淺析鋼結(jié)構(gòu)建筑中的設(shè)計要點及防護措施

王 敏 徐 昌

（山東科技大學 土木工程與建筑學院 山東青島 266590）

淺析鋼結(jié)構(gòu)建筑中的設(shè)計要點及防護措施

王 敏 徐 昌

（山東科技大學 土木工程與建筑學院 山東青島 266590）

鋼結(jié)構(gòu)相比于混凝土結(jié)構(gòu)有著其得天獨厚的優(yōu)勢，包括：①質(zhì)量輕，強度高，塑性好，韌性強；②材質(zhì)均勻，安全可靠；③工業(yè)化程度高，工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配，工序簡便施工速度快。因此鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，但鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計過程中也存在部分問題，本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點，對設(shè)計過程中的常見問題以及相關(guān)防護措施進行了研究。

鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點；常見問題；防護措施

伴隨著我國國民經(jīng)濟的良好發(fā)展勢頭，建筑行業(yè)也顯示出了一片繁榮的景象，工業(yè)及民用建筑不管從建筑結(jié)構(gòu)、外觀形式，還是從施工質(zhì)量，設(shè)計用材都有了巨大的進步，形式多樣、外觀優(yōu)美、質(zhì)量可靠、用材合理，其中建筑用材的發(fā)展尤為突出。在高層建筑及大跨度空間結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用的尤為普遍，鋼結(jié)構(gòu)在此類設(shè)計中可以更好地發(fā)揮出其獨特的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用的同時鋼結(jié)構(gòu)的缺陷也顯得相當明顯。為此，本文就鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題及防護措施展開論述。

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

1.1 焊縫的設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)當中，鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式為焊接方式，因此鋼結(jié)構(gòu)的安全就取決于焊縫質(zhì)量的好壞，因此就要依照結(jié)構(gòu)的受力性和重要性以及鋼材的焊接性能，來對焊接的等級進行選擇。在大多數(shù)情況下，應(yīng)該對鋼板板材的對接焊縫進行疲勞強度的檢驗，對于一些比較重要的焊縫，更應(yīng)該進行檢驗，焊縫的質(zhì)量等級至少為二級，對于只受剪力部分可以運用角焊縫，因為應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯所以焊縫的質(zhì)量等級大多數(shù)是三級。

1.2 穩(wěn)定的設(shè)計

如今，鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的理論研就已經(jīng)相當完善，其對應(yīng)各個數(shù)值也已經(jīng)相對成熟完整。但鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性（整體與局部穩(wěn)定）的相互影響與設(shè)計應(yīng)用還應(yīng)該得到進一步研究。由于設(shè)計人員缺少工作經(jīng)驗，對構(gòu)件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能沒有深入的了解，就會導(dǎo)致設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，缺少保護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的理念和經(jīng)驗，導(dǎo)致在一般性的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中出現(xiàn)低級的失誤。并且由于新材料的出現(xiàn)，對于新材料的性能設(shè)計者還沒有能夠進行全面的了解。對于部分問題，需要對基本的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行深入的了解以及研究，只有這樣鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題才能更好的解決。

1.3 節(jié)點的設(shè)計

在進行結(jié)構(gòu)分析以前，需要充分思考以及確定節(jié)點的形式，最常遇到的一種狀況就是結(jié)構(gòu)分析模型和設(shè)計的節(jié)點不一致，一定要避免這種狀況的發(fā)生。依照傳力特點的不同，節(jié)點可以分成鉸鏈、剛接以及半剛接，最好是選取能夠進行簡單分析的鉸鏈與剛接。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要點

2.1 抗震設(shè)防烈度

在設(shè)計高層或超高層建筑時，抗震設(shè)防烈度的設(shè)計時其中重要的設(shè)計內(nèi)容之一，是建筑物能夠安全使用的重要保障。在做此類設(shè)計時，應(yīng)該合理考慮建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，設(shè)計人員針對不同建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，做出相對應(yīng)的抗震設(shè)防烈度的設(shè)計方案，具體情況具體分析，方案經(jīng)設(shè)計人員層層比選，擇優(yōu)錄用，這樣可以盡可能使設(shè)計更為周全，還可以最大限度減少建設(shè)時得誤差。一般情況下，復(fù)雜高層與超高層建筑高度均超過 300m，在做此類設(shè)計時，更適合將其建設(shè)在抗震設(shè)防烈度為“六”的區(qū)域，可以減少因地震作用對建筑造成的傷害。由此可以看出，在設(shè)計此類建筑時，要綜合考慮抗震設(shè)防烈度的各種因素，做出適合具體情況的設(shè)計。

