建筑鋼結構設計中遇到的問題及解決

劉金勝

（武漢建筑材料工業設計研究院有限公司湖北武漢　430200）

建筑鋼結構設計中遇到的問題及解決

劉金勝

（武漢建筑材料工業設計研究院有限公司湖北武漢430200）

隨著建筑規模的擴大以及功能和造型上的多樣化，對鋼結構的設計提出了更高層次的要求。本文從建筑鋼結構的概念及特點入手，重點對鋼結構在建筑設計中遇到的問題進行分析，并有針對性的提出了一系列解決措施，以供同行參考。

建筑設計；鋼結構；解決措施

1　引言

新時期，建筑逐步朝著縱向發展，而鋼結構結構形式可以說是最好的載體，其應用范圍不僅僅局限于民用建筑中，還包括了工業廠房以及公共建筑等。就整體而言，鋼結構建筑不僅具有良好的外觀，還具有較強的抗震性能和較低的成本等優點。此外，建筑中所需的鋼結構材料可以在工地現場完成拼裝工作，大大提升了施工效率和施工進度，節約了施工成本。然而，如今在建筑鋼結構設計方面仍然存在不少問題，嚴重影響了其在結構領域的廣泛應用。針對這一情況，本文對相關問題進行深入分析，并提出解決方案，對建筑鋼結構今后的普遍應用有著非常重大的現實意義。

2　鋼結構概述及優勢

2.1鋼結構的主要概述

經濟的發展帶動了建筑業的快速發展，鋼結構在建筑結構中的應用越來越廣泛。鋼結構是利用一系列方法加工形成的各種構件進行組合而成的結構形式，具體來說，其可以分為兩種不同的類型，即輕鋼結構和重鋼結構。在跨度較小的建筑結構中一般使用的是輕鋼結構，主要原因在于輕鋼結構的占用面積相對較小，自重比較輕，應用領域主要是貨場、倉庫和小型體育館等。在跨度較大的建筑結構中使用的鋼結構是重鋼結構。相對于鋼結構而言，無論是重鋼結構還是輕鋼結構，在施工條件的情況下，鋼筋混凝土結構的重量往往是鋼結構的幾倍。這就使得鋼結構在建筑結構眾多領域的應用取代了鋼筋混凝土結構，雖然其應用比較廣泛，但是在設計和施工過程中仍然出現了較多的問題。

2.2鋼結構優勢

（1）鋼材本身具有高硬度、高強度、自身質量輕的特點，在和混凝土組合下產生了之前不具有的功能，不僅可以擴大建造的橫向、縱向空間，而且還可以減輕建筑物的質量，有益于城市高層建設。不僅如此，在地震時鋼結構可以延緩墻壁的倒塌，具有良好的抗震功能。

（2）可以擴大建筑空間，充分利用土地資源。鋼材具有高強度、高硬度的特點，與混凝土的組合可以減少墻壁和梁柱的厚度，能夠充分分隔有效空間。而傳統的磚塊混凝土結構受材料性質的限制，造成了墻厚、梁柱厚，既減小了空間又影響了房屋整體美觀。

（3）造價低且施工方便。隨著我國鋼產量的不斷提升，鋼材的價格也在下滑，再加上鋼材自身獨特的優勢，減少了施工整體材料的使用量，這就直接降低了成本。再者，鋼結構材料機械化程度高，大大提高了施工的效率縮短工期，也間接降低了施工成本。

（4）鋼材可以回收重復利用，符合可持續發展的方針。在拆遷建筑物時，鋼材可以進行回收回爐冶煉，再生產加工投入市場。

（5）鋼結構住宅可工業化生產。鋼結構構件可以預先在工廠實現工業化，生產方便且速度快，而且便于施工現場的安裝，使在施工現場作業量減小。

3　建筑鋼結構設計中存在的問題

3.1鋼結構設計在市場監管和體制上的問題

由于整個設計市場的管理不到位，導致鋼結構設計出現一系列問題，例如，不根據工程實際情況，盲目模仿照抄等。鋼結構設計部門在專業綜合項目設計中任務比較繁重，并且設計費用相對較高，在人力的花費上較大，受到各種因素的影響使得鋼結構的設計較為困難，以至于一些設計院并不愿意采用鋼結構這種結構形式，甚至有些設計單位會將鋼結構設計分包出去。而分包單位在設計方面缺少經驗，部分其設計資質不夠，導致建筑行業設計市場出現一片混亂，嚴重影響到鋼結構設計質量。此外，對于鋼結構設計，我國建筑行業沒有準確的監督機制和法律機制對鋼結構設計工作進行規范，導致事故頻現。

