鋼結構設計中存在的問題分析

池碧波

摘要：本文對鋼結構設計的概念、特征和鋼結構設計中存在的問題進行分析，并提出相應的解決措施，希望能為未來我國鋼結構設計的發展提供有益參考。

關鍵詞：鋼結構；建筑結構設計；問題

1.鋼結構設計概述

鋼結構是指將鋼板進行焊接、熱軋、冷彎等加工形成的鋼型，主要分為輕鋼結構與重鋼結構兩種。輕鋼結構具有自重輕、占用空間小等優點，多用于倉庫、體育館、辦公樓等跨度較小的建筑物。重鋼結構則多用于跨度較大的建筑當中。

2.鋼結構特征分析

2.1強度高。自重輕

與鋼筋混凝土結構相比。鋼結構的強度更高。且鋼結構建筑的橫向構件截面面積更小，同時在強度、建筑跨度、負載等條件相同的情況下。鋼結構自重是鋼筋混凝土的1/3。因此鋼結構正在逐漸替代鋼筋混土。

2.2材質均勻

在一定應力的環境中。鋼結構受力所產生的實際彈性與理論計算數據極為接近。因此材質與結構更為穩定。

2.3可塑性強

一般的壓力作用不會造成鋼材斷裂或損害。這是由鋼材內部調節應力平衡。并合理分配外部作用力而形成的。

3.當前鋼結構設計中存在的缺陷分析

3.1設計質量下降

與鋼筋混凝土建筑設計相比。鋼結構設計在人力、物力等方面的投入更大。且設計周期短。設計經費少。工作強度大。在當前建筑行業設計市場相對混亂的環境下。鋼結構的設計質量難以得到保證。此外，我國設計市場缺乏配套的監督機制與約束性法律法規，一旦發生工程事故。將造成不可挽回的損失。

3.2防腐、抗震問題

鋼的抗腐蝕能力較差。不能用于存在強烈腐蝕介質的建筑物內。同時若長時間遭受大雨、強風等惡劣天氣。鋼材的自身承載能力會因為老化生銹而嚴重下降。對外觀造成影響。目前鋼結構的抗震能力較弱。從設計角度來看。一方面抗震性能的驗算方法尚不符合相關要求。另一方面提升受彎鋼鑄件的局部穩定性設計上仍存在一定困難。從材料角度來看。大量鋼材內部存在夾層。使鋼結構建筑的抗震性能有所下降。

3.3照搬國外設計方案

我國的鋼結構設計工作與歐美等發達國家相比存在一定差距。因此借鑒國外先進的設計方案是我國鋼結構設計師在工作中常用的方法。然而我國的鋼結構設計方案多為地區項目。大部分設計師盲目照搬國外設計方案。既沒有考慮方案的經濟效益。也沒有根據當地的實際情況進行修改。使建筑企業遭受巨額的經濟損失。部分設計人員過分追求創新。設計的方案毫無可行性。造成大量資源浪費。

4.完善鋼結構設計的有效策略

4.1完善設計思路和步驟

為了進一步提高鋼結構設計方案的科學陛。設計人員必須完善設計思路和步驟，具體內容包括：（1）鋼結構的形式與布置。由于每種結構形式都有各自的優劣點與適用范圍。因此在設計中應結合項目的具體情況進行選擇。同時。鋼結構形式雖然較多，但施工并沒有能夠作為參考的固定標準。所以設計人員必須對建筑施工的實際情況與周邊環境進行全面分析。最終確定施工方案。（2）圖紙編制。圖紙是鋼結構建筑施工的基礎環節，因此為了最大限度保證工程質量。設計人員必須運用科學的方法進行圖紙設計。并對設計的可操作性進行反復確認。必要時可組織專業素質高且工作經驗豐富的設計團隊進行集體討論。

4.2加強地坪與基礎設計

地坪與基礎設計中。若不進行有效的模板定位。將會導致地腳螺栓錯位。通過簡易整改在柱底板上開新孔、鉆入膨脹螺栓或化學螺栓便可控制上述問題。若地腳螺栓偏差過大，則需要更換基礎。部分情況下地腳螺栓外露部分不夠。螺母無法正確擰入。針對此問題。可將螺栓利用焊接帶螺紋的鋼筋棒來加長。伸長部分的端部應切成45°。以保證全熔透焊接：或者在拼接處采取帶螺紋連器。需要注意的是，在連接材料上應該設置相應的墊圈。以抬高螺母。另外，要重視墻體插筋的應用。利用墻體插筋可讓地坪跨過墻邊夯實較差的土壤區。并為墻體頂部創造一個有效的側向支撐。起到夯實作用。以保證地坪與基礎的穩定性。

4.3重視鋼結構防腐設計

長時間暴露在空氣中會造成鋼結構腐蝕。設計人員應將鋼結構的腐蝕問題作為關注焦點。并結合建筑地區的環境狀況。采取相應的解決措施和設計方案。將防腐防銹涂料涂在鋼結構表面是目前鋼結構設計中最常用的防腐方案。這樣的涂料具有電阻大、附著力強、致密疏水性強等優點，能夠有效抵御空氣中的氧氣、水蒸氣及氯離子對鋼結構的腐蝕。按照相關規定，室內鋼結構的防腐涂層厚度必須在100微米以上。暴露在空氣中鋼結構的防腐涂層厚度必須在150微米以上。而地面及底下的鋼柱柱腳必須在采用C20混凝土包裹的前提下。保證防腐涂層的厚度在50微米以上。若鋼結構處于酸性較強的環境。則必須使用氯磺化防酸漆等特殊涂料予以保護。

4.4強化鋼結構的抗震設計

抗震設計。我國處在地震多發地區。為了盡可能保證人們的生命財產安全。設計人員應當將抗震性能作為立足點。盡可能地提高建筑物的穩定性與安全性。在建筑鋼結構的設計中。必須保證鋼結構的勻稱、簡潔，并選擇合適的連接方法，如住宅，采用鋼筋混凝土剪力墻結構體系，框架梁、柱均采用熱軋H型鋼材，框架柱與框架梁采用栓、焊混合連接節點。此外，支撐形式、墻和柱子的高寬比例等因素也會直接影響建筑物的抗震能力。這些都是設計人員在實際工作中應著重考慮的問題。

5.結語

鋼結構在建筑結構領域中將扮演越來越重要的角色。因此重視鋼結構設計是提高建筑質量的關鍵環節。鋼結構設計的改進措施不可能做到盡善盡美。設計人員與建筑施工人員只有深入學習理論知識。在實踐工作中不斷總結經驗。提高自身綜合素質，才能進一步提升我國鋼結構的設計水平。