建筑鋼結構設計的常見問題和解決措施

【摘 要】鋼結構作為建筑結構主要的結構類型，鋼結構是通過熱扎、鋼板、冷彎以及焊接承受或者傳遞荷載的形式，它具有可靠性高、自重輕、安裝方便、抗震效果好、施工時間短、回收利用率好、環境污染少等特點。和傳統混凝土結構相比，它具有大、高、輕等發展優勢，目前，在全球工程建設中已經取得了良好的應用效果。本文結合我國建筑鋼結構設計，對建筑鋼結構設計特點、原則、常見問題以及解決措施進行了簡要的探究和闡述。

【關鍵詞】建筑設計；鋼結構；常見問題；解決措施

前言

自改革以來，我國建筑工程如雨后春筍般呈現出欣欣向榮的發展趨勢，隨著社會發展步伐加快，人們對建筑工程要求越來越高。在創新性、多元性等要求下，設計師更加注重結構設計安全性、時效性，由于各種因素影響，建筑鋼結構設計仍然存在很多問題，一部分是施工工藝或者施工條件的問題，另一部分則是沒有詳細規定施工規范或者施工原則造成的，從而造成建筑鋼結構質量問題，甚至還會給鋼結構安全造成不良影響。因此，在實際工作中，工程師必須認真分析鋼結構設計問題，將實際情況和建筑物安全有機的聯系起來，進而不斷提高施工效益和社會效益。

1 建筑鋼結構設計特點以及原則

1.1 建筑鋼結構設計特點

（1）強度高

在建筑施工中，鋼結構具有很高的強度特性，韌性和塑性相比其他建筑都好；如比磚石、木材等，強度都要高出很多。因此，被廣泛應用于大荷載、大跨度的結構設計中。擁有較好的塑性，在一定條件下結構就不會因為超載出現斷裂；韌性，則是結構適應動力荷載的主要因素。另外，鋼結構擁有良好的吸能力和延伸性，也是抗震性良好的基礎條件。極高的鋼材強度，構件截面制作薄且小，當受到壓力影響下，就能滿足施工要求，有時也會讓強度不能正常發揮。

（2）材質均勻

在鋼結構內部，材質相對比較均勻，在應力范圍內部，幾乎處于完全彈性的狀態，從而讓鋼結構受力狀況滿足工程力學計算結果。其次，在軋制以及冶煉過程中，鋼材質量也有得到嚴密的控制，從而讓材質在極小的區域波動。

（3）施工周期短，制造簡單

在建筑結構設計中，構成鋼結構的材料，幾乎全部屬于成材，非常單純，加工便利，通過機械就能直接操作。在作為專業的金屬結構構件時，也能擁有極高的精確度；在工地構件拼裝中，通過安裝方便的普通型螺栓或者強度很高的螺栓都能進行，有時甚至直接在地面進行拼裝或者焊接成較大的單元進行吊裝，從而為縮短施工周期創造條件。除了上述特點外，已經建成的鋼結構建筑，在改建或者加固中也比較方便，如在結構螺栓連接鋼結構建筑中，根據施工要求就能進行拆遷。

1.2建筑鋼結構設計原則

在建筑施工中，為了保障工程質量，鋼結構設計必須擁有足夠的穩定性、剛度和強度，在整體結構滿足安全和可靠要求的同時，須達到建筑使用標準，并且具有良好的耐火性。在結構方案設計中，設計者必須以減小鋼結構自重、節省材料為前提，方便結構構件運輸、維護。在條件允許的情況下，盡量保障外部美觀，特別是外露部分，必須滿足建筑美學要求。在結構設計中，根據上述原則，再整合實際情況各種要求，讓建筑鋼結構擁有良好的施工合理性、設計特點以及經濟性。

在梁柱體系中，建筑鋼結構通常使用的是普通的梁柱體系，焊接柱為箱型鋼柱，使用熱軋式焊接整個鋼梁，讓整個設計結構為剛性框架，由板、梁、柱承擔部分荷載。對于建筑鋼結構框架中的柱和梁、基礎和梁必須按照剛性結構進行連接設計，在現場施工中，通過焊接和高強螺栓逐步發揮連接作用。

