淺析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容以及要點

謝志丹 孫春燕

一、鋼結(jié)構(gòu)的特性

1.1功能優(yōu)越

鋼結(jié)構(gòu)的外觀形態(tài)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計布置、以及鋼結(jié)構(gòu)尺寸對于建筑的整體外觀有著關(guān)鍵性的影響，因此，在設(shè)計中，只有將鋼結(jié)構(gòu)特性進行很好的把握，將鋼結(jié)構(gòu)的性能與建筑完美的結(jié)合，體現(xiàn)實用性與美觀性的雙重結(jié)合。

1.2生態(tài)環(huán)保

對于建筑長久的發(fā)展來看，環(huán)保節(jié)能的可持續(xù)才是必經(jīng)之路，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在我國建筑中非常廣泛，作為建筑施工設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，在能源和資源利用領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)是生態(tài)環(huán)保的，鋼材的反復(fù)利用能力強、效能高、強度大，邊角材料也有很高的利用價值，從多方面分析可以看出，鋼結(jié)構(gòu)的在生態(tài)環(huán)保方面表現(xiàn)優(yōu)異。

1.3優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的原因有：第一是鋼結(jié)構(gòu)比起鋼筋混凝土，更加有利于工廠生產(chǎn)，可以減少施工人力，縮短生產(chǎn)周期。第二，鋼材料凈重輕、自身結(jié)構(gòu)負(fù)荷小、可以減少地基上面的開銷；而且鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，抗震能力好，強度高，結(jié)構(gòu)不易出現(xiàn)斷面，為建筑質(zhì)量鋪墊基礎(chǔ)，同時可以創(chuàng)造更好的經(jīng)濟和社會效益。

二、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容

2.1細(xì)部設(shè)計

在建筑設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項復(fù)雜而難度較高的工作，例如暴露在建筑外面的金屬結(jié)構(gòu)桿件，這些細(xì)節(jié)設(shè)計直接體現(xiàn)著建筑物的美感，作為設(shè)計者，一定要處理好鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計，將細(xì)節(jié)巧妙細(xì)致的進行設(shè)計。

2.2防火設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑在大火中，鋼材的強度會快速下降，從而出現(xiàn)變形，致使建筑物發(fā)生失衡，因此，做好鋼結(jié)構(gòu)的耐火性是建筑工程建設(shè)必須要考慮的問題。做好建筑物中柱、梁等支撐物的承受構(gòu)建，目前使用率最高的就是噴涂防火涂料，操作方便、快捷，很多建筑建設(shè)中都在廣泛的應(yīng)用。

2.3防腐設(shè)計

作為鋼結(jié)構(gòu)建筑中的鋼材應(yīng)用，這種材料經(jīng)常會長久的暴露在自然氣候中，受到風(fēng)吹日曬等侵蝕，時間久了結(jié)構(gòu)就會老化，不僅承受能力降低，也會影響到建筑的整體美觀，因此，要做好建筑預(yù)防侵蝕的工作，對于目前使用的建筑防腐材料來看，使用壽命約為20年左右，但是建筑的使用壽命按照50年來說，進行再次的防腐工作，是一項復(fù)雜困難的工作。

2.4隔聲設(shè)計

現(xiàn)在越來越多的建筑設(shè)計考慮到噪聲污染，在建筑外圍強體內(nèi)設(shè)置隔聲材料，對于建筑整體隔聲會起到一定的作用，隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，新型隔聲材料將會不斷的研究出來，為建筑隔聲不斷提供條件。

三、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

3.1鋼材等級的選擇

鋼結(jié)構(gòu)建筑中的所用鋼材，應(yīng)當(dāng)符合屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎、冷拉、和硫、磷含量的基本保證；焊接類結(jié)構(gòu)應(yīng)具有合格的含碳量。對于地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)房屋，鋼材除了上述要求外，還有具有良好的沖擊韌性，符合抗震設(shè)計規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，規(guī)范里面對鋼材的各項物理和力學(xué)指標(biāo)都進行了詳細(xì)的規(guī)定。一般來講，鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要受力構(gòu)件，要優(yōu)選Q235B及以上等級的碳素鋼。

3.2樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常重要的，不同于混凝土結(jié)構(gòu)房屋，鋼結(jié)構(gòu)房屋在變形縫長上面差別很大，例如鋼結(jié)構(gòu)房屋溫度伸縮縫長一百二十米，混凝土則為五十五米，鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用混凝土樓蓋時，為了防止樓板裂縫，一般情況下，仍然采用混凝土結(jié)構(gòu)房屋要求留設(shè)變形縫。只有遇到設(shè)置后澆帶，或者遇到減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時，才可以增加伸縮縫的長度。

