鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中存在的問題分析

【摘要】隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)也以其不可比擬的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢適應(yīng)大型、特大型公共建筑的需要，廣泛使用于工程建筑領(lǐng)域。然而在實際應(yīng)用過程中，往往存在著很多的問題，本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗， 針對鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計中的存在問題進行了分析，現(xiàn)詳述如下。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用優(yōu)勢；問題

1、建筑設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 比起混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)有著不可比擬的優(yōu)點，如：自重輕，用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量約為鋼筋混凝土住宅的一半，節(jié)約了建造成；強度高，適合大跨度，大開間的現(xiàn)代建筑需要，因結(jié)構(gòu)體量小，在住宅建筑中建筑使用面積比鋼筋混凝土住宅提高約4% ；安全性高，能承受正常使用時可能出現(xiàn)的各種荷載和變形等作用，在偶然事件（如地震、強風(fēng)）發(fā)生時及發(fā)生后結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部損壞而不致發(fā)生倒塌；工期短。現(xiàn)場作業(yè)量小，可工廠化，規(guī)模化大批量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用與工業(yè)，廠房等建筑行業(yè)。

1.2 適應(yīng)現(xiàn)代建筑對節(jié)能環(huán)保的要求，鋼結(jié)構(gòu)不僅具有“輕、快、好、省”的優(yōu)異性能，還具有可循環(huán)利用的優(yōu)點。因鋼材可以回收重復(fù)加工，建造和拆除時對環(huán)境污染較少，成為綠色，環(huán)保材料。選材環(huán)保節(jié)能，淘汰了傳統(tǒng)的磚，瓦等不環(huán)保的稀缺能源，從而保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間。

1.3有著良好的發(fā)展趨勢，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑在市場經(jīng)濟的發(fā)展、相關(guān)政策導(dǎo)向和政府積極推動下呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)勢頭。隨著改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程正從跨度大、多層或高層、耐熱性等要求高的工業(yè)建筑足見向民用建筑發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑與我國的城市化建設(shè)和保障性住房工程建設(shè)相結(jié)合，其意義重大。

2、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題分析

2.1設(shè)計人員專業(yè)素質(zhì)不高的問題

由于我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的綜合素質(zhì)相對較低，很多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員由于缺乏設(shè)計經(jīng)驗，因而導(dǎo)致設(shè)計過程中不恰當(dāng)?shù)剡M行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的提高，或任意進行所設(shè)計安全等級的降低，導(dǎo)致在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時或太過保守，或過于超前。這些都不利于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及結(jié)構(gòu)的整體可靠性。應(yīng)注意定期進行相關(guān)設(shè)計技術(shù)水平的培訓(xùn)，及時掌握新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)和新的結(jié)構(gòu)計算方法及計算模型。尤其是對復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，必須深刻理解規(guī)范規(guī)程中的設(shè)計參數(shù)及其安全等級要求，以便從根本上確保結(jié)構(gòu)方案的科學(xué)性與合理性。

2.2建筑鋼結(jié)構(gòu)自身的防火性、防腐蝕性不強問題

首先，缺乏較強的耐火性。從鋼材來看，缺乏足夠的耐火性，當(dāng)溫度超過400℃時，鋼材的屈服強度就只能是室溫下強度的1/2。當(dāng)溫度大于600℃時，鋼材的剛度、強度就會完全喪失。故此，防火是鋼結(jié)構(gòu)建筑物必須考慮的因素。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防火措施不到位，一旦遭遇火災(zāi)，就會被嚴重破壞。因此，從設(shè)計規(guī)定來看，當(dāng)鋼材表面溫度高于150℃時，所以，需要對鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、支撐等承重構(gòu)件和組合樓蓋體系的壓型鋼板作防火處理

其次 ，鋼材缺乏較強的耐腐蝕性。因此，如果其環(huán)境中有較強的腐蝕性介質(zhì)，是不能夠采用鋼結(jié)構(gòu)的。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑不采取防腐蝕措施，長期受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕，也非常容易出現(xiàn)腐蝕生銹，這樣不僅影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的美觀，而且會影響鋼材料的承載能力和建筑物的適用壽命。故此，為了盡可能地做好鋼結(jié)構(gòu)建筑防腐措施，當(dāng)前國內(nèi)最常用的方式就是在鋼結(jié)構(gòu)外增加防護層。從防護層的種類來看，主要有金屬類防護層、化學(xué)防護層及非金屬防護層。在涂裝防護層之前，必須做好徹底基層除銹工作，且要確保防銹及涂層與相關(guān)要求相符合，做到合二為一。

