鋼結構設計及施工圖問題探析

牛 吉

（山西大同大學建筑與測繪工程學院， 山西 大同 037000）

鋼結構具有重量輕、抗震性能好、工期短、工業化程度高、外形美觀等諸多優點。隨著我國經濟不斷發展，鋼結構也迎來新的發展契機。但是鋼結構工程在我國發展時間較短，在鋼結構工程施工監管過程中，需要對施工過程進行監督檢查，從而保證鋼結構工程質量。

1 鋼結構的概念與優缺點

1.1 鋼結構概念

鋼結構就是將鋼材作為主要材料，然后由鋼柱、鋼梁等多個構建組成。部件之間需要用螺栓、鉚釘、焊縫等進行連接，這是目前最主要的建筑結構，也是較為普遍的建筑工程形式。中國是世界上最早運用鐵來制造承重框架的國家，早在秦朝時期，鐵就作為簡單承重框架出現在日常生活中，而西方發達國家是在17世紀開始利用鐵。

1.2 鋼結構優勢

目前來看，最主要的建筑結構是由鋼材制作而成。鋼材具有自重輕、強度高、可塑性大、變形能力強等多個優勢，所以鋼材在建造超高、超重、大跨度的建筑物最為適合。

1.2.1 材料強度高

與混凝土、木材相比，鋼材的密度與屈服強度都較小，因此在同受力條件下鋼材自重輕、截面小，易于安裝與運輸，并且適用于建造超高、超重、大跨度建筑物。

1.2.2 可塑性高

鋼材具有很好的抗震作用。鋼材內部組織結構決定了鋼材承受沖擊力與動力荷載，鋼材內部組織結構均勻，與各向同性勻質體類似。并且鋼材在實際應用過程中符合計算機理論，所以具有超高可靠性。

1.2.3 機械化程度高

鋼結構構件有利于工地拼接與工廠制造，工廠在制造鋼結構構件時，由于機械化水平較高，所以制造出的成品精度高、工地拼接速度快、生產效率高等。因此，鋼結構成為工業化程度最高的一種結構。

1.2.4 密封性好

將鋼結構進行焊接處理可以做到完全密封的狀態，因此可以將鋼結構看作具有氣密性、水密性高的高壓容器，這也是鋼結構用在大型油池、壓力管道的重要原因。

1.2.5 耐熱性強

鋼結構自身性質受到外來溫度影響較小，當溫度處于 150攝氏度以下時，鋼材性質變化小。因此，鋼結構適用于高溫車間。但是當表面受熱溫度達到 150攝氏度左右時，應該采用隔熱板對其進行保護處理。

1.3 鋼結構的缺點

1.3.1 抗腐蝕性差

在一些潮濕和腐蝕性高的環境中，鋼結構很容易生銹。所以為了避免這個現象，需要對鋼結構進行定期除銹、播鋅和定期養護等。在海洋平臺上所用到的鋼材，可以采取“鋅塊陽極保護”等一些特殊手段防止其受到腐蝕。

1.3.2 不耐火

鋼結構可以在高溫下正常工作，但是當溫度過高后，鋼材的輕度基本為0。所以，在有放火需求的建筑中，必須采用耐火材料對其進行加工和保護，這樣才能提高耐火等級。

2 鋼結構設計存在的問題

2.1 鋼結構設計質量差

對鋼結構進行設計通常會耗費大量的財力，并且設計任務也十分繁重，不僅需要耗費較多的人力財力物力之外，還需要消耗較多時間。通常設計院提出對鋼結構進行設計往往不被接受。許多設計單位認為鋼結構設計過程過于復雜，就將這類設計進行外包。由于市場上各設計單位設計水平與質量層次不齊，這就導致鋼結構設計上出現很多問題。各設計單位在項目外包后，對項目監管不到位，就會出現不合格的鋼結構建筑，為未來留下極大隱患。

2.2 設計圖紙缺乏深度

承包單位和設計單位對鋼結構設計進行外包，這就很大程度上降低了鋼結構的深度與專業性，有的設計公司只為了趕工期而對鋼結構設計方案不重視，導致背離原設計的要求。最為常見的幾種分別是外露式、外包式、埋入式。外露式常用于民宅中，底板的可塑性與彈性決定了柱腳高度，所以柱腳決定鋼結構的狀態。但是設計人員在設計過程中，往往會忽視這方面問題，最終為日后發生危險埋下隱患。

