建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題分析

霍治澎

摘要：鋼產(chǎn)量節(jié)年攀升，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在許多建筑中都有著顯著的體現(xiàn)。本文在對鋼結(jié)構(gòu)存在的額問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，從抗震性、受力體系、屋面載荷以及設(shè)計人員角度提出應(yīng)對措施，并對高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)存在的主要問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計；問題

自我國改革開放以來，鋼產(chǎn)量節(jié)年攀升，高性能、高強度的鋼也進(jìn)入了批量生產(chǎn)化模式，我國建筑業(yè)開始重視對鋼的應(yīng)用。在橋梁、廠房、超市、住宅、倉庫、展覽館、體育館等建筑物上，鋼的應(yīng)用都有著顯著的體現(xiàn)。鋼本身是一種把鋼材通過工藝加工和技術(shù)處理所形成的建筑構(gòu)件和受力結(jié)構(gòu)，還因其具有強度好、性能高、經(jīng)濟性好、穩(wěn)定性佳等特點，所以應(yīng)用鋼在建筑上，可以大幅度的提高建筑物的建筑質(zhì)量。從而滿足客戶對建筑物的高質(zhì)量的需求，也迎合國家對建筑物的高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。雖然鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對建筑業(yè)的發(fā)展有很大幫助，但在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中仍存在一些不可忽視的弊端。

1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要存在的問題

其一，在鋼結(jié)構(gòu)的受力系統(tǒng)考核中，對鋼的性能的考核不夠細(xì)化。不同的建筑樓層對于鋼的結(jié)構(gòu)框架支撐體系的要求是不一樣的。但因為對選定何種體系的考核分析不夠透徹，已經(jīng)出現(xiàn)了鋼材被大量浪費的情況。

其二，鋼結(jié)構(gòu)與其他建筑材料的銜接度往往不能得到重視。這就將鋼結(jié)構(gòu)孤立與其他的建筑材料之外，從一定程度上對建筑物整體性能的提升產(chǎn)生了影響。若在施工流程中出現(xiàn)因銜接度不當(dāng)而引起的問題，處理起來也是比較棘手。有時能因為工序中的下料、涂裝、焊接、裝配就帶來無窮的安全隱患，后果是不容小覷的。

其三，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能不強，仍有進(jìn)一步提升的空間。在使用鋼結(jié)構(gòu)的住宅小區(qū)里，一些小高層建筑的結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性達(dá)不到，彈性設(shè)計間彈塑性層間位移結(jié)構(gòu)驗算不滿足要求。在對鋼結(jié)構(gòu)的抗震計算中，驗算條件和方法及節(jié)點和支撐點的選擇都處于不成熟的階段。這些都使得建筑物的抗震性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。起初在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，都是為了以后更好地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)所必經(jīng)的過程。正是問題的出現(xiàn)，也就有了解決問題的對策。

2采取的對策分析

想要更全面的解決鋼結(jié)構(gòu)的問題，不僅要對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個顯著問題提出的相應(yīng)解決方案，還要聯(lián)系實際去考慮更加透徹的對策。

在設(shè)計中采用對稱、規(guī)則的設(shè)計，能夠加強建筑物的抗震性，從而平衡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[1]。對于剪力，需要進(jìn)行相對應(yīng)的設(shè)計調(diào)整。必須在設(shè)計的初始階段充分考慮到連接部位的構(gòu)造，達(dá)到減少、杜絕安全隱患的目的。

對于鋼結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)的考核，應(yīng)以六層為分界線，從框架體系和支撐體系、框架混凝土體系、鋼結(jié)構(gòu)雙重體系進(jìn)行區(qū)分。例如，利用組合柱來設(shè)計建筑，就可以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。對于鋼結(jié)構(gòu)與其他材料的銜接度的提升，應(yīng)充分考慮材料的優(yōu)缺點，從綜合因素考慮和加強對鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定的策略分析。對于鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能的提升，必須在平面設(shè)計中力求對稱、規(guī)則。在設(shè)計中，要特別注意支撐剪力墻及高樓層的彈性水平位移與質(zhì)心的水平位移的平衡關(guān)系，力求達(dá)到平穩(wěn)的狀態(tài)。同時，還要對指揮剪刀墻的配置進(jìn)行調(diào)整。

