現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

■范佛林 ■尋烏縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局，江西 尋烏 342200

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑是以鋼結(jié)構(gòu)為骨架，配合多種復(fù)合材料拼裝而成，所有的材料能夠進(jìn)行批量化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并且具有環(huán)保、功能眾多、成本低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸的取代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的一個(gè)標(biāo)志，并且在一定程度上，鋼結(jié)構(gòu)建筑的水平代表了一個(gè)國家的建筑水平，由此可見鋼結(jié)構(gòu)建筑的重要性。因此，文章針對現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)分析

(1)建材可循環(huán)使用。雖然我國地大物博，但是人均資源、能源非常短缺，鋼結(jié)構(gòu)建筑的建材可以循環(huán)使用，有利于環(huán)保需求以及可持續(xù)發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)混凝土建筑相比，不僅具有客觀的循環(huán)再利用價(jià)值，還具有更高的能效以及更高的強(qiáng)度，同時(shí)在施工的過程中不需要進(jìn)行建模，這對于推動(dòng)建筑行業(yè)的環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

(2)滿足超跨度、超高度的標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼材與各向同性的均質(zhì)體非常接近，并且具有較高的彈性和強(qiáng)度，其密度小于同等強(qiáng)度的木材、混凝土、磚石等傳統(tǒng)材料，在相同受力條件下，由于鋼結(jié)構(gòu)自重相對較小，因此能夠滿足高度、跨度比較高的結(jié)構(gòu)要求，并且鋼結(jié)構(gòu)具有更加豐富、靈活、多變的結(jié)構(gòu)形體，更好的滿足不同建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求。

(3)實(shí)現(xiàn)建筑的功能化與一體化。建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑必不可好的重要環(huán)節(jié)，無論是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、形體，還是節(jié)點(diǎn)等，在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、質(zhì)量好壞。因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡可能的實(shí)現(xiàn)建筑的功能化與一體化，進(jìn)而建造藝術(shù)性和技術(shù)性融為一體的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑。

(4)建設(shè)成本低，工程化程度高。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、模數(shù)協(xié)調(diào)等特點(diǎn)，提高了建筑的工程化程度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑行業(yè)的規(guī)模化、工業(yè)化發(fā)展。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)采用一體化加工和安裝工藝，能夠有效的降低施工成本，為施工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

(1)鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑構(gòu)思分析。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑構(gòu)思，應(yīng)該重點(diǎn)考慮技術(shù)的可行性與可操作性，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)思與建筑構(gòu)思的有機(jī)結(jié)合。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)思一方面體現(xiàn)了鋼材的靈活使用，另一方面體現(xiàn)了傳統(tǒng)意義的建筑構(gòu)思。因此，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)師必須與機(jī)械工程師、設(shè)備工程師、結(jié)構(gòu)工程師等進(jìn)行溝通，通過多方的協(xié)調(diào)配合，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)思在特定的條件下能夠順利、有序的實(shí)施。建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該深入的了解各種材料的特性、材料創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)形式以及相應(yīng)的技術(shù)等，這樣才能夠保證建筑構(gòu)思的可行性，同時(shí)根據(jù)自身的構(gòu)思相結(jié)合，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的創(chuàng)造性獨(dú)特性與個(gè)性，同時(shí)保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性。

(2)鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系最大的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑設(shè)計(jì)的成敗。鋼結(jié)構(gòu)建筑的許多節(jié)點(diǎn)都是露明的，露明的節(jié)點(diǎn)與中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的榫卯結(jié)構(gòu)相似。通過對鋼結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，能夠顯示鋼結(jié)構(gòu)建筑特有的結(jié)構(gòu)美感。為了滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火需求，一些設(shè)計(jì)時(shí)在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)輔以一定的防火設(shè)計(jì)，例如用防火板材封閉節(jié)點(diǎn)或者涂抹防火涂料等，防火板材將鋼結(jié)構(gòu)特有的節(jié)點(diǎn)封閉起來，會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)美的體現(xiàn)，涂抹防火涂料既能夠體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的美感，又能夠起到防火的作用，并且還能夠保持鋼格連接節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)該進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

