建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題分析

朱偉峰

（廣東省臺(tái)山市建筑設(shè)計(jì)院有限公司,廣東 臺(tái)山 529200）

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要注意遵循鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，還要綜合考慮其結(jié)構(gòu)受力體系、連接構(gòu)造、屋面荷載取值、防水防腐蝕抗震等等存在的問題進(jìn)行一一剖析解釋，才能對(duì)以后的施工建設(shè)提供良好的舞臺(tái)。對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行探析，其目的是為設(shè)計(jì)者沒提供可供參考的文獻(xiàn)，以便于在以后的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，更合理、高效、安全的對(duì)建筑業(yè)做出貢獻(xiàn)。

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循的原則

(1)保證結(jié)構(gòu)的整體性，鋼結(jié)構(gòu)的整體性，能保障建筑耐用的年限增加，且殘值率為0.（2）設(shè)計(jì)者必須明確各類外力從作用點(diǎn)到基礎(chǔ)的傳遞路徑和傳遞過程產(chǎn)生的效應(yīng)，有關(guān)構(gòu)件如何既分工又協(xié)同的工作。（3）設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)計(jì)算和構(gòu)造的一致性。根據(jù)房屋建筑的荷載特點(diǎn)及其力學(xué)行為，尤其是對(duì)地震荷載的反應(yīng)，都要達(dá)到預(yù)期的效果。（4）鋼結(jié)構(gòu)住宅一般不超過12層，否則不規(guī)則的布置在地震時(shí)容易遭到損壞。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)有低層和高層之分，低層一般用于別墅、高層用于公寓。鋼結(jié)構(gòu)以其自重輕、強(qiáng)度高及工業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。大部分鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約資源、循環(huán)利用等方面為建筑也做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而由于鋼結(jié)構(gòu)自身也存在許多弊端，使得鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)施工使用過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

在重型廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，比如冶金、造船，機(jī)械制造等。因?yàn)榇祟惤ㄖ奶攸c(diǎn)是跨度大、高度大、噸位大，出于耐久性和經(jīng)濟(jì)性考慮，就必須運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。大跨屋蓋結(jié)構(gòu)，提供寬敞的內(nèi)部空間和優(yōu)美的外部造型都需要鋼結(jié)構(gòu)作為其內(nèi)部造型固定。在地震區(qū)，框架—支撐和框架—剪刀墻是最常用的雙重抗側(cè)力體系，能使抗震性能增強(qiáng)。但在非抗震區(qū)，則以見剪刀墻為主。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能有待加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)中，一般的小高層結(jié)構(gòu)布置的規(guī)則性都無法達(dá)到，這就使得抗震性能達(dá)不到，而且彈性設(shè)計(jì)間彈塑性層間位移結(jié)構(gòu)驗(yàn)算無法達(dá)到抗震規(guī)范性要求。

鋼結(jié)構(gòu)受力體系中對(duì)其性能的考核不細(xì)化，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的受力體系，不同的建筑屋樓層，對(duì)于如何選定鋼結(jié)構(gòu)框架支撐體系能夠省鋼，且在抗震性能的提高上能夠更合理的使用沒有明確的細(xì)化評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用中，往往忽略了與其他建筑材料的銜接度，這在一定程度上使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)孤立于其他建筑物設(shè)計(jì)之外，一定程度上對(duì)建筑整體性能的提升產(chǎn)生了極為不利的影響。因?yàn)樵O(shè)計(jì)最終目的是為了應(yīng)用于實(shí)踐建筑工程中，然而，這片面的使得設(shè)計(jì)用于建造的鋼結(jié)構(gòu)，在施工流程中出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，成為后期處理的棘手要求。一般工序發(fā)生質(zhì)量問題，使得施工過程中焊接、涂裝、下料、裝配等帶來無窮后患。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算還處于不成熟階段，對(duì)于驗(yàn)算條件和方法及節(jié)點(diǎn)和支撐點(diǎn)的要求，尚處于不符合有關(guān)要求。對(duì)于受彎鋼構(gòu)件的局部穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上，困難度較大。大量鋼材內(nèi)部存在夾層屬于鋼廠本身在軋制過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題，在技術(shù)上缺乏必要的改進(jìn)措施，以保障鋼結(jié)構(gòu)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中解決問題的有效措施

