鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析

【摘要】隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)也以其不可比擬的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)適應(yīng)大型、特大型公共建筑的需要，廣泛使用于工程建筑領(lǐng)域。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，往往存在著很多的問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)， 針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中的存在問(wèn)題進(jìn)行了分析，現(xiàn)詳述如下。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；問(wèn)題

1、建筑設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 比起混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如：自重輕，用鋼結(jié)構(gòu)建造的住宅重量約為鋼筋混凝土住宅的一半，節(jié)約了建造成；強(qiáng)度高，適合大跨度，大開(kāi)間的現(xiàn)代建筑需要，因結(jié)構(gòu)體量小，在住宅建筑中建筑使用面積比鋼筋混凝土住宅提高約4% ；安全性高，能承受正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載和變形等作用，在偶然事件（如地震、強(qiáng)風(fēng)）發(fā)生時(shí)及發(fā)生后結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部損壞而不致發(fā)生倒塌；工期短?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，可工廠(chǎng)化，規(guī)?；笈可a(chǎn)，廣泛應(yīng)用與工業(yè)，廠(chǎng)房等建筑行業(yè)。

1.2 適應(yīng)現(xiàn)代建筑對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求，鋼結(jié)構(gòu)不僅具有“輕、快、好、省”的優(yōu)異性能，還具有可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)。因鋼材可以回收重復(fù)加工，建造和拆除時(shí)對(duì)環(huán)境污染較少，成為綠色，環(huán)保材料。選材環(huán)保節(jié)能，淘汰了傳統(tǒng)的磚，瓦等不環(huán)保的稀缺能源，從而保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間。

1.3有著良好的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、相關(guān)政策導(dǎo)向和政府積極推動(dòng)下呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)勢(shì)頭。隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程正從跨度大、多層或高層、耐熱性等要求高的工業(yè)建筑足見(jiàn)向民用建筑發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑與我國(guó)的城市化建設(shè)和保障性住房工程建設(shè)相結(jié)合，其意義重大。

2、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

2.1設(shè)計(jì)人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)不高的問(wèn)題

由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)相對(duì)較低，很多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員由于缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中不恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，或任意進(jìn)行所設(shè)計(jì)安全等級(jí)的降低，導(dǎo)致在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)或太過(guò)保守，或過(guò)于超前。這些都不利于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)的整體可靠性。應(yīng)注意定期進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)水平的培訓(xùn)，及時(shí)掌握新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)和新的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法及計(jì)算模型。尤其是對(duì)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，必須深刻理解規(guī)范規(guī)程中的設(shè)計(jì)參數(shù)及其安全等級(jí)要求，以便從根本上確保結(jié)構(gòu)方案的科學(xué)性與合理性。

2.2建筑鋼結(jié)構(gòu)自身的防火性、防腐蝕性不強(qiáng)問(wèn)題

首先，缺乏較強(qiáng)的耐火性。從鋼材來(lái)看，缺乏足夠的耐火性，當(dāng)溫度超過(guò)400℃時(shí)，鋼材的屈服強(qiáng)度就只能是室溫下強(qiáng)度的1/2。當(dāng)溫度大于600℃時(shí)，鋼材的剛度、強(qiáng)度就會(huì)完全喪失。故此，防火是鋼結(jié)構(gòu)建筑物必須考慮的因素。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防火措施不到位，一旦遭遇火災(zāi)，就會(huì)被嚴(yán)重破壞。因此，從設(shè)計(jì)規(guī)定來(lái)看，當(dāng)鋼材表面溫度高于150℃時(shí)，所以，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、支撐等承重構(gòu)件和組合樓蓋體系的壓型鋼板作防火處理

其次 ，鋼材缺乏較強(qiáng)的耐腐蝕性。因此，如果其環(huán)境中有較強(qiáng)的腐蝕性介質(zhì)，是不能夠采用鋼結(jié)構(gòu)的。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑不采取防腐蝕措施，長(zhǎng)期受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕，也非常容易出現(xiàn)腐蝕生銹，這樣不僅影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的美觀(guān)，而且會(huì)影響鋼材料的承載能力和建筑物的適用壽命。故此，為了盡可能地做好鋼結(jié)構(gòu)建筑防腐措施，當(dāng)前國(guó)內(nèi)最常用的方式就是在鋼結(jié)構(gòu)外增加防護(hù)層。從防護(hù)層的種類(lèi)來(lái)看，主要有金屬類(lèi)防護(hù)層、化學(xué)防護(hù)層及非金屬防護(hù)層。在涂裝防護(hù)層之前，必須做好徹底基層除銹工作，且要確保防銹及涂層與相關(guān)要求相符合，做到合二為一。

