現代鋼結構建筑設計要點探究

呂迪華

浙江樹人大學

現代鋼結構建筑設計要點探究

呂迪華

浙江樹人大學

在現代的建筑工程之中，城市建筑所使用的一般是鋼結構，鋼結構建筑具有設計跨度大，強度高的特點，可以實現建筑的特殊外形要求和較低的施工成本，因此，鋼結構在現代建筑之中被廣泛運用，本文對于鋼結構建筑進行了簡要的介紹和分析，并對鋼結構建筑的設計要點進行了介紹。

鋼結構建筑；設計要點

1 現代鋼結構建筑的優點

鋼結構在現代建筑之中的運用十分廣泛，不僅在橋梁和公共建筑之中，在高層的地標建筑和民用建筑之中，鋼結構建筑也是很常見的。鋼結構憑借其自身在結構和強度之上的優勢，已經逐漸取代了傳統的磚混凝土結構的房屋，成為未來房屋建設的主流。隨著鋼結構建筑的逐漸增加，鋼結構也開始表現出一些缺點，因此，在使用鋼結構建造建筑時，要注意利用鋼結構本身的優點，避免被鋼結構本身的缺陷影響，才能保證鋼結構建筑的安全。

1.1 鋼結構建筑本身的材料可以循環利用

我國雖然資源豐富，但是在近些年的快速發展之中，我國的資源已經逐漸出現供應不足的情況，部分資源比如土地資源已經開始逐漸減少，因此，可循環再利用的材料已經成為我國建設行業之中使用的主流。鋼結構建筑所使用的是鋼材，鋼材在建筑使用完成之后，經過一段時間，當建筑進行再建造時，原先建筑之中的鋼材可以經過加工再處理，并重新使用。循環使用的鋼材有利于環保需求以，符合可持續發展的要求。鋼結構建筑與傳統混凝土建筑相比，不僅具有客觀的循環再利用價值，還具有更高的能效以及更高的強度，同時在施工的過程中不需要進行建模，這對于推動建筑行業的環保、可持續發展具有非常重要的現實意義。

1.2 鋼結構本身的強度

鋼結構比起磚石混凝土結構，具有更高的強度和韌性，因此可以滿足多種建筑風格的設計，可滿足超跨度、超高度的建筑設計要求。鋼材的重量比起同等跨度的磚石結構，具有更輕的質量和更高的彈性和強度。在相同的建筑結構受力之下，鋼結構可以憑借其韌性和彈性能夠滿足更高的建筑要求。除此之外，鋼結構本身的結構特點使其具有可滿足更為豐富的建筑設計風格的要求，更好的適應不同建筑的實際需求， 其 應 用 度 也更廣。

1.3 鋼結構可以實現建筑的一體化建設要求

建筑的設計和施工之時，建筑的本身結構和組成越復雜，建筑本身可以承受的壓力就更小。二鋼結構因為其自身的高韌性和高強度，可以在哦建筑設計之中滿足建筑的更為苛刻的要求。從實用性來看，建筑本身在結構設計時，假如構成其結構本身的組成越少，其可承受的壓力越大。建筑結構是現代鋼結構建筑必不可好的重要環節，無論是結構的構件、形體，還是節點等，在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、質量好壞。因此，在進行鋼結構建筑結構設計時，應該盡可能的實現建筑的功能化與一體化，進而建造藝術性和技術性融為一體的現代鋼結構建筑。同時，在現代建筑的設計之中，因為鋼結構的出現，使得建筑師可以在外在形式之外考慮更多的結構上的一體化，一體化的鋼材結構就受力上來說可以承受更大的壓力，就建筑結構來說，一體化的鋼結構更為安全。

1.4 鋼結構建筑的建設成本低

鋼結構的建筑原理具有其規范化制作標準，因此，鋼結構建筑的建設之中不需要對原料進行處理，鋼結構的存在提高了建筑的工程化程度，實現現代建筑行業的規模化、工業化發展。同時，鋼結構采用一體化加工和安裝工藝，能夠有效的降低施工成本，為施工企業創造更多的經濟效益。

2 鋼結構建筑的建設之中存在的問題

鋼結構憑借其自身在結構和強度之上的優勢，已經逐漸取代了傳統的磚混凝土結構的房屋，成為未來房屋建設的主流。隨著鋼結構建筑的逐漸增加，鋼結構也開始表現出一些缺點，因此，在使用鋼結構建造建筑時，要注意利用鋼結構本身的優點，避免被鋼結構本身的缺陷影響，才能保證鋼結構建筑的安全。