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮材料的優(yōu)缺點(diǎn)，從綜合因素考慮和加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定策略分析，在設(shè)計(jì)中，克服上述遇到的難題，必須采取有效的可行性措施，以加快鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)的發(fā)展。

加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震性能，就必須在平面設(shè)計(jì)中力求規(guī)則、對(duì)稱。對(duì)平面形狀，特別是支撐剪力墻及高樓層的彈性水平位移與質(zhì)心的水平位移要達(dá)到平衡，同時(shí)在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)指揮剪刀墻的配置進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之初就充分意識(shí)到連接構(gòu)造的重要性，才不會(huì)因鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)的不合理而引發(fā)安全隱患。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)受力體系的性能考核，要以6層上下為界，可采用框架體系和支撐體系，框架混凝土體系以及鋼結(jié)構(gòu)雙重體系三方面進(jìn)行區(qū)分；對(duì)于框架柱子的選用，就如何省鋼問題，可以在小高層建筑中利用組合柱進(jìn)行設(shè)計(jì)；就抗震性能來說，利用鋼結(jié)構(gòu)更能起到良好的效能。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之初就要明白支撐系統(tǒng)的購件在整體結(jié)構(gòu)中所起的作用，以保證整個(gè)設(shè)計(jì)功能整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。消除結(jié)構(gòu)隱患，設(shè)計(jì)的最終目的是要達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的同時(shí)也要滿足功能要求。

就屋面荷載取值而言，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不能脫離對(duì)樓板的要求。樓板能平面內(nèi)的剛度、整體性和承載力及隔音效果除傳給框架外，還將水平力傳到各個(gè)柱子上。要想整體上提高樓板的整體性，在利用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樓板時(shí)，鋼梁宜形成組合梁，梁上同時(shí)設(shè)置鋼釘。在強(qiáng)震區(qū)的重要建筑中，鋼結(jié)構(gòu)焊接在預(yù)制埋件中，能使樓板抗地震的能力加強(qiáng)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要保證荷載的支撐度與傳力路線一致，就必須在設(shè)計(jì)之初就對(duì)其做充分的計(jì)算。

對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要從基本的構(gòu)建算起，并密切結(jié)合其他專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有將建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程滲透到日常的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中去，才能使工程質(zhì)量不斷提高。關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板跳板的陽角問題，按陽角在基礎(chǔ)底面積中所占的比例合理使用鋼筋。對(duì)于基礎(chǔ)底板跳板，使用鋼筋時(shí)，同樣要予以充分考慮，以增加其靈活性和與地下水位的協(xié)調(diào)性及防水性等。鋼結(jié)構(gòu)中的梁與板的問題，常規(guī)上可以利用教科書上的進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)于扁梁結(jié)構(gòu)則不適用，在梁配鋼筋的使用中，取柱邊彎矩，削峰角。在主梁處有次梁時(shí)需加附加筋的情形下，要根據(jù)屋面荷載程度將主次梁的工藝安全化達(dá)到極致。對(duì)于懸挑梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，對(duì)于變截面梁和等截面梁的挑梁情況要詳盡分析，使感官效果達(dá)到極致。

5 總結(jié)

盡管鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛的應(yīng)用，然而，由于在設(shè)計(jì)與施工中有些問題仍需重視。只有在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中消除那些存在的隱患，才能整體上提高鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。解決鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的難題，堅(jiān)持國家對(duì)建筑業(yè)材質(zhì)要求的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進(jìn)作用。

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