民建鋼結構設計存在的問題及其應對措施

阮 祥 炬

(中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

民建鋼結構設計存在的問題及其應對措施

阮 祥 炬

(中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

論述了民建鋼結構優(yōu)化設計的必要性及特點，對民建鋼結構設計存在的問題進行了研究，提出了提升設計人員職業(yè)素養(yǎng)、提升設計的專業(yè)性、建立設計管理制度等改善措施，以確保鋼結構設計的質量與實用性。

鋼結構，設計，專業(yè)性，質量

0 引言

在民用建筑中,人們對于鋼結構不僅要求其具有較高的強度，而且還應具有一定的靈活性，同時還應有良好的抗震性能。在具體的工程應用中，其還應具有較好的隔音與保溫效果。雖然鋼結構在我國民用建筑中，得到了廣泛的運用，但是還存在一定的缺陷，對民建鋼結構進行優(yōu)化設計，是當前建筑行業(yè)必須面對與亟需解決的問題，只有解決此問題，才能大幅度提升我國民建的質量。

1 民建鋼結構優(yōu)化設計概述

1.1 民建鋼結構設計優(yōu)化的必要性

1)我國民建工程有速度要求，需要大量采用鋼結構。其主要原因是鋼結構施工工期短。

2)追求低強度勞動和好的工作環(huán)境，促使大量采用鋼結構。鋼結構工廠化生產，易于產業(yè)化，機械化程度高。

3)鋼結構是可持續(xù)發(fā)展的結構。鋼結構工廠制作，現場組裝，對周圍環(huán)境污染小。鋼結構容易拆除，鋼材可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

4)政策支持為鋼結構發(fā)展提供了強有力的保證。由限制使用→合理使用→推廣使用→積極推廣使用，成為國家十大推廣技術中鋼結構專利。

1.2 民建鋼結構特點

1)自重輕且強度高。由于鋼結構的截面比較小，可大幅度增加建筑的使用面積，此外，鋼結構自重較輕，可減小外力作用，提升民用建筑的穩(wěn)定性。

2)韌性以及塑性比較強。鋼結構只有較強的塑性和韌性，才可在外力的作用下，不至于引起鋼材的變形與損壞，繼而才能確保鋼材應力的平衡性。

3)材質均勻。只要材質均勻的鋼結構，才能具有較好的彈性與應力，繼而滿足民建的施工需求。

2 民建鋼結構設計存在的問題

2.1 缺乏優(yōu)秀的設計人才

從我國目前民建鋼結構設計的情況來看，多數鋼結構設計人員缺乏豐富的實踐經驗，沒有扎實的專業(yè)知識做支撐，并且部分設計人員對鋼結構的基本理論知識掌握不夠透徹，使其設計的鋼結構與民建鋼結構的發(fā)展需求不相符。多數設計人員依靠軟件的自身設計，沒有根據民建的實際需求進行鋼結構設計，無法確保鋼結構設計的合理性，致使設計出的鋼結構與實際需求不相符或缺少協(xié)調性。

2.2 設計方案缺乏專業(yè)性

在民建鋼結構設計中，由于缺乏專業(yè)的設計人才作為基礎，使得民建鋼結構設計缺乏一定的專業(yè)性，難以符合民建的發(fā)展需求。此外，在民建鋼結構設計中，設計人員過分依賴一些先進國家的設計方案，沒有根據我國民建的實際情況，對其進行修改，而是照搬，使得設計出的鋼結構不僅不適用于我國民建施工需求，而且還浪費大量的人力、物力和財力。

3 民建鋼結構設計的改進措施

3.1 提升設計人員的職業(yè)素養(yǎng)

在民建鋼結構設計中，設計人員應對鋼材和連接的強度、鋼材疲勞等方面的知識進行充分的掌握與了解。如鋼材疲勞按照斷裂的壽命和應力高低的不同，可分為高周疲勞和低周疲勞兩種，高周疲勞的斷裂壽命較長，斷裂前的應力循環(huán)次數為n≥5×104，斷裂應力水平較低，因此也稱低應力疲勞；低周疲勞的斷裂壽命較短，破壞前的循環(huán)次數n=102～5×104，斷裂應力水平較高，伴有塑性應變發(fā)生，因此也稱為應變疲勞或高應力疲勞。在民建鋼材設計中，設計人員對這方面的知識進行透徹的理解和運用，利用專業(yè)的鋼結構設計知識與方法，規(guī)避鋼結構的缺點[1]。此外，由于鋼結構中鋼材具有易腐蝕的缺點，對鋼結構的質量與使用壽命有著直接的影響，因此，在進行鋼結構使用中，應對其表面進行涂漆，增強其抗腐蝕能力，繼而提升鋼結構的壽命。