2.3 設計過程中盲目模仿

在對鋼結構進行設計時，各設計單位都對自己的鋼結構設計有一定側重點，并且不同地區側重點也有所不同。比如，在我國鋼結構設計通常將經濟性放在首位，而發達國家更注重鋼結構設計的質量。但是從調查結果來看，我國很多設計單位在設計過程中，只會盲目模仿外國設計方案，最終出現弄巧成拙的后果。并且在設計過程中，經常會忽視對設計方案進行改進與創新，最終就會導致設計出的鋼結構建筑出現千篇一律情況。

3 針對鋼結構設計存在問題的解決措施

3.1 優化鋼結構設計

在對鋼結構進行設計過程中，必須考慮到鋼結構自身穩定性、單個鋼構件穩定性。由于鋼結構自身具有塑形、韌性好、強度高等諸多特點，其構建界面通常需要肢寬壁薄。所以在對鋼結構進行設計時，需要選定好鋼結構截面具體尺寸，這往往不是由鋼材的強度所決定的，是由該結構的穩定性、抗疲勞程度等所控制的。所以，鋼結構工程進行設計時，需要注意鋼結構的各項系數與穩定值以及風荷載標準值等，并且還要考慮當地施工實際情況，包括施工場地、對構件的運輸、加工、吊裝等具體情況進行考察，在此基礎上對設計圖紙進行優化。

當工程整體設計方案確定以后，需要建立完善的受力體系，這是鋼結構設計的重點部分。鋼結構因其強度高，桿件截面小，多用于工廠化生產、現場組裝等。因此，在設計布局方面要對其進行完善，將各節點連接構造更加緊密，從而保證整個受力體系更為穩定。

3.2 提高鋼結構設計的可行性

在鋼結構設計施工中，往往會遇到穩定性問題，這也是鋼結構設計中最需要解決的問題。一旦鋼結構出現問題，那么就會造成巨大的經濟損失以及人員傷亡。所以，在對鋼結構進行設計時，需要把握好鋼結構穩定性問題。目前來看，絕大多數鋼結構出現穩定性問題時，通常是因為設計者對鋼結構設計的經驗不足，導致其設計出現薄弱部位。為了避免這類現象再次發生，需要在設計中明確鋼結構穩定的基本理論，從而解決鋼結構穩定問題。

3.3 優化設計圖紙

設計人員在對鋼結構進行設計時，必須要遵循工程設計各項規定，對建筑中可能涉及到的具體項目及相應參數進行詳細標注，盡可能在圖紙上全部表現出來。在圖紙設計完工，設計人員需要對設計圖紙進行嚴格審查，對發現問題的地方進行及時修改。

4 結束語

綜上所述，在設計鋼結構時，仍存在不少問題急需解決，所以在實際工程中，我們應該不斷總結自身不足，學習國外先進設計技術，對我國鋼結構設計進行改進，使我國鋼結構問題得到解決。

[1]陳才堡. 施工圖審查工作中發現的混凝土結構設計中的主要問題[A]. 中國建設科技集團股份有限公司、中國建筑科學研究院、中國土木工程學會、《建筑結構》雜志社.第五屆全國建筑結構技術交流會論文集[C].中國建設科技集團股份有限公司、中國建筑科學研究院、中國土木工程學會、《建筑結構》雜志社:,2015:4.

[2]周廉紅. 鋼結構設計施工中若干問題剖析[N]. 建筑時報,2012-03-08(006).

[3]沙欣,叢朝暉,羅恕.建筑結構設計施工圖中應注意的一些問題[J].遼寧建材,2005(05):58-59.

[4]丁蕓孫.網(殼)架及輕鋼結構設計、施工及檢驗的有關問題探討(下)[J].空間結構,2004(02):55-64.

[5]丁蕓孫.網(殼)架及輕鋼結構設計、施工及檢驗的有關問題探討(上)[J].空間結構,2004(01):31-40.

[6]王允鍔.建筑結構設計施工圖中一些問題的剖析[J].建筑結構,2002(11):36-41+46.