(3)預(yù)估截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)布置完成之后，應(yīng)該對截面進(jìn)行預(yù)先估算，主要根據(jù)是梁柱斷面狀況以及梁柱的大小，根據(jù)截面進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)。首先，鋼結(jié)構(gòu)的梁通常采用H 型鋼、軋鋼、槽鋼的截面，通過分析支座與荷載，截面的大小介于跨度的2-5%之間;其次，鋼結(jié)構(gòu)的柱截面應(yīng)該按照長細(xì)比進(jìn)行預(yù)估，通常狀況下，其范圍應(yīng)該控制在50-150 單位之間，在初步選值時(shí)應(yīng)該將其控制在100 單位左右，柱截面的大小應(yīng)該根據(jù)受力狀況確定，選擇合適的軋鋼或者槽鋼;再者，輕型鋼結(jié)構(gòu)與普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間存在很大的差別，為了保證每一個(gè)構(gòu)件能夠充分的發(fā)揮性能，應(yīng)該根據(jù)具體狀況設(shè)計(jì)輕型鋼結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用高科技作業(yè)，保持強(qiáng)弱軸方向的正確性，以此降低鋼結(jié)構(gòu)的受力和變形。

(4)地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)該注意以下要點(diǎn):在進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該對施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件、分布狀況、荷載大小、建筑物體型等狀況進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式;在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性，應(yīng)該采用交叉梁條地基結(jié)構(gòu)。

(5)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)常遇到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建筑設(shè)計(jì)師需要將下部結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分開計(jì)算和分開設(shè)計(jì)。首先，假設(shè)網(wǎng)架支座剛度無限大，支座剛度相同，然后計(jì)算支座反力，然后再傳遞至下部結(jié)構(gòu)。通常狀況下，下部結(jié)構(gòu)為梁、柱等，不僅剛度大，而且差別相對較大，和計(jì)算建設(shè)剛度無限大相違背，計(jì)算的網(wǎng)架內(nèi)力、支座反力與實(shí)際狀況存在很大的差異，因?yàn)榫W(wǎng)架內(nèi)力與反力分配和剛度大小存在密切的關(guān)系，網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)分開計(jì)算，導(dǎo)致結(jié)果存在較大的誤差。但是，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中并沒有出現(xiàn)工程事故，原因是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定空間結(jié)構(gòu)，并且鋼材具有良好的彈塑性，不會(huì)導(dǎo)致桿件破壞或者斷裂，不至于出現(xiàn)工程事故。

(6)鋼材焊接要點(diǎn)。鋼材焊接施工是鋼結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)，如果焊接施工出現(xiàn)問題，將會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。因此，在進(jìn)行鋼材焊接施工時(shí)，應(yīng)該將焊接部位徹底清理干凈，按照焊接施工相關(guān)規(guī)定保管和存放鋼材，高度重視氣孔部位施工，避免在焊接施工的過程中出現(xiàn)裂縫。

(7)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面:首先，做好材料選購工作，需要?jiǎng)?chuàng)建一套健全的材料采購監(jiān)督體系，以此保證設(shè)計(jì)材料的質(zhì)量;其次，為了防止在施工的過程中出現(xiàn)技術(shù)問題、質(zhì)量問題，應(yīng)該選聘綜合素質(zhì)高的技術(shù)人員和施工人員，并加強(qiáng)對設(shè)計(jì)人員和施工人員的培訓(xùn)和再教育，為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工質(zhì)量奠定可靠的技術(shù)保障。

3 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)水平和效率。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該在實(shí)踐的過程中不斷的探索和積累經(jīng)驗(yàn)，以此保證鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)化、規(guī)范化以及標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

［1］劉琳.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的思考［J］.民營科技，2011(11):339.

［2］陳超.多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析［J］.門窗，2014(3):199.