關于鋼結構設計的幾點看法

邱 巍

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

當今時代，隨著計算機技術的飛速發展與結構分析理論的進一步深入，為研究和發展結構分析設計方法提供了很多現實條件和理論基礎，其中鋼結構設計在建筑界已得到越來越多的人的認可，它的發展主要是為了更好地適應現代建筑物大跨度、大空間，彌補鋼筋混凝土結構的不足。鋼結構的特點是：從重量上來講，它比鋼筋混凝土結構輕30%~50%，可以相應的減少人力、財力的支出；從靈活度上來講，鋼結構能夠更好的適應各種建筑，減少空間浪費；從經濟上來講，使用鋼結構一方面運輸較為便利，減少工程時間，另一方面投資效益高，資金回報快。那么，在具體工作中如何更科學的進行鋼結構設計呢？筆者接下來談幾點看法。

1 鋼結構的重要性

鋼結構在最近三十幾年來有了很大的發展，隨著社會經濟和人們生活質量的提高，鋼結構設計在建筑界迅速得以推廣。鋼結構的主要代表建筑有：北京奧運場館、北京動物園金絲猴館、上海機場等。鋼結構在當代建筑領域具有重要地位，原因是其優勢很多，筆者認為最主要的有以下幾點：

1.1 鋼結構的性能具有優越性

鋼結構的力學性能很好，承受荷載的能力強，抗震性能也很優越，這些優點都非常符合高層、大跨度等建筑的要求。

1.2 既可以節約建筑時間，又可以提高工程質量

鋼結構的絕大多數部件都是通過工廠進行批量生產。當施工需要時，把生產好的各部件直接運到工地，通過焊接或螺栓進行安裝，這樣大大節約了建筑時間，提升了工程速度。同時，由于各部件是由專業的工廠生產，因此，一定程度上也提高了工程質量，減少了安全隱患。

1.3 鋼結構符合現代人的審美要求

運用鋼結構可以創造出多種形式的空間與形象，甚至可以超越結構的束縛。它所產生的輕盈、通透、優美、靈巧的效果更加符合現代人的審美要求，這是鋼結構在當今建筑界發展極為迅速的重要原因。

1.4 鋼結構符合人類發展規律

鋼結構之所以受到人們的青睞，還有一個原因是由于它是一項綠色環保的建筑產業，主要表現在：它對資源的利用相對合理，對環境的破壞較小，而且還具有很高的可循環價值，這符合國家的可持續發展戰略，符合人類發展的自然規律。

2 鋼結構設計的注意事項

鋼結構設計成功的關鍵在于“構思是否切合實際”，筆者作為從事這一學科多年的工作者，對此頗有心得，在這里與大家進行分享。

2.1 判斷主體對象是否適用于鋼結構是首要要求

鋼結構常用在體型復雜、跨度重量較大、經常振動且容易裝拆的結構。代表性建筑有：高層大廈、音樂廳、大劇院、會展中心、體育館、跨越較大的橋梁、較高的電視塔、雕塑等。這些建筑與鋼結構自身的特點比較一致，因此，在設計時要優先選用鋼結構。

2.2 結構選型時要具體問題具體分析

在結構選型的過程中，要針對不同結構形式進行具體分析其有何種特點。例如：在常有雨雪的地區建造建筑時，設計的過程中就要考慮屋面曲線設計法，因為這有利于積雪和雨水的滑落；在設計大型工業廠房時，會遇到有較大懸掛荷載或大范圍移動荷載的情況，這時設計師最好采用網架方式等。

2.3 工程判定不能忽視

在鋼結構設計的過程中離不開專業的計算機軟件，而想要把結構軟件運用的更好，這就需要特別注意對輸出的結果做“工程判定”。根據“工程判定”的結果，再進行細致分析。在這一過程中，筆者想要強調的是：無論是設計階段還是判定階段，過分的信任和依賴結構軟件是不科學的，而是應該更加注重概念設計、工程判定和構造措施，這有助于避免很多問題。

3 鋼結構設計所面臨的一些問題

3.1 “聲音”的問題

建筑學科里有一個重要的子學科是“建筑聲學”，它是研究建筑中聲學環境問題的科學。由此可以看出，聲音與建筑的關系密切，且是建筑設計時的重要考慮因素。因此，在鋼結構設計的過程中，需要注意“聲音”的問題，作為設計師，要深入研究建筑主體聲波傳輸的處理方法，研究控制建筑主體內部和外部一定空間內的噪聲干擾和危害等相關問題，以保證室內具有良好聽聞條件。

3.2 “防火”的問題

所有的建筑都懼怕火災，鋼結構建筑依然如此，雖然鋼材是非燃燒性建材，但它卻不耐火。當溫度達到600℃時，鋼材基本損失全部強度和剛度，因此，在進行鋼結構設計時一定要重視防火保護措施，如不注意防火保護措施，一旦發生火災極容易釀成悲劇。例如：美國世貿中心大樓外墻，這是由排列密集的鋼柱組成，外層包以銀色鋁板，在美國911事件中，兩個塔樓分別受到飛機撞擊后所產生的大火使得鋼材軟化，最終導致大樓坍塌，許多生命因此喪生。所以，在鋼結構設計時一定要注意“防火”的問題。

3.3 “防腐”的問題

“防腐”也是鋼結構建筑設計最需注意的重要問題之一，因為鋼材一旦長時間暴露在外，受到陽光、風雨等自然力的侵蝕，必然會生銹老化，承載力大大下降，而且美觀也深受影響。因此，在鋼結構設計的過程中，需要對鋼材做出特別的要求，比如：給鋼材刷防銹涂料、防火涂料等。這一定程度上可以減緩鋼結構老化，增強建筑生命力。

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