基于建筑鋼結構優化設計策略分析

黃曉亮

摘 要：當前工業建筑中采用鋼結構較為常見，鋼結構不僅材料能夠循環使用，而且能夠有效地滿足跨度和超高度的要求，實現建筑功能化與一體化，有效地降低施工成本。但在當前建筑鋼結構應用過程中，由于設計方面還存在一些不足之處，因此需要進一步對建筑鋼結構的設計進行優化，確保鋼結構在應用過程中更具實用性，充分地發揮出鋼結構的優勢。

關鍵詞：建筑鋼結構 設計 問題 優化策略

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0150-02

在建筑鋼結構設計方案中，需要確保結構方案的合理性，既要對結構剛度均勻分配，增強結構的抗側力性能，同時還要考慮鋼結構節點設計的合理性，以此來提高鋼結構建筑的安全性。因此在鋼結構具體的應用過程中，需要進一步對其設計進行優化，從而全面提高鋼結構工程的質量。

1 建筑鋼結構設計中存在的主要問題

1.1 構件設計方面的問題

鋼結構設計中需要確保構件材料的高質量。但在實際設計中，部分設計人員過于追求設計的高標性，一味地增加安全等級，這就導致在實際設計中結構構件主次不分，構件取值缺乏科學性，這就導致鋼結構整體質量降低。另外，還有一些設計人員在具體設計過程中，不對焊縫等級進行區分，全部采用一級全溶透焊縫，并全部選取最高級的鋼材，在沒有掌握焊接殘余應力分布規律的情況下提出消除焊接殘余應力，從而導致鋼結構構件設計缺乏合理性。

1.2 結構穩定性方面的問題

在建筑鋼結構設計中需要強調其穩定性，但部分設計人員由于自身經驗不足，在設計時往往忽略了穩定性的要求，導致鋼結構失穩問題頻繁發生，這對整體工程的質量帶來了較大的影響。特別是當前各種新型建筑材料不斷在市場上涌現，這更增加了鋼結構設計的難度，在設計時對結構穩定性的把握更為復雜，一旦達不到標準的要求，必然會對建筑工程質量安全埋下隱患。

1.3 防火防腐方面的問題

由于鋼結構自身不具有防腐性，在使用過程中，當外部環境具有侵蝕性時，鋼結構不僅會受到腐蝕，同時還要影響其耐久性，嚴重時甚至會引起倒塌。這就需要設計人員在設計時要重視鋼結構的防火和防腐問題的處理。當前對鋼結構進行涂料防腐時多以機械除銹和手工除銹為主，而且經過處理的構件表面要做到清潔無垢。鍍鋅構件需要利用酸洗方法來除銹，使其露出金屬色澤。具體防火防腐設計時需要嚴格按照相關規范要求進行，對于采用的防火防腐涂料要詳細說明。

2 優化現階段鋼結構建筑設計的策略

2.1 提高建筑結構基礎設計的質量

在建筑鋼結構設計中，地基和基礎設計時需要遵循科學、安全和合理的原則，在具體設計過程中，設計人員需要綜合考慮各方面因素，不僅要認真勘察現場地質情況，還要根據勘察到的結果作為基礎和上部結構設計的重要依據。套用基礎設計公式和地基所容許的承載力值進行荷載計算，并遵循規范標準來對地基容許承載力值進行修正。在具體設計過程中，設計人員在承載力計算時，還要考慮到不同土質的特點。在基礎設計計算過程中，不僅要嚴格按照設計規范要求進行，同時還要采用分析法來進行計算，盡可能地控制好計算的誤差，全面提高建筑結構基礎設計的質量。

2.2 注重上部結構設計

在鋼結構建筑中，通常會采用框架剪力墻結構，但在對剪力墻布置或是控制單肢剛度方面通常會存在一些問題，影響到梁板等構件的設計質量，一旦有集中應力破壞問題發生，則會帶來嚴重的后果。因此，在具體設計時需要針對此類問題進行重視，對于采用第一級別剪力墻時，則需要保證其墻肢數不能小于4，這樣可以有效地分散應力。同時還要嚴格遵守框架結構多層設防原則，以此來強化剪力墻防御能力，有效地抵抗外來的破壞力。另外，在剪力墻梁和柱設計時，需要遵循強柱弱梁及強剪弱彎的原則。

