基于鋼結構房屋結構設計中常見問題的研究

韓少春

溫州市城市規劃設計研究院，浙江溫州 325000

建筑是文化的一個重要表現形式，不僅代表著中華文化的源遠流長的歷史性，還代表著中華文化博大精深的延展性。無論是歷史還是現在，一個建筑對于一個人和一個國家都有個著傳承意義，而一個好的建筑和房屋結構既可以為人類造福，也能夠為國家的經濟帶來新鮮的活力。

1 鋼材簡要概述

鋼，是對含碳量質量百分比介于0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統稱。鋼的化學成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼，在實際生產中，鋼往往根據用途的不同含有不同的合金元素，比如：錳、鎳、釩等。人類對鋼的應用和研究歷史相當悠久，但是直到19世紀貝氏煉鋼法發明之前，鋼的制取都是一項高成本低效率的工作。如今，鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業、制造業和人們日常生活中不可或缺的成分，可以說鋼是現代社會的物質基礎。

2 鋼材作為建筑材料的優勢

相對于整體性好、可模性好、耐久性和耐火性好、工程造價和維護費用低的混凝土而言，鋼的強度高、塑性及韌性好、耐沖擊、性能可靠、易于加工成板材、型材和線材，有良好的焊接和鉚接性能，被建筑行業不斷使用。

（1）鋼材較其他材料具有體積小，質量小的優勢，這不僅可以極大地降低建筑所用資金，還可以利用較小的空間創造更大的價值，節省了占地和原料消耗。

（2）鋼材較其他建筑材料具有更強大的抗壓性，由于它的強度大且韌性好，可以抵抗住別的材料不能承受的正負向擠壓的同時還能夠根據需要變換成不同的形式，使得建筑過程中材料間貼合性更好，更具有視覺效果。

（3）鋼材如果真正使用到建筑物材料之中，那么對于整個建筑的抗震性能的提高也有著極大的幫助，使得房屋的安全性也隨之提高，更促進了建筑業的經濟發展。

3 鋼結構在房屋結構中的建造優勢

3.1 材料強度高，自身重量輕

鋼材強度較高，與混凝土和木材相比，其密度與屈服強度的比值相對較低，因而在同樣受力條件下鋼結構的構件截面小，自重輕，便于運輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結構。

3.2 鋼材韌性、塑性好、材質均勻、結構可靠性高

抗震性能較好，可以抵御較大的超負荷承重。由于鋼結構內部均勻，使得鋼結構的房屋更加穩固，內部致密而不易有縫隙，讓各處的銜接都是恰到好處。

3.3 鋼結構制造安裝機械化程度高

由于鋼結構它具有可塑性強的特點，所以使得許多的工廠制造、機械化管理制造都需要它的出現，由它參與的機械行為，制出的零件更加具有可用性，同時，它幫助工廠提升機械化效率，提升工廠工作速度，大大縮短了機械工期，對盈利和國家經濟的帶動起到一定作用。

3.4 鋼結構密封性能好

由于鋼結構致密性好，保證在用作建筑材料的過程中始終處于密封狀態，所以它是一種制造高壓容器和大型的壓力型運油設備的重要材料。

4 房屋結構建造中容易遇到的問題

4.1 鋼結構運用到建筑材料中的前期問題

一個房屋、一個建筑在建立之初都是要考察附近土地的土質情況和地下結構的，沒有一座建筑是設計師隨心所欲的建造，當然，肆意妄為的建造根本不可能立世。在這一部分容易出現的問題是，真正的設計者不能夠在施工之前確定大范圍的土地基礎，對地質勘察不夠仔細，使得地基及基礎設置出現不和諧、不貼合的問題，這樣不僅對于房屋本身的安全性造成影響，還使整體建筑所帶來的效益極大的降低。現在我國的大部分建筑都為獨立地基，如果對建筑的地基認識考察不準確，就會使整個房屋結構變得不穩固。

4.2 建筑的框架結構存在問題

框架建筑是指由框架、墻板、樓板組成的建筑。它的基本特征是由柱、梁和樓板承重，墻板僅作為圍護和分隔空間的構件。框架之間的墻叫填充墻，不承重。由輕型墻板作為圍護與分隔構件的叫框架輕板建筑。

