鋼結構住宅建筑設計探討

李龍剛 薛騰

摘? ? 要：住宅建筑鋼結構占有很多的優勢，其具有較強的性能，重量相對較輕，強度較高，同時還具有一定的抗震能力。但是同時它也有不利的一面，像是鋼結構失穩造成安全事故的發生，嚴重阻礙工程進展，本文首先闡述了當前鋼結構設計中存在的問題，然后對鋼結構設計的問題解決措施進行了探討。希望能夠為相關人員提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：鋼結構;住宅建筑設計;問題;解決措施

1? 引言

在進行鋼結構設計的時候，必須要遵從設計原則，保證所設計的結構具有一定的規范性和合理性，既安全又可靠。另外所設計的結構設計需要滿足住宅建筑的實際需求，必須有較強的強度、穩定性以及持久的耐性。在設計的過程中還要能夠保證材料的節約，減輕鋼結構的重量。設計過程中還要注意盡量減少制造以及安裝時間，減少不必要的成本。只有這樣才能夠保證整體的住宅建筑質量。

2? 當前鋼結構設計中存在的問題

2.1? 鋼結構設計質量較低

進行鋼結構設計是一項極費時間和經歷的工作，此項工作回報較低，因此大部分正規設計機構不愿意單獨承接鋼結構的全部設計任務，而是將部分鋼結構設計任務轉交其他設計機構。這些機構大部分水平較低且未經國家認證。在鋼結構設計建模、鋼結構詳圖設計等方面存在很多的問題，由此造成住宅建筑物建設過程中及建成后因結構問題發生倒塌和損壞等事故。

2.2? 鋼結構設計較為簡單

目前住宅建筑物鋼結構設計大部分都比較簡單，在設計上缺乏深度。這一方面是因為部分設計機構在鋼結構設計上的專業水平較低，另一方面也是由于大多數設計院將鋼結構任務交給水平較低的設計人員，這些人員大多缺乏具體的項目經驗，只是依靠其所具備的專業知識，照搬規范程序進行設計。這樣設計出來的鋼結構工程可能與實際情況并不符合，會出現住宅建筑節點中全部使用全焊接節點和全栓接節點，忽略了設計所造成的住宅建筑結構不穩固等不安全因素。

2.3? 鋼結構設計方案不合理

我國鋼結構設計起步較晚，在很多時候使用的都是國外鋼結構設計方案，而沒有考慮到我國的現實實際，造成了鋼結構設計中很多不科學、不合理的地方，耗費了大量人力和財力。例如，在鋼結構設計中較為先進的美國就與我國國情不同，其鋼結構設計對于地震和風荷載的設計與我國規范不盡相同，如果照搬其方案，就會產生住宅建筑物很多不合理問題，造成資源浪費。

2.4? 鋼結構設計未考慮施工難度

鋼結構設計不僅要考慮到現實的國情，還要考慮到鋼結構住宅建筑物建造中的各種困難。大部分鋼結構設計人員都沒有進入過施工現場，其設計經常給安裝人員造成了很大的麻煩，浪費大量人力。例如，在住宅建筑物設計的過程中目前大部分設計人員采取的都是全焊接結構，在現實安裝的過程中，這種結構非常復雜且構件形態特異，有很多桿件相較于節點，如果住宅建筑物位置較高那么就會產生很大的安裝誤差。

3? 鋼結構設計的問題解決措施

3.1? 綜合實際情況進行鋼結構設計

現代住宅建筑結構有很多形式復雜、層數多、高度高、跨度大的住宅建筑物，受溫度作用較高、受風、地震作用較大的情況。針對這類住宅建筑進行鋼結構設計過程中，設計人員不能照搬照抄國外設計方案，要切實結合施工現場，結合住宅建筑物的實際狀態，并綜合考慮住宅建筑的安全性和整個施工過程的經濟性。

3.2? 加強鋼結構住宅建筑的設計深度

3.2.1? 加強鋼結構的防腐設計

鋼結構在穩固性和經濟性上雖然優于其他住宅建筑結構，但是鋼結構如果長期暴露于空氣中非常容易受到潮濕環境的腐蝕，被腐蝕的鋼結構的構件截面會因銹蝕減小，由此減小鋼結構的使用壽命。這就要求，設計者在進行鋼結構設計的同時注意防護設計，防腐材料要能夠充分阻絕氧氣和水分對鋼結構的侵蝕，具有較強的附著力。室內鋼結構防腐材料的厚度一般在100μm左右，暴露于空氣部分的鋼結構防腐材料厚度一般在200μm左右，地面下鋼結構材料需要特別采用混凝土進行包裹，在腐蝕性較強的環境中，則需要適用專門的防酸漆防止腐蝕。

3.2.2? 加強鋼結構抗震設計

我國多數地區位于抗震設防區，多震的特點決定我國的住宅建筑物必須要將抗震性作為設計的一個重要因素。在進行具體設計的過程中要特別注意鋼結構的受力均勻合理、鋼結構連接處的穩定性、鋼結構的支撐形態以及墻體結構與柱子板件的高厚比例等，從而保證鋼結構在面對地震時具有良好的延性。

3.3? 規范鋼結構節點設計

鋼結構節點是鋼結構設計中的重要環節，設計者要深入分析鋼結構節點的受力特征，根據鋼結構承力情況，對節點進行分類：剛性節點和鉸節點可用于承力較大的住宅建筑物，半剛性節點可用于一般性住宅建筑物中。具體而言，設計人員在節點設計中要注意以下事項：第一，針對不同層次設計不同形式的焊接方式，要特別注意焊條和鑲嵌的金屬材料的符合度以及焊縫中心和連接物中心的一致性。第二，要避免使用鉚接形式。鉚接形式的抗剪切能力較差，容易造成鋼結構錯位。在設計的過程中應使用新型栓接方式，以更好的發揮螺栓的性能。第三，在梁腹板設計中加強對連接板和梁腹板性能的檢驗，同時，要加強對孔壁局部受壓情況的驗算。

3.4? 加強對構件截面的設計

構件截面設計是鋼結構設計的核心環節，需要準確對截面進行估算，包括支撐系統和梁柱的截面大小。通過板件寬厚比、高厚比預估鋼結構截面，優選截面延性等級較高的界面，并通過截面的受力狀態確定鋼柱的截面大小，同時確定選用槽鋼、H型鋼作為鋼結構的原材料。

4? 結束語

鋼結構由于其較好的性能和較低的造價，目前已經成為我國住宅建筑結構設計中一種主流方式。在鋼結構設計中還存著很多不完善的因素，這些問題主要是由于管理機制、監督機制不完善以及設計能力較低造成的。在加強鋼結構設計的過程中，我們應加強鋼結構的實際應用方式、加強鋼結構住宅建筑的設計深度、規范鋼結構節點設計同時加強構件截面的設計，從而提升鋼結構設計的科學性，確保建筑工程的安全性和經濟效益。

參考文獻：

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