在抗剪設計中，通過計算結果可以看出：在地震力以及水平荷載影響下，上述結構體系部分剛度較弱，進而就需要布置中心，有效抵抗水平荷載。對于建筑鋼結構剪力墻中的電梯和樓梯間，通常使用鋼筋混凝土的方式，就可以更好的控制水平外力對工程造成的沖擊。

2 建筑鋼結構設計常見問題以及解決措施

2.1 地梁問題以及解決措施

在建筑鋼結構框架設計中，地梁問題作為影響工程質量的主要因素之一，地梁設計好壞主要表現在以下方面：對于基礎埋置較大的部分，如果地梁和框架柱相連，不僅會影響框架柱計算高度，同時還會影響整個框架柱內力分析成果；如果地梁和基礎相連，由于地梁聯系著基礎部分，對于基礎的不均勻沉降就能得到很好的調整。其次，地梁作為整個建筑工程底層支柱，與普通的框架梁受力狀態相比，地梁將在荷載影響下，讓地梁受制于土，部分荷載能夠直接傳輸到框架柱上，部分荷載則通過梁底土反力以及梁側阻力將其傳輸到地基上；從而受力狀態就不會像普通框架梁在荷載影響下受介質約束，將梁上的荷載傳輸到框架柱。

從目前的建筑鋼結構設計情況來看，由于土反力相對復雜，在定量土的過程中，土反力和摩擦阻力具有很大難度。因此，工程師必須以其中一層框架梁作為地梁進行計算，在地基土影響被忽略的同時，將建筑鋼結構所有荷載傳輸到指定的框架柱中，這種方式不足的地方是，它會造成計算模型和實際情況不適應。和建筑框架梁不同的是：由于缺乏風力、地震、水平變形影響，在電算結構中，地梁和基礎頂面距離較小，從而讓底層框架柱產生的短柱和極短柱，讓整個電算結果都不合理?；蛘咴谡w框架計算時，將地梁排除，并且將其視為支梁，讓剪力順利傳輸到框架柱中。通過實際應用效益來看，后種方法更為合理。

2.2 伸縮縫問題以及改進措施

伸縮縫在建筑鋼結構設計中，又稱溫度收縮縫，它是溫度上下波動或者溫度收縮時，讓水平或者豎直方向出現的內力或者變形。由于整個建筑物溫度確定以及收縮系數確定具有很大難度，在不是彈性材料的影響下，時常出現應力松弛、變形以及塑料徐變的現象。從理論方面來看，在工程設計中必須依靠經驗確定縫寬，由于沒有對伸縮縫寬度進行規定，從而導致縫寬依靠計算得出。因此，在實際工作中，可以事先設置好后澆帶，再進一步增添膨脹劑，讓溫度應力適當縮小，讓伸縮縫和收縮縫二者結合起來，收到更好的應用效果。

2.3 （三）回填土問題以及改進措施

在建筑鋼結構設計中，回填土質量問題作為比較常見的問題，會直接影響到整個建筑物結構穩定性、側移以及安全性，由于建筑層數較多，從而導致影響越來越大。為了保障回填土施工質量，必須在基槽開挖后，再對地下結構進行施工，最后才是回填土。由于回填土灰土較多、勞動量很大，均勻攪拌具有很大的難度，除非擁有寬廣的施工場地，不然都會出現環境污染的情況，從而對操作造成了很大的難度。在夯實中，對地下結構也會造成損害。因此，在回填土處理中，必須根據回填土空隙，用水泥對其進行加密，有效避免地面下沉現象產生，進而不斷保障整個建筑鋼結構安全和使用效益。

3 結束語

為了保障建筑鋼結構設計成果，工程設計師必須根據鋼結構設計特點以及原則，在施工規范的原則上，切實把握好施工標準和施工流程。針對上述容易出現和忽略的問題，必須根據解決措施，對其進行靈活處理，從而讓鋼結構設計更加合理、經濟，設計水平更高。

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