現代鋼結構建筑設計要點芻議

李玉明

摘要：我國在工程建筑領域逐步進入到現代鋼結構時代，尤其是在工業建筑中應用廣泛，本文基于鋼結構建筑的優點，探討了現代鋼結構建筑的設計要點。

關鍵詞：建筑工程；鋼結構；建筑設計

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-153-02

前言

當前很多建筑結構都采用的是現代鋼結構形式，其應用范圍很廣泛。在設計中，我們必須全面了解鋼結構的特點，基于不同性能方面的考慮，著手進行鋼結構建筑的設計。

1.現代鋼結構建筑的優點

1.1滿足超高度、超跨度要求

眾多國內的一些大型建筑，其結構形式均是鋼結構配件形式，北京鳥巢就是鋼結構建筑的典型代表之一。這一點是以往任何混凝土、木質材料、磚石等建筑材料所不能實現的。鋼結構建筑所使用鋼材，其組織均勻，接近于各向同性勻質體，并且其性能與硬度較高，彈性模量也遠遠比傳統的建筑材料高很多。最為關鍵的一點就是鋼材的密度與強度的比值遠小于混凝土、木材、磚石材料，如此一來，在同樣受力的情況下，鋼結構的自重就比較小，從而就非常有利于實現一些高度和跨度較高的建筑結構形體的靈活搭建。

1.2結構設計和建筑功能一體化

建筑工程行業是國民經濟支柱性產業之一，隨著現代化建筑越來越提倡對智能化建筑性能的高要求，更多的房地產開發商也逐漸重視對智能建筑的關注以及對建筑形象的塑造。而在鋼結構建筑中，通過現代化先進技術的大量嵌入，在很大程度上能夠實現這一點，妥善解決了以往建筑形象受到整體結構形式的制約，包括在建筑結構的形體、構建、節點等方面，都能夠促使建筑更富有功能化，進而實現建筑結構設計與功能、藝術融為一體，極大的提升了建筑整體的結構形象。

1.3建筑預工程化程度水平高

相對于傳統的原始建筑材料，比如木質材料、石質材料等，鋼建筑結構材料的優勢特點就被充分的體現出來了。鋼結構建筑在模數協調統一標準運用之下，能夠最優化的實現建筑工業化大規模生產，極大的促進了我國工業產業經濟的進一步發展。與此同時，還能夠提升建筑結構配件的通用性和互換性，例如它可以促使不同材料、不同形狀、不同制造方法的建筑構配件互通互換，進而推進著現代鋼結構建筑預工程化加工安裝一體化的實現，極大的降低了工程建筑的施工建設成本，進而縮短了建筑工期。當前國內不少房地產開發商也越來越傾愛鋼結構建筑的建設，因為鋼結構建筑能夠讓工期縮短40%以上的時間，從而就非常有效的加快了房地產開發商的資金周轉速度。

2.現代鋼結構建筑設計的概述

相比較于木質材料、混凝土材料、磚石等建筑材料，鋼結構則是一種既能實現環保效益，同時又符合成本效益的建筑，因而其在全世界范圍內被廣泛的應用。當下，隨著國內建筑技術水平趨向于成熟，對鋼結構建筑的設計與開發也越來越廣泛，多用于工業廠房、物流倉庫、體育場館等建筑物。但是，隨著這種輕鋼結構建筑的不斷普及，其問題也日漸顯現出來，其中最為顯著的就是耐火等級較低、防火性能較差。簡單一點來講，就是指鋼結構建筑假若在高溫作用下，其力學性能將會大幅度下降，包括有鋼材的彈性模量、屈服強度等基本性能，進而就非常容易造成建筑出現垮塌的現象。上述所闡述的問題在國內都是有實例發生過的。近幾年，在國內不少地區也曾多次出現鋼結構工業廠房火災現象。針對這一嚴峻問題，在現代鋼結構建筑的設計與開發環節，應當重點關注建筑防火、滅火這一基本技術要點。首先要找尋出鋼結構建筑火災的發生規律，其具有隨機性和確定性的雙重特點。其中，隨機性主要是指火災發生的時間、地點、原因；確定性是指火災發生后的發展蔓延規律。除此之外，鋼結構建筑受到損害的因素還包括在其它多方面，例如由載荷變化、超期服役所導致的建筑結構承載力下滑不足進。

而造成了鋼結構的損害；再如建筑工程在設計、生產、施工過程中由于某項環節的失誤操作所造成的損害；同時還包括有鋼結構部分構件可能由于各種意外而產生變形、扭曲、凹陷等現象，進而導致了鋼結構構件截面被削弱、連接開裂。

