鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題分析

池碧波

摘要：本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念、特征和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施，希望能為未來我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供有益參考。

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

1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

鋼結(jié)構(gòu)是指將鋼板進(jìn)行焊接、熱軋、冷彎等加工形成的鋼型，主要分為輕鋼結(jié)構(gòu)與重鋼結(jié)構(gòu)兩種。輕鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，多用于倉庫、體育館、辦公樓等跨度較小的建筑物。重鋼結(jié)構(gòu)則多用于跨度較大的建筑當(dāng)中。

2.鋼結(jié)構(gòu)特征分析

2.1強(qiáng)度高。自重輕

與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比。鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度更高。且鋼結(jié)構(gòu)建筑的橫向構(gòu)件截面面積更小，同時(shí)在強(qiáng)度、建筑跨度、負(fù)載等條件相同的情況下。鋼結(jié)構(gòu)自重是鋼筋混凝土的1/3。因此鋼結(jié)構(gòu)正在逐漸替代鋼筋混土。

2.2材質(zhì)均勻

在一定應(yīng)力的環(huán)境中。鋼結(jié)構(gòu)受力所產(chǎn)生的實(shí)際彈性與理論計(jì)算數(shù)據(jù)極為接近。因此材質(zhì)與結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

2.3可塑性強(qiáng)

一般的壓力作用不會(huì)造成鋼材斷裂或損害。這是由鋼材內(nèi)部調(diào)節(jié)應(yīng)力平衡。并合理分配外部作用力而形成的。

3.當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的缺陷分析

3.1設(shè)計(jì)質(zhì)量下降

與鋼筋混凝土建筑設(shè)計(jì)相比。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在人力、物力等方面的投入更大。且設(shè)計(jì)周期短。設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)少。工作強(qiáng)度大。在當(dāng)前建筑行業(yè)設(shè)計(jì)市場(chǎng)相對(duì)混亂的環(huán)境下。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量難以得到保證。此外，我國(guó)設(shè)計(jì)市場(chǎng)缺乏配套的監(jiān)督機(jī)制與約束性法律法規(guī)，一旦發(fā)生工程事故。將造成不可挽回的損失。

3.2防腐、抗震問題

鋼的抗腐蝕能力較差。不能用于存在強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)的建筑物內(nèi)。同時(shí)若長(zhǎng)時(shí)間遭受大雨、強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣。鋼材的自身承載能力會(huì)因?yàn)槔匣P而嚴(yán)重下降。對(duì)外觀造成影響。目前鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力較弱。從設(shè)計(jì)角度來看。一方面抗震性能的驗(yàn)算方法尚不符合相關(guān)要求。另一方面提升受彎鋼鑄件的局部穩(wěn)定性設(shè)計(jì)上仍存在一定困難。從材料角度來看。大量鋼材內(nèi)部存在夾層。使鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能有所下降。

3.3照搬國(guó)外設(shè)計(jì)方案

我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定差距。因此借鑒國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案是我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在工作中常用的方法。然而我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案多為地區(qū)項(xiàng)目。大部分設(shè)計(jì)師盲目照搬國(guó)外設(shè)計(jì)方案。既沒有考慮方案的經(jīng)濟(jì)效益。也沒有根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行修改。使建筑企業(yè)遭受巨額的經(jīng)濟(jì)損失。部分設(shè)計(jì)人員過分追求創(chuàng)新。設(shè)計(jì)的方案毫無可行性。造成大量資源浪費(fèi)。

4.完善鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效策略

4.1完善設(shè)計(jì)思路和步驟

為了進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)陛。設(shè)計(jì)人員必須完善設(shè)計(jì)思路和步驟，具體內(nèi)容包括：（1）鋼結(jié)構(gòu)的形式與布置。由于每種結(jié)構(gòu)形式都有各自的優(yōu)劣點(diǎn)與適用范圍。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的具體情況進(jìn)行選擇。同時(shí)。鋼結(jié)構(gòu)形式雖然較多，但施工并沒有能夠作為參考的固定標(biāo)準(zhǔn)。所以設(shè)計(jì)人員必須對(duì)建筑施工的實(shí)際情況與周邊環(huán)境進(jìn)行全面分析。最終確定施工方案。（2）圖紙編制。圖紙是鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，因此為了最大限度保證工程質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員必須運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。并對(duì)設(shè)計(jì)的可操作性進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)。必要時(shí)可組織專業(yè)素質(zhì)高且工作經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行集體討論。

4.2加強(qiáng)地坪與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地坪與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中。若不進(jìn)行有效的模板定位。將會(huì)導(dǎo)致地腳螺栓錯(cuò)位。通過簡(jiǎn)易整改在柱底板上開新孔、鉆入膨脹螺栓或化學(xué)螺栓便可控制上述問題。若地腳螺栓偏差過大，則需要更換基礎(chǔ)。部分情況下地腳螺栓外露部分不夠。螺母無法正確擰入。針對(duì)此問題。可將螺栓利用焊接帶螺紋的鋼筋棒來加長(zhǎng)。伸長(zhǎng)部分的端部應(yīng)切成45°。以保證全熔透焊接：或者在拼接處采取帶螺紋連器。需要注意的是，在連接材料上應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的墊圈。以抬高螺母。另外，要重視墻體插筋的應(yīng)用。利用墻體插筋可讓地坪跨過墻邊夯實(shí)較差的土壤區(qū)。并為墻體頂部創(chuàng)造一個(gè)有效的側(cè)向支撐。起到夯實(shí)作用。以保證地坪與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

4.3重視鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)

長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。設(shè)計(jì)人員應(yīng)將鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題作為關(guān)注焦點(diǎn)。并結(jié)合建筑地區(qū)的環(huán)境狀況。采取相應(yīng)的解決措施和設(shè)計(jì)方案。將防腐防銹涂料涂在鋼結(jié)構(gòu)表面是目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的防腐方案。這樣的涂料具有電阻大、附著力強(qiáng)、致密疏水性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效抵御空氣中的氧氣、水蒸氣及氯離子對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。按照相關(guān)規(guī)定，室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層厚度必須在100微米以上。暴露在空氣中鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂層厚度必須在150微米以上。而地面及底下的鋼柱柱腳必須在采用C20混凝土包裹的前提下。保證防腐涂層的厚度在50微米以上。若鋼結(jié)構(gòu)處于酸性較強(qiáng)的環(huán)境。則必須使用氯磺化防酸漆等特殊涂料予以保護(hù)。

4.4強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)。我國(guó)處在地震多發(fā)地區(qū)。為了盡可能保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將抗震性能作為立足點(diǎn)。盡可能地提高建筑物的穩(wěn)定性與安全性。在建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。必須保證鋼結(jié)構(gòu)的勻稱、簡(jiǎn)潔，并選擇合適的連接方法，如住宅，采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架梁、柱均采用熱軋H型鋼材，框架柱與框架梁采用栓、焊混合連接節(jié)點(diǎn)。此外，支撐形式、墻和柱子的高寬比例等因素也會(huì)直接影響建筑物的抗震能力。這些都是設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中應(yīng)著重考慮的問題。

5.結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中將扮演越來越重要的角色。因此重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高建筑質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施不可能做到盡善盡美。設(shè)計(jì)人員與建筑施工人員只有深入學(xué)習(xí)理論知識(shí)。在實(shí)踐工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。提高自身綜合素質(zhì)，才能進(jìn)一步提升我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。