建筑設計中鋼結構的優劣勢探討

張森

摘要：鋼結構設計中的建筑設計是鋼結構“大家族”的重要組成部分，鋼結構設計質量與穩定性是房屋建設施工的根本，也是決定建筑使用功能和安全性的重要保障。基于此，本文就建筑設計中鋼結構的優劣勢進行簡要探討。

關鍵詞：建筑設計;鋼結構;優劣勢;

1 鋼結構在建筑設計中的重要性

現代工業技術、制造加工業、材料科學以及設計理念的進步，特別是計算機輔助設計的巨大進步，為鋼結構設計在建筑設計的作用發揮提供了強勁動力。其一，有利于優化建筑結構。鋼結構設計在建設中的應用，使得建筑結構外觀設計更加豐富多樣，造型更能體現出設計思想與用戶訴求達到完美統一。鋼結構設計更有利于實現布置設計形式，使設計形式和內容更能體現出時代特點和使用者的個性化需求。其二，有利于環保施工。鋼結構設計可以根據材料的特殊性，結合現代綠色環保施工工藝的運用減少對環境的污染。節能環保材料的應用可以延長建筑的使用壽命，實現材料回收與再利用，節約能源，降低成本，發揮出傳統建筑材料不能比擬的優勢。其三，有利于方便施工，實現材料和人工成本的節約，大幅提高施工效率。

2 建筑設計中鋼結構的優勢

2.1 具有較強的韌性、可塑性

在建筑領域中，鋼結構的可塑性、韌性較強。由于這兩點優勢，若建筑處于負載或超載的情況，鋼結構可以實現對作用力的充分分配，使得整個建筑的應力變化幅度得到控制，極大程度地避免了鋼結構斷開、裂開等問題。

2.2 性能好、效益高

在材料、質地上，鋼結構整體分布十分均勻，與力學方面的假定符合度較高。同時，在內部組織、結構上，鋼材料與各項同性契合度更高，其材料波動范圍相對較小，更是在所有建筑材料中具有最理想的彈性。再者，相較于其他建筑工程類型，鋼結構不容易受到環境、氣候等外界因素影響。在其生產加工上，由工廠內部完成加工作業后直接即可運送至建筑工地進行組裝，這就決定了其具有更短的工期，且不會給施工區域的環境帶來較大影響，符合文明施工、綠色施工需求。

2.3 造價成本低

在建筑設計領域，鋼結構應用能夠在保證整體安全性、可靠性的前提下，有效地控制成本投入，保證企業經濟收益。與鋼筋混凝土的應用相比，高層建筑中應用鋼結構的成本消耗相對較低，且在質量上輕于鋼筋混凝土，減少了運輸費用。鋼結構的便捷性會加快施工完成進度，能夠減少人工、工期等方面帶來的費用。

3 鋼結構應用的不足

3.1 質量控制存在問題

鋼結構設計需要綜合考量多方面內容，這就使得整體的設計費用較高，更需要大量人力資源的投入。同時，基于鋼結構的建筑設計流程復雜性較大，完成度不高。部分參與設計的單位，由于缺乏經驗，導致鋼結構設計質量難以達到較高標準，影響了建筑行業市場。同時，我國建筑行業領域并未形成有關鋼結構設計的法律、監督機制，給設計質量埋下了隱患。

3.2 設計方案存在不足

由于具有較高的設計成本，其設計與承包通常區分開來，這就導致鋼結構設計缺乏一定深度，部分設計的實施難以達到原有設計要求，尤其是柱腳設計上容易出現失誤。常見的三種柱腳類型有外包式、外露式、埋入式，外露式常應用于民宅設計方面。柱腳的剛度主要受到底板的塑性、彈性因素影響，地板變形也會使得鋼結構出現形變，這就需要設計人員綜合考量，避免柱腳點被破壞，導致建筑結構整體出現問題。

3.3 鋼結構受火安全性、穩定性不足

在鋼結構住宅出現火災時，受到煙氣和火焰的熱作用，鋼結構會迅速升溫，在升溫過程中會產生溫度荷載。在鋼結構受到外力荷載、溫度荷載的共同作用時，容易出現結構變形、位移，嚴重時會出現坍塌，最終導致整體鋼結構安全性不足。