3.現代鋼結構建筑設計的特點

我國現代鋼結構建筑設計的特點主要有兩個方面，第一個方面是我國現代鋼結構建筑在細節的設計上非常重視。第二個方面是我國現代鋼結構建筑是在建筑工程策劃的前提下進行的設計。

3.1重視細節設計

我國現代鋼結構建筑在細節的設計上非常重視，現代鋼結構的建筑主要的組成部分是桿件連接。現階段我國的鋼結構建筑就是很多種類的桿件組合而成，在鋼結構的建筑工程中，出現最多的是各種各樣的連接位置和連接點。鋼結構在施工過程中方法類似，區分鋼結構的施工好壞的標準主要有兩個。第一個是鋼結構的施工是否高端并且技術新穎；第二個是鋼結構的施工方案是否具有經濟可行性。鋼結構的設計就是連接部分的細節設計，只有將鋼結構的連接細節做好，才能夠很好的將鋼結構的施工進行下去。鋼結構施工質量的好壞也是設計過程的一種最終體現。

3.2重視工程策劃

我國現代鋼結構建筑是在建筑工程策劃的前提下進行的設計，現代鋼結構設計是一種非常實用的建筑，因此我國在進行鋼結構的設計前期，要將鋼結構建筑的整體施工策劃完整的做好。我們要重視鋼結構施工的經濟性和可行性。我們追求的鋼結構的設計新穎一定要結合施工現場的實際情況和工程的具體要求。鋼結構建筑在設計的過程中要遵循建筑行業的相關要求和規定，作出的設計方案保證施工方施工方便，建設方資金投入少并且達到效果。

4.現代鋼結構建筑設計的要點

4.1鋼結構建筑防火設計措施

鋼結構建筑火災事故多發生于廠房、倉庫等建筑，對于一些存放大量危險性較高物品的廠房建筑內，在設計之初應該充分了解行業工藝流程、生產原料以及成品半成品的基本信息情況，從而根本建筑使用用途來具體規劃結構形式。例如，利用防火門與防火卷簾來實施劃分防火分區，并在每一塊分區內分別設計安裝自動化噴水滅火裝置系統。當然，這種方法一般適用于建筑高度低于8米的建筑物，對于那些鋼結構建筑高度高于8米的大空間建筑物，這種技術方法并不是十分可行。所以，針對這一技術難題，可以開發利用水幕技術，安裝雨淋式的水幕噴頭，并且能夠結合著鋼結構建筑的加固來阻止火勢的蔓延，以便為消防隊員撲火滅火贏得更多的寶貴時間。

4.2鋼結構建筑保溫設計措施

現代鋼結構建筑設計過程中要研制現有保溫材料的現有構造，這樣才能夠有效的提升建筑工程的熱環境。在鋼結構的保溫問題上，我們必須要從研制新型的保溫材料入手，我們可以在鋼結構的外表面上安裝反射高效材料，通過紅外線將向外流出的熱量，反射回去，保障鋼結構建筑的保溫和隔熱效能。現階段我國的高效保溫材料有三種。第一種是高效節能玻璃；第二種是硅氣凝膠；第三種是新型節能墻體。

4.3鋼結構建筑加固設計措施

包括在鋼結構建筑整體構造方面、節點設計方面、地基結構設計方面、網架結構設計方面以及建筑鋼材的焊接等。特別是建筑鋼材的焊接，這一環節是整個鋼結構中的重中之重，一旦出現差池，勢必會嚴重影響到整個鋼結構建筑的施工質量。因此，在建筑鋼材焊接施工之前，應當先將需要焊接的部位徹底清理干凈。

在對鋼結構各部位實施加固方面，常使用到的技術方法有三種，即截面補強法、改變計算簡圖法、預應力拉索法。當前業內應用最廣泛當屬預應力拉索法，主要就是指利用高強性能的拉索來實現對鋼結構的加固效果，目的就是最大限度的提升整個鋼結構建筑物體的承載力、剛度、穩度。

4.4鋼結構建筑防腐設計措施

鋼結構的建筑施工材料是鋼材，鋼材一個非常重要的影響壽命的原因就是腐蝕問題，因此我們在進行鋼結構的設計過程中，一定要考慮鋼結構的防腐問題。現階段我們的防腐方法主要有兩個。第一個是采用新型的防腐技術進行鋼結構的防腐。第二種是采用新型的防腐鋼材進行鋼結構的防腐。同時在設計的過程中，我們的設計人員要在技術要求中提及防腐問題，讓工程的參與人員注意防腐問題。

5.結語

相比于傳統的混凝土建筑結構，現代鋼結構具有很多優勢，我國的鋼結構建筑工程有著非常大的發展前景，現階段的現代鋼結構需要在設計上進行重視，如此才能促進我國鋼結構建筑的發展。