3.2鋼結構設計質量不高

由于市場的管理混亂和監督機構的缺失，從業人員的素質等問題，導致鋼結構設計的質量不高，設計方案不合理，設計深度不能夠滿足工程需要等問題。鋼結構設計在資金上存在問題，往往由承接單位和設計單位分包進行設計，這在很大程度上降低了鋼結構設計的深度。有些設計方面不能滿足原來設計的要求，存在錯誤的柱腳設計問題，檁條設計問題。尤其是鋼結構設計中的穩定性問題尤為突出，通過對最近幾年的鋼結構工程事故的總結分析，發現大部分都是因為局部穩定性不滿足而導致整體結構的坍塌事故。鋼結構的抗震驗算還不是很成熟，對于驗算條件和方法及節點和支撐點，還在不斷的完善中。鋼結構的防腐問題也容易被忽略。

3.3鋼結構設計人員的素質有待提高

在鋼結構設計工程中，設計人員的技術水平參差不齊，一些現場施工人員專業素質有待提高，與民用建筑鋼結構的發展相比有著較大的差距。由于缺乏專業的知識基礎，導致從業人員不能更好的適應鋼結構的發展。沒有掌握專業技術的非專業人員很難解決結構設計中存在的問題，因此，相關設計人員專業素質有待提高。

4　鋼結構在建筑結構設計中的一系列改進措施

4.1完善和規范建筑鋼結構設計的思路和步驟

為了能夠使建筑鋼結構設計更具合理性和科學性，相關設計人員必須嚴格依據既定的設計方案進行操作，且需要注意將不同環節的具體細節落實到實處。

（1）鋼結構的布置和形式。眾所周知，鋼結構主要有框架、網架、平面架、輕鋼等結構形式。每個形式都各有特點，因此工程在選型時，就應該結合具體的情況考慮其特點。雖然鋼結構的形式比較多，但是其施工并沒有統一的標準和規律，因此，設計人員一定要對建筑施工的實際情況和周邊環境進行客觀分析，進而綜合分析，最終確定出科學、優質的方案。

（2）圖紙的編制。設計圖紙是建筑施工的前提和基礎，因此，為了確保鋼結構建筑施工的高質量，設計工作人員必須運用合理、有效的設計方法對圖紙加以設計，此外還需要對圖紙進行反復操作性判斷，并組織一些具有專業素質好，工作經驗豐富的設計團隊進行整體圖紙的最終確定。

4.2針對鋼結構設計的一些合理化建議

在建筑鋼結構設計中，既要考慮到鋼結構材料的優勢和缺陷，又要充分考慮鋼結構的整體性和穩定性，對于實際設計中的具體問題要根據各個環節的特點進行分析，找出問題并解決問題。

（1）建筑鋼結構設計中，設計者要充分重視節點連接構造的重要性。設計中要根據實際情況和各種節點連接特點綜合分析采取相應的連接方法，既要保證結構的穩定性和安全性又要盡量實現其經濟效益。

（2）建筑鋼結構設計中，要充分考慮鋼結構部分設計對整體影響和建筑材料的選取。要根據樓層的高度來選擇合適的建筑體系，對于選取材料方面也要根據每個設計環節的特點進行選擇。例如，在廚衛選材時就要根據廚衛多水的特點選取防水的材料和防水的建筑結構。設計者始終要明白設計過程中的每個部分在整體結構中所起到的作用。

（3）在建筑鋼結構設計中，要對屋面荷載進行合理取值。樓板設計是鋼結構設計重要組成部分，樓板除了可以將樓板水平面壓力和隔音效果傳給框架外，還可以將水平的力傳導到梁柱上，因此在設計樓板的過程中，要盡量使用組合梁，提高樓板的整體性使梁柱整體受力。

（4）在建筑鋼結構設計中，設計人員要實事求是靈活運用知識合理設計。對于設計人員來說，鋼結構住宅設計是要充分考慮實際情況進行精密計算的，但在實際情況中，會出現很多突發性問題，此時，設計人員就應該具體問題具體分析了。只有設計者把設計工作滲透到日常的鋼結構設計中，才能提高設計能力從而有效的提高工程質量。

5　結語

綜上所述，鋼結構在建筑工程應用過程中，具有較強的使用和推廣價值，既能增加建筑物空間跨度和高度，還能夠滿足現代化建筑物在外形審美和內部構造上的需求，對整個建筑行業的發展起到了巨大的推動作用。目前在鋼結構設計上還存在一些問題，使得其不能有效發揮自身的結構及優勢，但是結構設計中存在的難點已經得到技術人員的密切關注。隨著鋼結構設計的規范化，設計人員專業素質的培養，大量工程經驗的積累和研究的不斷深入，鋼結構設計水平一定會得到大幅提升。

[1]魯鑫.淺議建筑鋼結構設計[J].中小企業管理與科技，2012（07）.

[2]王志強，劉爽.鋼結構設計中常見問題與措施[J].中華民居，2014（18）.

[3]陳獲屹.淺談建筑鋼結構設計中應注意的問題[J].城市建筑，2013（24）.

TU391

A

1673-0038（2015）15-0049-02

2015-3-23

劉金勝（1976-），男，工程師，工學碩士，主要從事結構設計工作。