在一個房屋的建造過程中，框架結構就好比一個人的骨架，如果骨架堅挺硬朗，那么整個人都是神清氣爽、蓬勃生輝；倘若一個人沒有穩固的骨架作為承載肉體的筋骨，那么他也不能成為一個人。用在房屋建造當中最恰當不過，現在的房屋結構中，許多人不能把縱向框架和橫向框架合理的一起關注和保障，導致配筋配置不均，更有的時候，承重柱截面高度設計不合理，使得框架橫縱貼合度低，使得整個房屋結構存在嚴重的質量問題。

4.3 鋼結構的穩定性問題

雖然鋼的耐火性和耐熱性良好，但是它仍存在一定的穩定性問題。在房屋結構的設計和建造過程中，房屋設計結構的負荷程度和其是否因外力而變形成為建筑工程師重點所關注的問題。在普通的房屋建造過程中，工程師應該多注意鋼結構的穩定性問題，因為一旦在此過程中出現了因沒有關注到鋼的切合度而導致的不穩定的問題，那么不僅僅會造成一個建筑工程財產的損失，嚴重時還會造成大量的工人和從業人員失去生命。

一個房屋建造的好壞，很大程度上取決于它是否可以安全的存在著并給社會帶來一定的效益。當建筑工程師準備施工之前，是會按照自己腦內所想的比例構建一定的縮小版模型的，但是由于現實和理想有所差距，所以在模型的濃縮之中有許多看不到的狹小問題沒有被發現，致使真正的構造出房屋之后，許多細節之處暴露缺點，俗話說：“細節決定成敗”，雖然可能只是框架的不穩定，雖然只是某個環節少了一個極小的步驟，但是都有可能造成房屋穩定性的大打折扣，可以說，這是建筑行業面臨的極為重大的問題。

4.4 鋼結構防護方面問題

鋼材料在防護作用的時候，還會衍生出更加令人耳目一新的新特性，諸如防腐蝕和耐熱性衍生出的隔熱能力，但是這些能力往往被建筑工程師所忽視，他們在建造過程中更注重它的高強度測試，看它是否可以最大程度的承重，以及看鋼材料是否可以更節省的達到目的。正是這些關注點的不到位不全面，使得鋼材料的下半部分在進入土地之后，由于土壤的酸性不一，使得鋼材料很快就發生了腐蝕的嚴重問題，造成整個房屋結構的破壞。

4.5 鋼材料的抗震性問題探討

鋼具有耐沖擊、高強度的特性，為它能夠在“抗震”環節獨樹一幟創立了條件。但是雖然其內部有這樣的優勢，它也只是局限于在正常的年月，風平浪靜世界靜好的狀態下。一旦遭遇地震，誰也不能保證它可以救人于水火之中。但凡有一些地理知識儲備的人都知道，在我國有許多個地殼活躍區，那些地區的土壤結構相對于其他地區無疑是松動的，所以這就造成不同地區要有不一樣的房屋構造。由于鋼材料本身的特性明顯，造成國家在規定其抗震等級之時沒有明確的說明，這也是為什么在早年，唐山大地震時很多房屋倒塌的原因，由于內部結構不結實，工程師管理和預計不到位，造成大地震面前輕松就被擊垮，足以見得這個問題在房屋建造中的嚴重性。

4.6 建筑工程師和施工者層面的問題

建筑工程師自身能力不足，在進行設計時沒有進行準確的估測和預算，造成整個施工過程出現問題。有些施工者在建造的過程偷奸耍滑，做出“豆腐渣”工程，在鋼材料的選取過程中出現疏漏，為了賺取暴利而選擇質量更差的別的材料進行替代，是非常嚴肅的問題。

5 結語

房屋是人們身體的港灣也是人們靈魂的安居之地，房屋的安全和穩定不僅可以保障人類居住的安全性，還可以讓人類更有歸屬感。所以希望工程師可以在以后的設計過程中不斷提升自我的科學文化水平，平時進行經驗的積累，使得最后的設計一步到位；施工者提升思想道德修養，用真誠的心對待工作，從根源出為廣大人民提供基本的安全保障。希望相關人員可以仔細研究鋼材料的特性和基本優勢，合理利用其優勢的同時，注意到穩定性、保護性、抗震性等基本問題，在實踐中不斷優化鋼材料的弊端，想方設法縮小其所帶來的問題，把它的優勢進一步展現，問題進一步解決。

[1] 王青.鋼結構房屋結構設計中常見問題研究[J].江西建材，2016（14）：15，19.

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