鋼結構在建筑工程結構設計中的問題研究

康文慧 山西建筑設計研究有限公司

1 前言

隨著建筑行業改革創新發展的不斷深入，使得工程建設材料結構變得多元化，其中鋼結構憑借穩定性強、制作便捷等優勢，成為了工程建設的重要材料。在建筑工程設計中選用鋼結構，既能深化結構穩定性與承載力，也能夠促進安全施工。

2 鋼結構特點

2.1 強度高，自重輕

從鋼結構方面分析，其在強度、自重以及應用性等方面都要優于鋼筋混凝土結構。同時鋼結構截面小，但承載的重量卻是鋼筋混凝土結構的三倍之多，由此在建筑鋼結構設計中普遍采用小截面模式，特別是和混凝土的結合使用，能夠切實提高工程建設質量[1]。

2.2 材質均勻

根據建筑施工具體規定要求，鋼材內部結構與材質的波動可以有效滿足這一要求，而且通過對鋼結構受力狀態進行測試發現，其彈性性能優良，能夠適當地縮短施工工期，有效加強鋼結構自身質量。

2.3 可塑性

對于鋼結構而言，其具備比較強的穩定性與可塑性。事實上，在進行建筑施工時會產生外壓力，其對鋼結構造成的影響十分大，然而鋼結構并不會出現變形或者是斷裂，當外壓力處于鋼結構極限數值之內，鋼結構就具備較強的穩定性[2]。

3 建筑工程鋼結構設計面臨的主要問題

3.1 鋼結構設計方案

設計方案是建筑工程鋼結構設計的重要理論依據，而部分設計人員因為能力低、缺乏責任心等，使得設計方案無法達成工程實際要求，例如鋼結構柱腳出現設計性問題，延誤了施工工期，從而導致資源嚴重浪費。在進行建筑工程鋼結構設計過程中，部分設計人員只是簡單的復制、粘貼國外的設計方案，沒有考慮到建筑工程實際情況與經濟效益，同時也沒有沒有考慮我國的基本國情，從而設計的鋼結構就缺乏科學性與有效性。

3.2 鋼結構火災問題

對于鋼制材料而言，其耐高溫性能比較差，通常處于430℃～540℃間，若是溫度超過了臨界值，鋼材性能就會直線下降，甚至瞬間就失去了承載能力。由于鋼制材料自身耐火性能相對比較差，如果出現了火災，隨著溫度的不斷增高，就會造成鋼結構承載能力消失，難以進行搶救與滅火等有關工作，由此鋼結構具有火災隱患。

3.3 鋼結構腐蝕問題

鋼制材料自身的抗腐蝕性能比較弱，若是處于侵蝕性環境下或濕度比較大，很容易引發鋼結構氧化反應，從而出現腐蝕、生銹等問題。所以工程建設中鋼結構的應用往往會出現鋼材腐蝕問題，進而影響鋼結構自身承載能力，甚至還會埋下嚴重的安全隱患。

3.4 鋼結構穩定性

建筑結構設計必須要高度重視穩定性，在進行建筑結構設計時若是沒有關注支撐作用，吊裝鋼結構的位置存在著偏差，就會造成網架與折架等有關桿件受力情況突變，失去穩定性。實際上，溫度變化對鋼結構穩定性帶來的影響是巨大的，當溫度處于100℃～250℃之間，鋼結構自身韌性就有所減小；在溫度達到250℃時，雖然鋼結構韌性略有提升，可是也變得更脆；而當溫度超過250℃之后，鋼結構穩定性就出現了嚴重變化，甚至是引發建筑物坍塌。

4 建筑工程鋼結構設計問題的應對措施

4.1 培育專業人才，側重于設計隊伍建設

設計人員作為建筑工程鋼結構設計工作的主體，其專業性、技術性直接決定著設計質量，所以必須重視專業培訓，組織設計人員參與業務教育、培訓活動，深入研讀鋼結構理論知識，汲取鋼結構設計實踐經驗。針對設計人員開展業務考核，而且考核結果應該與其年終績效等相掛鉤。

4.2 增強鋼結構防火性能

從建筑工程管理方面分析，安全防火尤為重要，所以在進行鋼結構設計時必須重視防火問題，綜合考察與分析建筑現場實際情況之后，按照具體規定與要求，編制科學、可行的防火設計方案。并全面研究鋼結構材料具有的防火性能、鋼結構具體位置、占用的空間以及采取防火措施之后自身重量等情況，采用科學方法完成鋼結構防火設計。

4.3 減少鋼結構腐蝕

針對鋼制材料具有的易腐蝕特性，需要設計人員在進行建筑工程鋼結構設計時重點關注防腐措施。為了增添建筑美觀性，一般會對鋼結構進行噴鋁或是噴鋅處理，然而由于鋁、鋅屬于活潑金屬，以其他物質接觸之后容易產生化學反應，從而形成新的物質，由此這一處理就導致了鋼結構腐蝕。

4.4 提高鋼結構穩定性

為了能夠提高建筑工程鋼結構的穩定性，就必須嚴格根據設計標準規定要求進行設計，同時綜合分析與研究鋼結構有關構件的穩定性。尤其是平面結構構件，其在穩定性計算上必須和結構布置相統一。在計算過程中，應該根據結構計算簡圖選擇計算方法與參考簡圖，因為計算時使用的穩定參數是受限的，所以必須在達到參數條件要求之后，才可以選用這一計算方法。

5 總結

鋼結構作為建筑結構的重要類型之一，在進行鋼結構設計時必須從設計方案、火災以及穩定性等維度著手，全面提升設計水平與質量，保證建筑工程安全，從而推動我國建筑行業的進一步發展。