4 發揮鋼結構設計在建筑設計中作用的途徑和策略

4.1 加強鋼結構設計在建筑設計中的前景研究

我國建筑施工企業要針對當前城鎮化建設、基礎設施建設中鋼結構規模和數量劇增的趨勢，深化鋼結構設計研究，不斷豐富設計思路，完善設計手段，通過利用現代網絡計算機輔助設計技術、總結鋼結構設計經驗、積極借鑒吸收國內先進技術等方式，推進鋼結構設計理念、設計能力、材料優化、施工管理以及安裝工藝達到新的水平。

4.2 ?提升建筑鋼結構設計的精細化水平

在建筑物的結構形式和具體內容布局上，要將符合建筑物使用要求與為用戶提供舒適環境相結合，把人性化設計體現在設計過程當中。在鋼結構設計過程中，設計師要考慮整體結構與各輔助結構之間的關系，使鋼結構的整體特征與各部分的特征優勢得到發揮。工程設計中，在工程材料的選型方面，設計人員要充分考慮鋼材料使用環境的特殊性，結合地域情況考慮防銹蝕和防環境污染。

4.3 ?加強重點部位和關鍵環節的設計研究

鋼結構設計要充分抓住建筑結構的特點，重點從以下環節進行設計。一是設計過程要充分考慮軸壓比和減重比等關鍵因素。在設計建筑結構與鋼材使用控制時，要充分考慮鋼結構的延伸性和結構的安全性，降低豎向剛性裂變形成薄弱層的機率，防止結構產生滑坡和傾斜質量事故。通過建立數學模擬模型和沙盤演練，形成各種應力的均衡分布，確保建筑整體結構安全。二是在風載與地震的荷載應力設計中，要根據建筑結構內力與位移的不同，結合風荷載地震荷載對建筑物形成的彈性力量大小，合理進行力量分布，達到均衡性要求。三是在鋼結構設計中要根據計算模型和建筑結構的具體構造、布置、造型以及鋼結構總體荷載質量的分布，充分考慮建筑場地地質情況、地上地下地質結構類型、沉降以及傾斜誤差等關鍵技術參數。

4.4 加強鋼結構建筑設計過程質量管理

為加強鋼結構建筑工程施工過程管理，施工單位要組織開展施工圖會審，嚴格落實結構科學設計的全面內容，使所有崗位人員明確建設質量管理的重點、操作規范及標準要求，嚴格執行施工質量管理“三檢制”標準，確保施工質量萬無一失。要加強鋼結構制作質量，制作過程要嚴格按照構件材料、安裝方式及應力平衡設計的參數標準，精細加工、精準操作，為鋼構件的穩定性優化提供保障。同時，要建立健全質量保障體系，把鋼結構設計在建筑的具體質量控制指標，通過以項目經理為核心的項目管理組織機構設置，為建筑的穩定性提供保障。

4.5 強化鋼結構設計中的綠色環保及安全建設設計

針對鋼材長期暴露在室外環境下容易生銹腐蝕的情況，需加強對鋼結構所用材料防潮、防淋等設施建設和防護技術研究，確保使用質量。要加強鋼材防腐加工管理過程中不同材料的結構特點研究，采用有效的防腐材料涂抹方式，滿足材料基礎性和保障性要求。要加強鋼結構施工中噪音、光、電污染防治，針對施工材料切割、焊接產生聲光、噪音污染嚴重等現象，施工單位要采取設置隔聲門、隔聲窗、遮蓋帳篷等防護措施減少污染。另外，還要加強鋼結構施工安全作業管理。針對鋼結構施工跨度大、空間高，交叉作業、高空作業及吊裝作業安全風險比較大的特點，制定周密的安全施工保障措施，制定安全事故的應急預案，加強施工人員的安全意識，明確安全隱患和防范重點。

結束語

綜上所述，鋼結構的應用得到了越來越多企業的青睞，這就需要加強鋼結構設計的研究，確保各方面設計的安全性、合理性和可靠性。本文在分析鋼結構優劣的基礎上，提出了相關的應用和加強應用舉措，旨在引起相關技術人員和從業者的關注。相關人員應不斷加強對鋼結構設計的研究，在具體設計中進行創新和完善，為建筑行業持續健康發展貢獻力量。

參考文獻：

[1] 季園園，楊潔.建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點分析 [J]. 中國住宅設施，2020（01）：112-113.

[2] 喻昌.建筑工程項目中鋼結構設計中穩定性分析 [J].建材與裝飾，2020（27）：100-101.

[3] 侯鈁.分析建筑結構設計中鋼結構設計的重要性 [J]. 中國房地產業，2020（02）：119-120.

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