2.3設(shè)計深度不夠問題

由于專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的儲備不足，設(shè)計院將自己的設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)嫁給加工企業(yè)，造成質(zhì)量下降。不少設(shè)計單位鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平比較低，對關(guān)鍵技術(shù)不進行研究，對所設(shè)計的成果心中沒底，只知道照搬規(guī)范章程、緊套程序，然而對關(guān)鍵技術(shù)不進行研究，更談不上有哪方面的創(chuàng)新了。只給出“構(gòu)件布置圖”就算完成了任務(wù)，而有些布置圖只是一個簡單的單線條圖，對關(guān)鍵的“節(jié)點設(shè)計”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點”，未曾考慮過這種節(jié)點是否安全、構(gòu)造是否合理，導(dǎo)致施工圖的深度不夠，加工圖紙拆圖困難且達不到原設(shè)計的要求。另外，一些設(shè)計人員出于經(jīng)濟利益，整天埋在辦公室的圖紙堆里，理論脫離實際，不深入現(xiàn)場，不了解施工，不清楚自己的設(shè)計方案能否施工。嚴重者會給施工帶來極大困難，總的造價大量增加。往往導(dǎo)致工程邊施工邊變更，最后變更圖紙比原設(shè)計圖紙都多。所以，設(shè)計人員在設(shè)計過程中一定要重視設(shè)計深度：1）首先要判斷是否適宜使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，如適用了，2）要重視節(jié)點設(shè)計考量，通常情況下，節(jié)點根據(jù)傳力的特性可區(qū)分為半剛接、剛接和鉸接三種形式，采用不同連接形式，對于結(jié)構(gòu)的影響非常大，例如，部分剛接節(jié)點能夠較好地承受鋼柱彎矩，但是卻可能出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)動，與假定的結(jié)構(gòu)分析不相吻合，導(dǎo)致在實際施工時，出現(xiàn)大于原設(shè)計計算的變形。因此在設(shè)計連接節(jié)點時， 分為等強和實際受力兩種設(shè)計方法， 在沒有絕對把握的情況下，建議使用等強設(shè)計。3）重點進行結(jié)構(gòu)分析。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)做精確的結(jié)構(gòu)分析，通常采用線彈性分析的方法， 可以通過查閱力學(xué)手冊等方法明確結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力數(shù)據(jù)， 或者使用軟件更為精確地分析型材鋼板的彈塑性能、結(jié)構(gòu)的非線性因素等。

2.4鋼結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計的問題

房地產(chǎn)開發(fā)商最關(guān)心的問題是鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價。根據(jù)實際情況，鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)定位于中、高檔住宅，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)從設(shè)計、制造、運輸、安裝、維修和管理等環(huán)節(jié)著手加強管理和協(xié)調(diào)，從而達到降低成本，提高綜合經(jīng)濟效益的目的。以建筑設(shè)計為主導(dǎo)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，要和其他專業(yè)緊密互動配合。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)建筑還要注重安裝設(shè)計的細節(jié)問題，如：如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的建筑平、立面單調(diào)呆板；壓型鋼板在裝、卸、安裝中嚴禁用鋼絲繩捆綁直接起吊；運輸堆放應(yīng)有足夠的支點，以防變形；鋪設(shè)前應(yīng)將彎曲變形者校正好；鋼梁頂面要保持清潔，嚴防潮濕及涂刷油漆。下料、切孔采用等離子弧切割機操作，嚴禁用乙炔氧氣切割；大孔四周應(yīng)補強。需支搭臨時的支頂架，由施工設(shè)計確定，待混凝土達到一定強度后方可拆除；如何選擇和開發(fā)外墻板，除滿足外墻板的各項技術(shù)要求外，還要做到墻板原材料因地制宜、工作化生產(chǎn)、運輸、安裝連接方便等等。

2.5鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震問題

我國是地震多發(fā)區(qū)，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一定要注重提高建筑的抗震能力：一是選擇有利于抗震的場地。不同的地質(zhì)條件在同一區(qū)域的抗震能力不同，因此，對于地震高發(fā)區(qū)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡x擇抗震性能相對強的地點。 二是結(jié)構(gòu)的總體布置要合理。在抗震設(shè)計中，要求設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)建筑力求形狀規(guī)則和結(jié)構(gòu)對稱，以免造成質(zhì)量中心和剛度中心的嚴重偏離；在樓層平面內(nèi)，抗震結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力應(yīng)均勻分布，并且持續(xù)、均勻地沿結(jié)構(gòu)堅向。三是抗震結(jié)構(gòu)體系的合理選擇。抗震設(shè)計工作之初，設(shè)計人員應(yīng)該對以往的地震情況進行數(shù)據(jù)的分析和匯總，根據(jù)常見地震發(fā)生形式，合理的選擇抗震結(jié)構(gòu)體系。

3、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已經(jīng)開始作為重點推廣項目，我們要充分發(fā)揮設(shè)計工程師的創(chuàng)新能力，使建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、適用、可靠。

參考文獻：

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