吊裝設備是塔吊；我們使用的內墻板都是在工廠加工生產，再運輸到現場進行安裝。由于其操作簡單，因此不會受到天氣因素約束及影響。

3 鋼結構住宅設計的問題對策

3.1 鋼結構住宅建筑要以建筑設計為主導，其他專業緊密互動配合

鋼結構住宅建筑除要遵循住宅建筑設計一般原則外、要注重解決：如何發揮鋼結構的優勢和避免鋼結構帶來的建筑平、立面單調呆板；要解決鋼結構住宅建筑防火、防腐蝕問題。

3.2 選擇和開發外墻板，是鋼結構住宅建筑推廣中的關鍵問題之一。除滿足外墻板的各項技術要求外，還要做到墻板原材料因地制宜、工作化生產、運輸、安裝連接方便。

3.3 高層住宅鋼結構體系節能采暖方式的研究節能住宅不僅能夠降低消耗能源，有助于保護環境，而且還能夠使業主的生活成本大大的減少。

3.4 建筑設備與鋼結構住宅配合，是住戶首先遇到的問題

因此如何采用先進的技術來開發適合于鋼結構住宅的各項設備是我們必須要解決的問題。

3.5 鋼結構住宅的造價是房地產開發商最關心的問題

鋼結構住宅應定位于中、高檔住宅，鋼結構住宅建筑是一項系統工程，應從設計、制造、運輸、安裝、維修和管理等環節著手加強管理和協調，從而達到降低成本，提高綜合經濟效益的目的。

3.6 鋼結構要做到安全合理、節點構造方便可靠

結構抗震性能與結構布局規則性有很大關系。結構布局不規則，地震時易損壞。

目前，國內的建筑業生產效率較低，而鋼結構住宅屬于高技術高效率的產業，加快對鋼結構住宅的研究，將促進建筑業向技術密集型產業轉化，并將帶動建材、冶金、信息機械尤其是鋼鐵企業的發展。住宅產業化是我國住宅業發展的必由之路，因為這將成為推動我國經濟發展新的增長點。鋼結構住宅體系易于實現工業化生產，標準化制作，而與之相配套的墻體材料可以采用節能、環保的新型材料，它屬綠色環保性建筑，可再生重復利用，符合可持續發展的戰略，因此鋼結構體系住宅成套技術的研究成果必將大大促進住宅產業化的快速發展，直接影響著我國住宅產業的發展水平和前途。

參考文獻：

[1]薛發.國內鋼結構住宅的墻體發展狀況[J].工程建設與設計，2004-09.

[2]蔡玉春.鋼結構住宅產業化的現狀與進展[J].鋼結構.2005-01.

[3]姜學詩.鋼結構房屋結構設計中常見問題分析[J.建筑結構，2003年06期.