2.3 強柱弱梁和強剪弱彎的結構設計

強柱弱梁和強剪弱彎設計方法具有一定的優勢，但在具體設計時也具有一定的難度，并在實踐過程中其功效也較難發揮出來。特別是當前我國將輕度震級的地震作為主要防范內容，這就導致當出現較大震級地震時，結構中梁柱的穩定性必然會受到影響，這其中無法保證先倒梁后塌柱。因此在實際設計過程中，則需要與我國實際情況有效結合，進一步對抗震設計規范進行完善，從而有效地促使強柱弱梁和強剪弱彎設計的實現。

2.4 注重鋼結構的防護性

在鋼結構設計過程中，鋼材料的防護是其中非常重要的一項內容，主要體現在材料的防腐蝕和隔熱兩個方面。但部分設計人員在鋼結構應用過程中，往往過于強化鋼材的硬度和抗壓力度，對材料的防腐蝕和隔熱性能并不重視。而且針對鋼結構的抗腐蝕和隔熱方面也沒有明確的標準，這就導致鋼結構建設在使用過程中受外部環境侵蝕影響較大，影響了鋼結構建筑的使用壽命。針對這種情況，需要加快對鋼材抗腐蝕度以文件的方式明確下來，并對鋼結構埋于地下的部分要采取適當的保護措施，以此來提高其抗腐蝕性。另外，鋼材料在生產過程中要通過耐火測試。

2.5 注重鋼結構的抗震性設計

我國幅員遼闊，各地地殼活躍程度存在較大差別，這也導致各地地震發生時地震強度也會存在一定的差異。我國建筑建設過程中，為了能夠有效地降低地震發生時帶來的破壞性，對于混凝土結構的建筑在地震活躍地區和穩定地區都具有明確的抗震等級要求。鋼結構由于自身具有較高的硬度，同時還具備一定的抗震能力，因此鋼結構建筑并沒有明確的等級區別。在具體設計過程中需要針對鋼結構材料自身的結構形式、所能承受的地震強度及材料自身的特點進行綜合考慮，并以此為依據來設計不同的鋼結構類型，從而達到不同程度的抗震效果。

2.6 承重墻結構的設計

鋼結構的平面結構為矩形，因而在設計時的縱向剛度要大于橫向的，這就要求必須要有足夠的橫墻，才能有效保證建筑結構的抗震性能。從地震災害可知，墻體一般都是剪切破壞。因此，在進行建筑設計時，必須要提高建筑的抗剪強度，以提升橫墻的抗震能力。要提高建筑的抗剪強度，就要求提高材料的強度等級，并增加橫墻的軸壓力，因此需要將橫墻盡量成為承重與隔斷相結合的墻體。當建設中的房間比較大時，設有沿進深方向的梁應支撐在縱墻上，以使縱墻承重。同時，建筑樓板應沿縱向擱置，因此形成橫墻承重，再加上縱墻因存在軸壓力而增加其抗剪能力。此外還應注意挑梁變形問題，因為鋼筋混凝土結構有著較大的局部受力，那么就會有挑梁變形問題的出現。針對這種情況，就可以將構造柱設置于懸挑的挑梁端頭，構造柱就可以有效連接每層的挑梁。通過這樣的結構設計方式就可以將挑梁變形問題給有效消除掉。因為即使有過大的受力集中于局部位置，在挑梁的作用下也可以向其他各層結構中傳遞，這樣就可以對壓力進行有效的分散。

3 結語

當前鋼結構在現代建筑中得以廣泛應用，這就需要做好建筑鋼結構優化設計工作。建筑鋼結構設計具有復雜性和系統性，在具體設計過程中需要對設計要點進行準確把控，同時還要不斷對設計方法進行改進和創新，全面提高鋼結構設計的水平。另外，作為鋼結構設計人員，需要在實踐工作中不斷積累經驗，這樣才能提高鋼結構建筑設計的科學化、規范化和標準化程度，更好地推動鋼結構建筑行業的健康、持續發展。

參考文獻

[1] 張文娟，劉瀾.分析建筑鋼結構涂料防腐設計要點[J].祖國，2016（20）：103.

[2] 田璽.對建筑鋼結構設計施工與質量控制的分析探討[J].工程技術：全文版，2016（11）：120.

[3] 薛登斌.建筑鋼結構設計中應注意的問題及相關技術[J].江西建材，2016（12）：39.endprint