2.1 鋼結構本身的問題

鋼結構本身在建筑的使用之中存在多種結構形式，比如，在當前的建筑之中所使用的結構包括輕鋼結構、框架結構等多種形式，設計人員會根據建筑的基本用途選擇適合的鋼結構，但由于鋼材本身的材料限制，鋼結構的建筑結構依舊存在許多問題。比如，設計人員在針對某廠房的建筑結構進行設計時，該廠房內主要是有框架結構的鋼結構和工字型的鋼梁組成，由于公司的業務要求，一般會將工作所需要進行展示的產品掛在鋼梁上進行展出，因此導致了工字型鋼梁上的壓力的不斷加大，為保證廠房之中工作人員的生命安全，設計人員需要對工字型鋼梁進行改造，需要采取有效的辦法降低產品對于鋼梁的壓力。在這種情況之下，鋼梁會因為其上所受的壓力過大二產生扭曲，進而導致鋼結構建筑的損壞，使量地總體受力改變，進而導致鋼結構的梁可能因外部壓力與內部應力的雙重受力作用下產生扭曲變形，從而引起廠房的事故發生。

2.2 施工之中鋼結構的節點受力優化不佳

在建筑的施工之中，鋼結構主要是有鋼材通過各個節點的鏈接所構成的整體結構，雖然鋼材本身的韌性和強度比起磚石混凝土結構更為優越，但是在鋼結構之中，鋼筋的尺寸和截面面積受到整個結構的限制，因此，在鋼結構建筑之中，節點時建筑的整體結構之中最為脆弱的點，一旦節點處因為受力的不均勻而出現問題，整個建筑就會出現問題。

2.3 鋼結構在設計上的問題

鋼結構設計的前期工作主要有結構分析、結構評估、結構判斷這些內容。在鋼結構設計前期，設計人員一定要充分了解企業提供的資料，根據這些資料判斷建筑結構設計有沒有必要使用鋼結構，接著，設計人員要建立力學模型，并對鋼結構的各項參數進行評估。鋼結構設計的前期最重要的工作是設計人員評估鋼結構有沒有達到施工的要求，同時要復查重要的參數。

而在我國現階段的鋼結構建筑的設計之中，設計人員對鋼結構的特點顯然并沒有太深的了解。在進行設計時，鋼結構建筑的設計內容相對較為繁瑣，既要針對建筑內部的鋼結構節點進行受力上的分析，又要對鋼結構建筑的外觀和內部的稱重結構進行設計，相關設計的難度較高，因此影響了建筑的成功設計。此外，部分的建筑設計部門缺乏對鋼結構建筑的設計經驗，因此在設計時套用磚石結構的設計經驗，會對鋼結構建筑的穩定和安全造成很大的影響。二設計市場之中沒有相關法律進行責任和法律上的規定，一旦設計通過招標，就可能給建筑的結構安全帶來威脅。

除了設計時，設計人員可能對建筑結構的設計出現問題之外，對建筑外觀的設計師在國內市場也是很少的，鋼結構建筑在設計時首先要考慮的是建筑的外觀和帶來的經濟效益。我國的設計師在針對鋼結構建筑進行設計時往往會參考大量的國外建筑的范例，國外的鋼結構建筑往往對于建筑的經濟效益的考慮不多，盲目學習國外的建筑風格和設計，有可能會損害國家和建設部門的經濟利益。

同時，建筑項目的設計一般通過外包來完成。承接單位和設計單位的分包，在很大程度上降低了設計的深度，甚至有些設計方案不能滿足原設計的要求，例如柱腳設計的錯誤。埋入式、外包式、外露式是柱腳設計的主要類型，外露式主要在民宅中應用，底板的彈性和塑性變形決定了柱腳的剛度，所以底板出現變形就會造成鋼結構的變形，設計人員如果不充分考慮這些問題，不進行內力分析，預留位移角限度值，一旦出現地震災害時，就很容易破壞柱腳節點，損壞建筑物。

