鋼結構設計中存在的問題及解決措施

黃曉妹

摘要：在建筑結構具體設計中，因為結構設計、建筑設計一直屬于相輔相成關系，無論何種環節出現失誤，均會對建筑整體設計效果造成不利影響，所以設計人員實際結構設計中，應對建筑設計給予高度關注，并對結構設計影響因素進行全面考慮，只有科學制定問題解決措施，才能確保建筑的結構設計效果的提升，促使建筑質量得到全面提高的同時，為后期更好投入使用奠定良好基礎。

關鍵詞：鋼結構；設計；存在問題；解決措施

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0094—02

引言

在我國經濟和科技快速發展下，對于混凝土結構而言，由于其難以更好滿足建筑多元化結構要求，而鋼結構以特殊建筑結構形式出現，其不僅可以改善混凝土結構中存在的不足，而且還具有施工周期短和構件較輕等特點，因此，鋼結構具有良好應用前景。然而，在進行鋼結構的設計時，仍然存在較多不足之處，促使其設計水平不斷下將。本文首先分析鋼結構，其次對鋼結構設計中存在的問題進行闡述，最后提出幾點解決措施，意在提升鋼結構整體設計質量。

1對鋼結構進行分析

所謂鋼結構主要是利用較為特殊的工藝方式，對各鑄件進行有效連接的形式，其具有一定環保性與規模化等特點，屬于較為理想的一種彈性體，比較符合工程力學相關基本假定。材料韌性與塑性相對比較良好，可以呈現較大的變形狀態，且承受荷載相對較高，使其具有良好應用前景。除此之外，對于我國新品種型鋼，例如：T形鋼和H型鋼（也可以將其稱之為寬翼緣型鋼），比較適用于超高層、大跨度的結構建筑中。

通過分析鋼結構特點發現，其主要表現為以下幾點：首先，結構構件相對較強，和鋼筋混凝土結構比較，鋼結構自重較輕，僅占30-50%左右，且在基礎和地基處理方面成本相對較低。其次，可以靈活開展結構的布置，其原因為：鋼材機構的整體組織比較均勻，同時具有一定強度和彈性模量。再次，施工周期較短，由于鋼結構屬于構件與配件組合而成，因此，其施工質量易于控制。最后，高經濟效益，鋼結構的構件主要是通過先進設備制造，具有運輸方便等優勢，其資金回報的速度也會相對較快。

2鋼結構設計中存在的問題

2.1設計標準和設計需求相偏離

在鋼結構的不斷應用下，其設計工作還存在較多問題，加之相關法律制度仍然比較落后，從而導致設計標準難以滿足設計實際需求，促使兩者逐漸出現偏離現狀。長此以往，兩者差距會不斷增加，進而產生法律漏洞，對最終設計結果造成不利影響，因此在對加強相關設計理念和設計技術時，還應將有關法規修改工作作為重點確保兩者呈現同步發展狀態。

2.2設計能力普遍較低

因為我國對于鋼結構設計的發展相對較晚，且缺少相關設計經驗，對于設計技術普遍出現生疏的狀態，所以在部分大型項目中，仍然選擇依賴國外設計，促使我國設計水平不斷下降。由于各地域的差異，設計人員并未對建筑環境進行全面了解，從而導致設計方案存在較多不合理、不科學，不僅會導致材料浪費，而且還可能難以達到預期設計需求，因此強化設計人員的設計能力至關重要。

2.3設計方案缺少實際性

部分設計人員經常以“埋頭設計”的方式完成鋼結構設計工作，僅考慮自身想法，并未深入施工現場進行勘察，導致設計缺少對施工現場和施工難度的分析，最終造成理論和實際的偏離，促使施工難度不斷增加，同時還會造成資源的不必要浪費。

3對鋼結構設計中問題進行解決的有效措施

3.1節點設計

在鋼結構的設計中，節點設計與構件設計同樣具有重要作用，需要設計人員對其給予高度關注。鋼結構進行節點設計時，其主要包括：柱節點與梁節點，柱帽節點和柱腳節點等，在開展節點設計工作中，應該保證節點具有安全性與可靠性，同時盡可能選擇穩定與簡單施工工藝進行，避免現場出現焊縫連接等問題。對于鋼節點方式而言，通常可將其按照傳統特征進行劃分，即剛性節點、鉸節點和半剛性的節點。其中剛性和鉸接節點相對而言，其受力性能和施工工藝的分析較為完善，因此兩種節點應用比較廣泛。通過相關研究發現，鉸節點施工比較簡單，但是其用鋼量相對較大，并不符合經濟最小化的目的；剛性節點的結構比較復雜，卻可以有效減少跨中彎矩，使其用鋼量得到明顯降低，具有較高經濟效益；半剛性節點的應用范圍較為小，主要是由于受力特性過于復雜化，經常需要反復試驗才能得出最終設計數據。

3.2樓梯設計

目前在對不同鋼結構的建筑樓梯進行設計時，主要是以鋼樓梯為主，其原因為：鋼樓梯具有較好傳音效果，但在住宅結構中其應用相對較少，通常是選擇混凝土等方式進行樓梯設計。在實際進行樓梯設計時，應對樓梯梁放置位置與處理進行合理分配，一般隋況下，如果采取梁與梁間的連接，其中被連接梁的承載能力會相對較大，使此梁極易出現局部失穩現象。鋼樓梯的設計標準：選擇6毫米厚度的鋼折板作為踏板，然后在其表面完成混凝土的澆筑工作，踏板兩側與樓梯斜梁（槽鋼）進行可靠連接。此設計方法通過40毫米的混凝土改善傳音問題，并將合金材質的樓梯扶手進行安裝，此種設計方法的施工相對比較簡便，值得相關設計人員的借鑒。

3.3衛生間與廚房設計

在進行鋼結構的設計時，衛生間與廚房的具體設計屬于主要環節之一，保證衛生間與廚房設計效果直接到鋼結構整體設計效果。由于鋼結構的材料其防腐能力普遍較弱，而衛生間與廚房卻是用水量最多區域，因此，在對其進行設計時，需要重點考慮防水效果。在建筑的其他結構中，防水設計方法主要包括：材料防水、結構防水兩種，由此得出，在進行鋼結構的設計時，結構防水整體效果會相對較好，而其他結構則應按照工程情況決定。

3.4強化設計人員自身能力

鋼結構的設計屬于多學科與復雜性工程，其設計種類相對較多，而對于設計人員而言，除了應對此專業相關知識進行全面掌握，還需具體了解鋼材材料和制作工藝等專業，基于此，設計人員需要積極和施工方或制作方等進行溝通，確保施工圖設計質量的提升，防止發生設計問題。設計人員通過先進技術的及時掌握，例如：BIM技術應用于圖紙表達和空間結構設計中所具有的優勢等，同時對自身力學基礎、手算能力進一步鞏固，才能作出更好的鋼結構設計方案，避免發生設計無法達到預期理想效果的情況。除此之外，設計人員在鋼結構的設計前期，應深入施工現場，具體了解設計需求后進行設計，可有效防止出現設計標準和設計需求相偏離的情況。

4結束語

在建筑行業中，鋼結構逐漸受到人們的廣泛認可與應用，促使鋼結構取得顯著發展。而對于鋼結構的設計人員而言，伴隨鋼結構相關建筑的不斷增加，需要做到與時俱進，不斷豐富自身鋼結構相關專業知識的學習，尤其是鋼結構的設計方面，針對設計為問題進行細致分析后，避免發生絲毫紕漏，進而保證鋼結構建筑具有一定的安全性、經濟性，為提升建筑整體質量做出重要貢獻。