對于屋面載荷，就屋面荷載取值而言，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計不能脫離對樓板的要求。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)計樓板時，鋼梁宜形成組合梁，梁上同時設(shè)置鋼釘。在強震區(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。對于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要保證荷載的支撐度與傳力路線一致，就必須在設(shè)計之初就對其做充分的計算。

而對于設(shè)計人員，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計之初就必須僅僅聯(lián)系其他專業(yè)進(jìn)行，必須嚴(yán)格按照鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。只有這樣才能夠不斷提升設(shè)計的水平和建筑的品質(zhì)[2]。對于陽角問題，需要根據(jù)急促地面積進(jìn)行考慮，以充分合理的使用鋼。而跳板的設(shè)計需要考慮到其靈活性以及地下水位的協(xié)調(diào)，從而達(dá)到防水等目的。根據(jù)教科書，可以采取其中的梁和板的問題，而扁梁則不可以。在懸挑梁的設(shè)計過程中需要在滿足設(shè)計力學(xué)要求的基礎(chǔ)之上采取合理的設(shè)計，以符合感官的審美。

3高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

高層建筑是當(dāng)下發(fā)展較為迅速的一塊，鋼結(jié)構(gòu)具有較強的抗震性，總體成本較低，具有優(yōu)良的發(fā)展前景。鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場拼裝，彌補了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不足，大大提升了效率。但設(shè)計中需要注意以下幾點問題。

高度問題。建筑物的設(shè)計必須滿足規(guī)范對于高度的眼球，對于高限建筑必須采取謹(jǐn)慎的態(tài)度[3]，從而防止地震或者偶然載荷作用下的潛在危害性。對于高層建筑，必須嚴(yán)管嚴(yán)查。

穩(wěn)定性是高層建筑很重要的內(nèi)容，在設(shè)計中需要以穩(wěn)定性為核心，圍繞其進(jìn)行設(shè)計，一般可以利用專業(yè)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，并通過統(tǒng)計工具對結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行測算，需要考慮到建筑的控制載荷、阻尼等參數(shù)，防止不穩(wěn)定等問題的出現(xiàn)。

經(jīng)濟型問題分析。高層建筑采用大量的鋼結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致成本過高此類問題的出現(xiàn)。在設(shè)計中，需要在保持穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上充分確保建筑的經(jīng)濟性，通過優(yōu)化設(shè)計，提升鋼結(jié)構(gòu)總體協(xié)調(diào)性，防止出現(xiàn)失穩(wěn)或者坍塌的現(xiàn)象。

防火性。在遇到高溫或者火焰炙烤情況時，鋼結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)甚至燃燒的現(xiàn)象。在設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)考慮到降低鋼結(jié)構(gòu)的膨脹系數(shù)，以防止其在火災(zāi)發(fā)生時嚴(yán)重變形導(dǎo)致建筑失穩(wěn)，或者出現(xiàn)爆炸等難以控制的現(xiàn)象。其次，可以采取合理的防火層，降低鋼結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，延長耐火時間。還可以通過對電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，加強鋼結(jié)構(gòu)的消防穩(wěn)定性，增強其火災(zāi)安全性，降低火災(zāi)發(fā)生概率[4]。

環(huán)保性。環(huán)保是當(dāng)代的一大主題，在評價鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計好壞時環(huán)保是一重要指標(biāo)。在設(shè)計中需要考慮到高層建筑和自然環(huán)境之間關(guān)系，考慮到鋼結(jié)構(gòu)和周圍生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，通過對鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)保型提升，提升建筑品質(zhì)。在鋼結(jié)構(gòu)中尅采用輕質(zhì)墻板等材料，從而能夠有效解決能源緊缺的現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]王坤.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題分析[J].科技管理研究,2014,10(08):63.

[2]朱偉峰.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題分析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,12(06):195-196.

[3]任媛.民用高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題分析[J].結(jié)構(gòu)設(shè)計, 2014,13(09):72-74.

[4]姜春寶.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題分析[J].科學(xué)中國人,2015(06):16.endprint