2.2 結(jié)構(gòu)舒適度

要確保高層與超高層建筑物水平振動的安全性，就要以“以人為本”為建筑設(shè)計理念的根本。對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法這兩種高層結(jié)構(gòu)體系是彼此柔軟的，但是在設(shè)計過程中，我們使建筑物滿足人們對舒適度的前提是保證建筑設(shè)計的安全性。使高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到順風向和橫風向頂點的最大加速度是這方面設(shè)計所考慮的重要內(nèi)容。

2.3 施工過程

在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要考慮結(jié)構(gòu)可行性的問題，不然無論你對建筑設(shè)計額的多么合理，技術(shù)再怎么先進，也無法滿足建筑結(jié)構(gòu)整體完整使用要求。這樣就要求我們設(shè)計人員要考慮鋼材傳力效果和關(guān)鍵節(jié)點鋼材的可靠性，安裝建設(shè)過程中的操作便利性。對此我們將采取一些特別工藝來保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，例如：在型鋼與其混凝土梁柱節(jié)點表面焊接鋼筋連接套筒、將鋼筋繞過型鋼、將鋼筋與其表面的加勁板進行焊接處理以及通過在鋼板上開洞的方式來穿鋼筋等措施。

3 鋼結(jié)構(gòu)的防護問題

3.1 防腐蝕

現(xiàn)如今各個國家最常用的防止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的辦法就是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面上涂上一層非金屬涂料防銹，這種方法非常的實用，不僅價格低廉，并且涂料可供選擇的種類繁多，適應(yīng)性強、選擇的范圍廣，不會受到大小和形狀的限制，但是缺點是非金屬涂料沒有較好的耐用性，需要對其定期的進行維護。對于大型的鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕工作，就需要做一個長期有效的防腐處理，至少要十五到二十年，通常使用熱浸渡鋁、鍍鋅技術(shù)或者是鋁涂層技術(shù)或者是熱噴涂鋅等等，這當中最合適的方法還是熱噴涂鋁或者鋅涂層，在二十世紀九十年代末期，我國的電弧噴涂技術(shù)開始得到發(fā)展，并且逐步運用到工程當中。

3.2 耐火性

鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件需要有防火材料的保護，設(shè)計防火材料時，應(yīng)該根據(jù)建筑物的耐火等級進行設(shè)計，在時候的時候還需要考慮到構(gòu)件的耐火等級，對于可能會受到高溫作用的構(gòu)件，應(yīng)該根據(jù)不同的情況，使用合理的隔熱防護措施進行保護。進行防火處理主要是為了解決在實際的應(yīng)用過程中因溫度過高而造成鋼材承載力不足，通過防火處理將鋼結(jié)構(gòu)的耐火性提高到設(shè)計的要求，防止鋼結(jié)構(gòu)因溫度迅速升高而引起的結(jié)構(gòu)變形過大，最終造成建筑物坍塌。

4 結(jié)束語

本文對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計當中出現(xiàn)的問題進行了綜合性的探究，為鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計工作者提供一些參考，在進行設(shè)計的時候，一定要重視鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及防護工作?？偠灾?，在對大跨度空間結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)或超高層建筑進行設(shè)計時，要將提高建筑構(gòu)件的材料利用效率和結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性作為設(shè)計重點，還要考慮抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)舒適度以及施工的具體過程。這樣才可以設(shè)計出更好，質(zhì)量更高的高層建筑，可以看出，高質(zhì)量的高層建筑結(jié)構(gòu)離不開專業(yè)的設(shè)計人員，只有掌握專業(yè)的建筑知識和對整體工程具有全面的了解，才能設(shè)計、建造出更完美，舒適的建筑。

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