對于壓型鋼板——混凝土組合樓蓋的設(shè)計，除了在鋼梁上焊接栓釘外，還要保證混凝土和壓型鋼板的良好連接，其措施主要是：在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋；壓型鋼板的縱向波槽；壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼等于混凝土共同工作，保障該樓蓋的整體性和強度。另外，需要說明的是，壓型鋼板端部必須焊接栓釘。

3.3地基結(jié)構(gòu)設(shè)計

地基結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重頭戲，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計也不例外，下面闡述下這方面的問題。基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)該根據(jù)工程、水文地質(zhì)條件、荷載大小及其分布情況、建筑物體型及功能要求、相鄰建筑地基情況、施工條件等綜合因素來考慮，選擇合理的基礎(chǔ)形式。砌體結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)采用剛性基礎(chǔ)，如素混凝土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)等，若基礎(chǔ)寬度大于2.5米，需運用柔性基礎(chǔ)，如鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)。

當(dāng)為多層內(nèi)框架結(jié)構(gòu)時，因無地下室、荷載較大和地基較差等原因，為增加基礎(chǔ)的整體性，通常采用交叉梁條基。若上述基礎(chǔ)仍不能滿足基礎(chǔ)強度要求時，需要采用筏式基礎(chǔ)。當(dāng)為剪力墻結(jié)構(gòu)且無地下室或有地下室，地基較好，無防水要求時，應(yīng)選用交叉條形基礎(chǔ)，當(dāng)有防水要求時，可采用箱形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

3.4網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計

作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，有很多設(shè)計人員是采取網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開，先進行上部的設(shè)計計算，在進行下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，但是往往下部的剛度差別大，這樣的分開設(shè)計會導(dǎo)致網(wǎng)架上下剛度出現(xiàn)與實際的情況落差的現(xiàn)象，對于建筑整體鋼結(jié)構(gòu)來說是存在問題的。因此，在網(wǎng)架設(shè)計時，要下部結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架同時進行。

網(wǎng)架內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定著網(wǎng)架與鋼結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)系，分開設(shè)計雖然不會造成很大的問題，但是這樣的設(shè)計時違背機構(gòu)和受力理論的，不能因為沒有出現(xiàn)問題 ，就不按照規(guī)范施工，作為設(shè)計人員，一定要嚴(yán)格規(guī)范設(shè)計行為，不斷提升自身專業(yè)知識水平，不斷去研究探索鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的穩(wěn)定性，為建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷完善做出努力。

四、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計

4.1建筑穩(wěn)定性設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是建筑設(shè)計中很關(guān)鍵的問題，鋼結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)了失穩(wěn)，會造成很大的經(jīng)濟損失，最重要的是影響到居住者的使用安全，給生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響，就目前鋼結(jié)構(gòu)建筑中，出現(xiàn)的事故主要原因由于設(shè)計者經(jīng)驗不夠豐富，對于鋼結(jié)構(gòu)的特性不完全掌握，對于相關(guān)的設(shè)計要點沒有進行反復(fù)的研究，從而造成鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。

4.2柱腳的錨栓設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑對于建筑物的柱腳錨栓按承受拉力進行計算，柱腳板與混凝土產(chǎn)生摩擦?xí)窒嚼?，水平拉力不用錨栓承受。多數(shù)設(shè)計者會通過電腦軟件計算這些數(shù)據(jù)，基本上可以滿足相關(guān)設(shè)計要求，但是由于國內(nèi)對于錨栓設(shè)計方面的理論基礎(chǔ)還不夠完善，因此在設(shè)計中難免不完美，達不到建筑的所有要求。

4.3建筑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計不應(yīng)忽視的就是風(fēng)力影響，作為鋼結(jié)構(gòu)中的檁條，風(fēng)力會影響到其工作，很容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，因此，要想使鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不受影響，在檁條間設(shè)置拉條和撐桿，有些建筑設(shè)計中，雖然設(shè)置了檁條，拉條、斜拉條也設(shè)置合理，但是往往會忽視在墻面增設(shè)拉條，這些細(xì)節(jié)部分的忽略，對于建筑日后使用質(zhì)量留下了安全隱患，作為設(shè)計者，在進行設(shè)計的時候，一定不要忽略細(xì)節(jié)部分的設(shè)計。