3.2 提升鋼結構設計的專業(yè)性

想要提升民建鋼結構設計的專業(yè)性，應從以下幾方面做起：

1)仔細分析其結構。在鋼結構設計中，設計人員可通過線彈性分析法、力學分析法等，對其結構進行仔細、準確的分析，確定其內力數據以及變形數據。此外設計人員還可通過相關軟件，分析型材鋼板的彈性以及非線性因素。

2)考量設計節(jié)點。在鋼結構設計實踐中，最容易出現的差錯就是最終節(jié)點與當初模型中的形式不相符，出現這種問題的原因就是在對鋼結構分析前，沒有充分考量設計節(jié)點。因此，在實際的鋼結構設計中，設計人員應根據節(jié)點傳力的特性，結合實際民建需要以及實際受力設計方法和等強設計方法，進行鋼結構設計，使其應力與強度符合民建需求[2]。

3)判斷鋼結構設計的適宜程度。一般情況下，在一些樓層高、跨度大、設計復雜的工程中，比較適合采用鋼結構，如圖書館、住宅、博物館等一些地標性建筑。在給這些建筑進行鋼結構設計時，設計人員對該項目進行實地考察，看其是否與鋼結構特點相符合，確保鋼結構在使用中能充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢。

3.3 鋼結構設計應與實際相結合

在民用建筑中，越來越多的人采用鋼結構，由于鋼結構在建筑中起著承重作用，因此在鋼結構設計中，設計人員應結合建筑結構設計方案，對施工地點和施工條件進行充分考慮，以便設計出與建筑相符的鋼結構。在鋼結構建筑結構設計的原則之上融入民用建筑的具體要求，充分發(fā)揮鋼材在建筑結構中的獨特優(yōu)勢[3]。由于當溫度達到一定程度時，鋼材就會出現融化，繼而導致樓體倒塌，因此設計人員在進行鋼結構設計時，一定要充分考慮火災等外界因素，對鋼結構的影響，在此前提下，確保民用建筑的安全性和實用性，以便增強民用建筑的質量。

3.4 建立完善的設計管理制度

在鋼結構設計中，應具有較強的專業(yè)性和精密性，因此，相關建筑部門應對鋼結構設計的專業(yè)性和精密性進行嚴格檢查，并制定完善的設計管理制度與監(jiān)督制度，以便從源頭上確保鋼結構設計的專業(yè)性和精密性。同時相關部門還應制定嚴格的獎懲制度，將責任劃分到個人，把設計人員的設計方案與其工資進行直接掛鉤，對工作人員的工作行為進行規(guī)范，這樣不僅可以大幅度提升設計人員的專業(yè)水平，還可全面提升鋼結構設計的質量與實用性[4]。

4 結語

在民用建筑中，鋼結構得到了廣泛的應用，鋼結構不僅具有重量輕、抗震性好的優(yōu)點，而且其還具有施工快的優(yōu)點。因此在進行民用建筑施工時，為確保鋼結構設計的質量與實用性，設計人員應不斷的進行自我學習，學習國外先進的鋼結構設計理念以及新的設計軟件，從鋼結構的最優(yōu)化設計入手，全面提升我國民用建筑鋼結構的設計水平。吸取與我國國情相符合的設計方法，這樣不僅可以大幅度降低企業(yè)成本支出，還可提升民用建筑的安全性與施工進度，從而確保我國民用建筑的整體質量。

[1] 薛 剛,宋文琦,李樹超.基于近紅外光譜技術的鋼結構防火涂料品牌鑒別方法研究[J].光譜學與光譜分析,2015,1(12):12-15.

[2] 廖芳芳,王 偉,陳以一.往復荷載下鋼結構節(jié)點的超低周疲勞斷裂預測[J].同濟大學學報(自然科學版),2014,4(21):22-25.

[3] 王玲玲,李國強.膨脹性鋼結構防火涂層耐濕熱性能的理論分析與機理研究[J].建筑材料學報,2012,1(14):16-20.

[4] 姜 健,李國強.建筑鋼結構抗連續(xù)性倒塌各國規(guī)范設計及分析[J].解放軍理工大學學報(自然科學版),2014,6(23):26-29.

The existing problems and its countermeasures in residential building steel structure design

Ruan Xiangju

(SouthCentralBuildingDesignInstituteLimitedCompanybyShare,Wuhan430071,China)

This paper discussed the necessity and characteristics of residential building steel structure optimization design, researched the existing problems in residential building steel structure design, put forward the promotion design staff professionalism, promotion design professional, establishment of design management system and other improvement measures, so as to ensure the quality and practicality of steel structure design.

steel structure, design, professional, quality

2015-06-03

阮祥炬(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)23-0029-02

TU391

A