2.3設(shè)計(jì)深度不夠問(wèn)題

由于專(zhuān)業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的儲(chǔ)備不足，設(shè)計(jì)院將自己的設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)嫁給加工企業(yè)，造成質(zhì)量下降。不少設(shè)計(jì)單位鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平比較低，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不進(jìn)行研究，對(duì)所設(shè)計(jì)的成果心中沒(méi)底，只知道照搬規(guī)范章程、緊套程序，然而對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不進(jìn)行研究，更談不上有哪方面的創(chuàng)新了。只給出“構(gòu)件布置圖”就算完成了任務(wù)，而有些布置圖只是一個(gè)簡(jiǎn)單的單線(xiàn)條圖，對(duì)關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點(diǎn)”，未曾考慮過(guò)這種節(jié)點(diǎn)是否安全、構(gòu)造是否合理，導(dǎo)致施工圖的深度不夠，加工圖紙拆圖困難且達(dá)不到原設(shè)計(jì)的要求。另外，一些設(shè)計(jì)人員出于經(jīng)濟(jì)利益，整天埋在辦公室的圖紙堆里，理論脫離實(shí)際，不深入現(xiàn)場(chǎng)，不了解施工，不清楚自己的設(shè)計(jì)方案能否施工。嚴(yán)重者會(huì)給施工帶來(lái)極大困難，總的造價(jià)大量增加。往往導(dǎo)致工程邊施工邊變更，最后變更圖紙比原設(shè)計(jì)圖紙都多。所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要重視設(shè)計(jì)深度：1）首先要判斷是否適宜使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如適用了，2）要重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)考量，通常情況下，節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳力的特性可區(qū)分為半剛接、剛接和鉸接三種形式，采用不同連接形式，對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響非常大，例如，部分剛接節(jié)點(diǎn)能夠較好地承受鋼柱彎矩，但是卻可能出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)動(dòng)，與假定的結(jié)構(gòu)分析不相吻合，導(dǎo)致在實(shí)際施工時(shí)，出現(xiàn)大于原設(shè)計(jì)計(jì)算的變形。因此在設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)時(shí)， 分為等強(qiáng)和實(shí)際受力兩種設(shè)計(jì)方法， 在沒(méi)有絕對(duì)把握的情況下，建議使用等強(qiáng)設(shè)計(jì)。3）重點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)做精確的結(jié)構(gòu)分析，通常采用線(xiàn)彈性分析的方法， 可以通過(guò)查閱力學(xué)手冊(cè)等方法明確結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力數(shù)據(jù)， 或者使用軟件更為精確地分析型材鋼板的彈塑性能、結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性因素等。

2.4鋼結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計(jì)的問(wèn)題

房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商最關(guān)心的問(wèn)題是鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià)。根據(jù)實(shí)際情況，鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)定位于中、高檔住宅，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、維修和管理等環(huán)節(jié)著手加強(qiáng)管理和協(xié)調(diào)，從而達(dá)到降低成本，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。以建筑設(shè)計(jì)為主導(dǎo)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，要和其他專(zhuān)業(yè)緊密互動(dòng)配合。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)建筑還要注重安裝設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如：如何發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和避免鋼結(jié)構(gòu)帶來(lái)的建筑平、立面單調(diào)呆板；壓型鋼板在裝、卸、安裝中嚴(yán)禁用鋼絲繩捆綁直接起吊；運(yùn)輸堆放應(yīng)有足夠的支點(diǎn)，以防變形；鋪設(shè)前應(yīng)將彎曲變形者校正好；鋼梁頂面要保持清潔，嚴(yán)防潮濕及涂刷油漆。下料、切孔采用等離子弧切割機(jī)操作，嚴(yán)禁用乙炔氧氣切割；大孔四周應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)。需支搭臨時(shí)的支頂架，由施工設(shè)計(jì)確定，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可拆除；如何選擇和開(kāi)發(fā)外墻板，除滿(mǎn)足外墻板的各項(xiàng)技術(shù)要求外，還要做到墻板原材料因地制宜、工作化生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝連接方便等等。

2.5鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震問(wèn)題

我國(guó)是地震多發(fā)區(qū)，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要注重提高建筑的抗震能力：一是選擇有利于抗震的場(chǎng)地。不同的地質(zhì)條件在同一區(qū)域的抗震能力不同，因此，對(duì)于地震高發(fā)區(qū)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡x擇抗震性能相對(duì)強(qiáng)的地點(diǎn)。 二是結(jié)構(gòu)的總體布置要合理。在抗震設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)建筑力求形狀規(guī)則和結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，以免造成質(zhì)量中心和剛度中心的嚴(yán)重偏離；在樓層平面內(nèi)，抗震結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力應(yīng)均勻分布，并且持續(xù)、均勻地沿結(jié)構(gòu)堅(jiān)向。三是抗震結(jié)構(gòu)體系的合理選擇?？拐鹪O(shè)計(jì)工作之初，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)以往的地震情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和匯總，根據(jù)常見(jiàn)地震發(fā)生形式，合理的選擇抗震結(jié)構(gòu)體系。

3、結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已經(jīng)開(kāi)始作為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，我們要充分發(fā)揮設(shè)計(jì)工程師的創(chuàng)新能力，使建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠。

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