建筑鋼結構設計中的問題分析

蘇更生

【摘要】鋼結構具有很多優點，因此鋼結構在建筑業備受歡迎。隨著建筑造型和功能的多樣化，對鋼結構設計提出更高的要求，但是鋼結構卻在建筑建構設計中出現了很多問題。本文就民建中鋼結構的設計理念進行闡述。

【關鍵詞】鋼結構；建筑結構設計；措施

一、建筑鋼結構的設計理論

1、結構布置的依據

在設計鋼結構的時候，要做到全面考慮，綜合各個因素，在考慮經濟因素的前提下，充分利用鋼結構的優勢，其中包括大柱網、大開間、易改變等因素。當然同時也要做到具體問題具體分析，全面地看問題。在鋼結構的布局上，要整合其體系特點、承重力情況以及結構的性質等因素全面分析。通常，要是鋼結構的剛度適合、模型清晰，要避免大荷載和承重的面積，最好以最短的距離到達基礎點。尤其要注意的是，在柱間抗側支撐的分布上要做到均衡，以最靠近風震的作用線為好，不然的話，就應該考慮到鋼結構的扭轉和抗衡的其他防線。比如，在支撐框架結構中每根柱子需承受1/4的總壓力。

2、結構分析和工程判定

現如今，在具體的鋼結構實際設計中，對于結構的分析，通常采用線彈性分析法，有時在條件允許的情況下，也會考慮P-△，P-e的分析方法。當下的一些有限元軟件可以把幾何非線性及鋼材的彈塑性能等因素考慮進來，從而為更精確地分析結構創造了有力條件，但是并非所有的結構都適合于軟件分析。對于一些比較典型的結構，可以通過查詢力學手冊之類的工具書，獲取相關的內力以及變形。而一些簡單的結構就可以通過手算直接進行分析，相對于復雜的結構，就需要運用建模運行程序來進行細致分析，并作出詳細的分析報告。最后，我們要根據“工程判定”對各項周期、總剪力、變形特征的指標進行評估，然后決定是否要重新進行分析或者只是對計算結果進行修正。

3、規范構件設計

我們可以通過截面優化的功能對構件的截面做全面的優化和驗算，這樣一來，可以節約工程師花費的時間，不過相對于一些繁復的結構，我們的工程師應該做好以下兩個方面：

（1）工程師要做到對構件的截面進行一一檢測。因為結構軟件在做構件截面的檢測時，對于一些相對繁復的截面結構，結構軟件在計算的長度上，很多時候做不到規定的要求。

（2）關于結構軟件的優化功能，在截面的設計上很難做到對結構的剛度和強度同時進行細分。一旦遇到因為結構的剛度不夠而造成變形時，應該考慮到板結的厚度，加大截面的厚度和高度，同時節約成本。

4、節點的設計

針對節點的設計尤為關鍵，它是鋼結構設計內容的重要環節。一般情況下主要采取等強設計和實際受力這兩種慣用的技法，設計的主要板塊有焊接、栓接、梁接板和梁腹板等。在設計節點的時候，要時刻注意到安裝螺栓、現場焊接工程的設計空間和構件的安裝工序，這樣一來可避免突發狀況。同時還要設計圖中的難易程度，在保障質量安全和設計理念的前提下，使用最簡易的施工方案，這樣一來可以降低施工中的難度。

二、建筑工程鋼結構的優點

建筑施工的鋼結構是在原有的土木建筑結構基礎上改良的，鋼結構性能較高，能夠滿足建筑施工的設計需求。鋼結構的抗壓性好，鋼結構的組成材料是各種型號的鋼筋，抗壓抗震的性能好，在建筑施工中用鋼筋作為加固的材料，使建筑的整體結構性能更完善，面對地震時能夠較好的發揮防御作用；鋼結構的安全性比其他材料的要好，以鋼結構為主體的建筑，起到的加固效果很好，能延長鋼結構建筑的使用壽命；鋼結構建筑還有一個優勢就是經濟性，投資成本較低，混凝土結構的建筑損耗的材料多，這在建筑成本上也相對較高，而鋼結構的使用性能高，并且在結構組合上還更加簡單，使用材料的成本消耗明顯降低，給建筑施工帶來了更多的收益。

三、鋼結構在建筑結構設計中的問題

1、防腐問題

鋼結構建筑設計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設計人員會根據鋼結構建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴格按照相關要求規范進行操作。此外，對于鋼結構構件也有不同的要求，例如有的構件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎性的防腐，因而為了提高鋼結構的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結構建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結構不被腐蝕，尤其是應加強有機涂料配套技術的應用，以及陰極保護技術的應用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

2、防火問題

鋼結構建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結構建筑，通常在鋼結構建筑設計中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設置在鋼結構建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結構的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當然這只是常規的方法，為了更好地確保鋼結構防火性能的提升，就必須加強防火墻、防火門的設置，并配備自動噴水滅火系統和獨立的水幕以及防火帶等進行防火分區的設置，并在此基礎上加強防火涂料的應用，以達到對鋼材進行防火保護的目的，且在火災探測報警技術和煙氣控制技術的幫助下及時的發現和處理可能出現的火災，確保其防火性能得到有效的提升。

3、噪聲問題

噪聲問題是現代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經成為當前建筑學中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等；另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低；尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設計人員根據建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設計。在鋼結構建筑設計中所采用的隔音措施主要有：使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。

4、保溫問題

影響建筑溫度因素主要是外部環境對鋼建筑的熱輻射，而影響熱輻射達到室內熱量的因素有倆個。熱輻射通過窗戶進入到室內，熱量被室內的物質所吸收，提升了室內溫度；熱輻射沒有進入到室內之間被建筑外層的材料結構吸收，雖然其中部分熱量會通過外部的維護結構傳入到室內，但是相比熱輻射直接輻射到窗內的熱量較少。鋼結構的廠房的保溫設置非常重要，廠房是人們長期工作和生活的地方，要保證溫度適合。常用的保溫設置在屋面和墻壁彩鋼板之間添加保溫巖棉；使用中空玻璃進行保溫，中空玻璃可以達到與外界隔絕的功能也能夠減少噪音的傳入，保溫上也有很好的效果。

結束語

盡管鋼結構在建筑施工中被廣泛的應用，然而，由于在設計與施工中有些問題仍需重視。只有在鋼結構設計中消除那些存在的隱患，才能整體上提高鋼結構的工程質量。解決鋼結構設計中遇到的難題，堅持國家對建筑業材質要求的可持續發展戰略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進作用。

參考文獻

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