鋼結構工業建筑設計應用中的問題探討

萬 輝

長嶺煉化岳陽工程設計有限公司 湖南 岳陽 414000

1 鋼結構工業建筑設計中存在的問題

1.1 耐火設計不足

鋼結構在外部環境溫度超過250℃時，材質發生較大變化：其剛度可下降約20%，強度更是下降60%之多，還會發生藍脆和徐變現象。當環境溫度一旦超過550℃時，鋼材進入塑性狀態不能繼續承載，鋼材強度幾乎為零。其在建筑物中的穩固作用也完全消失。盡管如此，目前很多鋼結構建筑在設計過程中，仍然沒有對該問題引起足夠的重視，建筑設計中對消防設施設備的配備遠遠達不到實際需求，一旦發生火災，整個鋼結構建筑會因為消防力量不足而遭受嚴重損毀。

1.2 防腐設計不力

鋼鐵暴露在有氧環境下，很容易發生氧化銹蝕，其綜合性能隨銹蝕程度的加深而不斷下降。因此，作為建筑物的骨架結構，鋼結構的防銹蝕設計是一個非常重要的課題。當前鋼結構建筑設計人員對這一問題仍然沒有給予足夠的重視。因鋼結構銹蝕導致建筑物主體壽命未達預期的實例比比皆是。甚至，由于鋼結構主體防腐設計不充分，導致意外力引發的建筑物主體倒塌，造成人員財產損失的情況也偶有發生。

1.3 立面設計單調

鋼結構良好的剛度和強度性能，很好的滿足了工業建筑物對于更大的梁體跨度、更寬敞的內部空間的需求。但從另一個角度看，由于受力結構性能的束縛，鋼結構在塑型設計方面還無法對鋼筋混凝土建筑形成比較優勢，鋼結構工業建筑在立面的多樣化設計過程中受到根本性的制約，很難塑造比其它結構建筑更加靈活多變的立面造型，導致鋼結構建筑物外觀千篇一律，缺少個性。

2 鋼結構在工業建筑應用中存在的問題

2.1 市場偏好導致技術落后

多年來，人們對于鋼筋混凝土建筑物的穩定性和堅固性能的信賴，先入為主的因素，使更多的工程人員和用戶在考慮采用何種建筑材料時，更加傾向于鋼筋混凝土，而非鋼結構。人們的這種偏好對鋼結構工業建筑的發展造成了很大程度的制約。由于市場的不足，導致鋼結構設計在研發投入領域捉襟見肘，與鋼筋混凝土建筑設計領域相比，鋼結構工業建筑設計領域在設計師的培養、設計軟件的開發、設計標準規范的建立完善等方面差距較大，而且進展緩慢。很多鋼結構工業建筑設計、施工等方面的問題無法短期內得到很好的解決。

2.2 發展瓶頸制約價值體現

據有關調查統計數據，我國在鋼結構工業建筑的市場接受度以及技術研究等方面與西方發達國家差距較大，尤其是鋼結構工業建筑的設計理念和工程技術水平方面更是遠遠落后。一方面是市場的拓展不力，一方面是相關企業對鋼結構建筑研發投入、人才培養、產品創新的積極性不足，鋼結構在工業建筑中的應用與發展遭遇了難以突破的瓶頸。并且，鋼結構工業建筑設計人員對于材料與施工方法并沒有進行新的研究與改進，只是依照傳統的方法與措施，依靠工作經驗，進行工程建設。因此，在建筑方面始終沒有顯示出工業鋼結構的設計作用價值。

3 工業建筑中設計應用鋼結構的優化措施

3． 1方案設計環節

工程設計人員以及工程技術人員應堅持統籌協調、通力合作、密切配合，對工業建筑設計前期的考察調研工作給予足夠的重視：務必全面系統的掌握建筑施工地區的地理環境、氣候條件，因地制宜的選取合適的鋼結構材料，科學合理的選擇施工設備，周密嚴謹的論證最佳施工工藝。同時在組織建筑施工的各個環節做好與工程人員的技術交流，充分聽取一線人員的意見建議，確保設計符合建筑行業規范和技術標準，避免工程實施過程中出現不必要返工和材料浪費，從而提高鋼結構工業建筑設計方案的經濟性和可操作性。

3． 2工程實施環節

3.2.1 提高地腳螺栓連接精度

在工程實踐過程中，工程技術人員以及具體操作實施人員，應當積極轉變粗放式的、經驗式的落后施工理念，堅持具體問題具體對待。尤其是要緊緊圍繞地腳螺栓的連接精度做好文章，從而有效增強鋼結構的受力穩固性，使鋼結構工業建筑的安全性得到有效支撐，建筑物的使用壽命得到有效保障。在提高地腳螺栓連接精度的過程中，必須以提高地腳螺栓連接的穩固可靠為前提，從預埋精度開始做好籌劃，提前做好地腳螺栓安裝的前期基礎準備工作，為提高連接精度打好基礎。在連接施工中要十分注重細節，例如，地腳螺栓中心線的選取要嚴謹、有數據支撐；柱腳剪刀孔要保持整潔，防止影響精度；鋼柱就位后標高固定螺母要進行反復的精調等等。

3.2.2 確保梁柱安裝的可靠性

鋼結構工業建筑的梁柱構成復雜，為確保建筑物整體的穩定性，梁柱安裝過程中，必須做好各個環節的協調工作，嚴格遵守設計方案中的相關數據標準，將各個構件的安裝誤差控制在允許范圍內。在精度控制過程中，注重發揮墊板的作用，通過高強度的地腳螺栓或焊接工藝，實現鋼結構整體梁柱無論橫向還是豎向都能滿足設計方案的穩固性要求，從而保證鋼結構工業建筑整體施工指標符合設計規范標準。此外，工業建筑鋼結構的梁柱要重視隔熱及防火設計，盡量選擇耐熱性良好的施工材料確保防火層厚度不得低于規范標準。

結語：綜上所述，與傳統的鋼筋混凝土結構建筑相比，盡管鋼結構在工業建筑中具備很強的優勢，如與節能環保要求契合度更高、工程整體造價相對較低等特有的優勢。但是受到當前各種各樣的客觀和主觀因素，如市場接受程度相對較低、工程設計環節不合理、施工管理不正規、配套規范不達標等不利影響，鋼結構工業建筑在我國的發展還有很多工作要做。需要設計人員、工程人員共同努力，不斷提升鋼結構工業建筑設計領域在設計軟件、設計規范、施工的標準化建設以及工程項目管理等方面的水平。