3 鋼結構建筑在設計之中應該采取的改進措施

3.1 規范化建筑的設計

在建筑的施工過程之中，監理人員要對設計人員的設計圖紙進行足夠的核查，以確定設計符合工程的基本要求，并且其設計結構沒有安全上的風險。同時，施工之中要加強對設計人員的工作進度的協調管理，在工程施工前應先對管理人員進行鋼結構的基本知識的教育，樹立設計管理人員的質量意識。

設計人員應該對鋼結構自身的的設計上的特殊性有足夠的了解，對于其在建筑的設計上的特點必須有足夠的了解，才能滿足建筑設計的安全性要求。同時，在設計完成之后，相關部門必須對所涉及的結構畸形審查，以便于了解設計的安全性，并且檢驗在相關的建筑規定下，設計是否可以滿足建設的要求。除了對于施工現場的基層生產人員的管理和監理制度之外，建筑工程之中的監理人員對于建設工程項目的高質量完成有非常大的作用，因此，監理單位的人員應當具有較高的監理技術、協調能力和足夠的管理經驗，因此，在監理制度的改革和完善之中，政府和企業等部門應該監理完善的監理工作制度和監理人員培訓制度，對監理人員的工作水平進行提高。只有這樣才可以是監理人員具有更加專業的技術知識，更為廣泛的管理只是和更高的自身素質，更好地服務于建筑行業客戶。

3.2 組織針對設計人員的專業培訓

設計人員人員作為我國建筑工程建設的核心人員，必須做到對于鋼結構建筑的特點有著足夠的了解，同時，可以滿足建設方的要求的同時，對建筑安全的把控。因此，基層的設計人員應當進行鋼鐵知識的教育和相關建筑政策的專業學習。

在提高自身科學素養的同時，設計人員也要提高自己的科學知識的掌握。設計人員作為工程建設的設計者，自身需要具備先進的鋼結構設計管理方面的專業知識和基本素養，因此，在工程的實踐之中，國家建筑部門應該對基層人員進行必要的科學與管理知識的培訓，定期組織對先進事跡和先進知識的學習與講座，多進行基層干部之間的學習經驗研討，以便于促進基層設計人員的學習積極性。建筑部門還應該針對基層人員進行充分的調查和分析，以針對性的選擇適當的教學途徑，提高基層人員的素質。

有條件的單位還應該選派具有較好專業知識以及管理能力的基層人員赴先進院校研修，學習關于鋼結構建筑設計的先進經驗，從而更好地服務于我國的鋼結構建筑的施工設計。然而，不管是哪一種培訓方式，其根本目的是不變的，旨在建筑施工的全過程中，負責工程管理的各級干部能夠較好的勝任工作崗位，領導施工人員做出良好的工作業績。

我國工程管理工作基本領導隊伍還要努力提高自身在建筑施工設計方面的理論素質，加強自身的職業道德建設，轉變傳統的施工管理思路，運用科學發展觀指導自身的實際工作，在工程管理工作中充分的體現可持續發展精神，促進我國鋼結構建筑早日邁進可持續發展道路。

3.3 從實際出發優化鋼結構的設計

在我國的鋼結構的設計之中，建設部門既對鋼結構外觀有新穎的要求，又對其經濟效益有著期待，再加上我國在鋼結構建筑上的發展并不如國外發達國家，因此，在我國的鋼結構建設之中，設計人員應該重視建筑的經濟效益，在進行新潮設計的同時，也應該考慮建筑的實際建設成本，設計要從建筑的實際出發，考慮建筑的安全性和居民的舒適性，不可以僅僅考慮外觀二忽視建筑的實際用途。

同時，在鋼結構建筑的設計之中，設計人員要對鋼結構的實際缺點有所了解，鋼結構建筑受到溫度的影響較大，因此，在鋼結構建筑的設計之中，設計人員應該注意建筑的用途，假如建筑是作為高溫環境的廠房，那么高溫很可能造成鋼結構的結構破壞，影響建筑的安全。

4 結語

鋼結構建筑的推廣和設計的開展對促進我國建筑事業的發展建設具有非常重要的作用，施工管理需要將建筑設計建設的各種人力、物力、財力資源進行有效地整合，是一項系統而且相對復雜的管理工作。保證鋼結構建筑設計的科學化、規范化以及標準化，實現現代鋼結構建筑行業的健康、穩定、可持續發展。

[1]陳超.多層鋼結構住宅的結構設計要點分析[J].門窗,2014(3).

[2]劉琳.關于鋼結構設計要點的思考[J].民營科技,2011(11).