新時(shí)期建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對策探究

摘 要：就現(xiàn)狀來講，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)近年來取得了長足進(jìn)步，但在自我創(chuàng)新方面還稍顯不足，尤其是對國外的依賴性較強(qiáng)。對此，要加強(qiáng)新時(shí)期建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題與優(yōu)化路徑的研究，加強(qiáng)設(shè)計(jì)主體的理論培養(yǎng)和實(shí)踐拓展，以確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)現(xiàn)狀；優(yōu)化對策

新常態(tài)下，傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)正在逐漸退出建筑材料使用歷史，建筑鋼結(jié)構(gòu)開始成為主流，并為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供了有力支撐。但客觀來講，建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用尚處于初期階段，還存在著許多無法忽視的弊端與問題，嚴(yán)重限制了其健康發(fā)展和廣泛普及。對此，加強(qiáng)新時(shí)期建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對策的研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)價(jià)值。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問題

1.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的問題

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)主體必須首先確保構(gòu)件材料的高質(zhì)量性。但就現(xiàn)狀來講，許多設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，一味強(qiáng)調(diào)高標(biāo)準(zhǔn)，不切實(shí)際地增加安全等級，結(jié)構(gòu)構(gòu)件主次不明，桿件“應(yīng)力比”取值不科學(xué)，嚴(yán)重降低了鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。此外，許多設(shè)計(jì)人員根本不區(qū)分焊縫等級，全部采用一級全熔透焊縫。而對于鋼材選擇，也是全部選取最高級，在沒有充分掌握焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律的情況下，錯(cuò)誤地提出消除焊接殘余應(yīng)力，結(jié)果造成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)不合理。

1.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的問題

現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，穩(wěn)定性無疑是最為重要的一大訴求。但許多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者因缺乏經(jīng)驗(yàn)，很多時(shí)候忽略了穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題頻發(fā)，嚴(yán)重降低了工程整體質(zhì)量。隨著各種新型建筑材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度也隨之提高，尤其是穩(wěn)定把控方面更加復(fù)雜，這也為建筑工程質(zhì)量管理埋下了隱患。

1.3 防火防腐方面的問題

客觀來講，鋼結(jié)構(gòu)本身并不具備較強(qiáng)的抗腐蝕性，因此當(dāng)外部環(huán)境具有侵蝕性時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)會被侵蝕，降低其使用壽命，甚至引發(fā)倒塌，所以在設(shè)計(jì)人員必須緊緊圍繞防火防腐展開針對性設(shè)計(jì)。目前，在涂料防腐方法主要分為機(jī)械除銹和手工除銹兩種，經(jīng)過處理后的構(gòu)件表面必須是清潔無垢的，而對于鍍鋅構(gòu)件，需要采用酸洗除銹的方法，經(jīng)過處理后要露出金屬色澤，避免污漬殘留和酸液殘留。此外，設(shè)計(jì)者必須要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范，對防火防腐涂料進(jìn)行詳細(xì)注明，包括種類、厚度、層數(shù)等。

2 新時(shí)期建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對策

2.1 合理選型與布置

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要結(jié)合具體工程條件與特征，對荷載要求、材料供應(yīng)、安裝技術(shù)、使用功能等因素進(jìn)行全面考慮，最好選擇那些抗震性強(qiáng)、成本性低的結(jié)構(gòu)體系，對高烈度設(shè)防的高層鋼結(jié)構(gòu)來講，設(shè)計(jì)者最好選擇鋼-筒中筒、鋼框-筒等鋼結(jié)構(gòu)體系。此外，設(shè)計(jì)者加強(qiáng)與建筑師的互動(dòng)交流，雙方要展開全面的技術(shù)交底，共同確定鋼結(jié)構(gòu)平面布置、抗震原則等設(shè)計(jì)要點(diǎn)。需要重點(diǎn)指出的是，鋼結(jié)構(gòu)布置要全面考慮結(jié)構(gòu)體系特征、荷載分布規(guī)律等現(xiàn)實(shí)情況，盡量做到剛度勻稱、力學(xué)模型明確，確保結(jié)構(gòu)布置的合理性，最大可能地限制大荷載影響范圍，確保應(yīng)力傳遞路線的最佳化。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)當(dāng)勻稱，其形心要盡可能往側(cè)向力的作用線靠近，否則應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)當(dāng)有多道的防線。

2.2 構(gòu)件的設(shè)計(jì)

構(gòu)件的設(shè)計(jì)指的是構(gòu)件材料的組合與選擇，Q345和Q235 是較為常見的材料組合，主結(jié)構(gòu)通常都使用比較單一的鋼種以方便工程管理；出于經(jīng)濟(jì)的思考，也可選取不同的鋼材型號，例如當(dāng)強(qiáng)度起到控制的作用時(shí)，就可以使用Q345，當(dāng)穩(wěn)定起到控制的作用則應(yīng)當(dāng)要選擇Q235。彈塑性的方式驗(yàn)算截面是構(gòu)件設(shè)計(jì)之中標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用方法，但用于整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算卻不合適。伴隨著程序技術(shù)的逐漸進(jìn)步，現(xiàn)在的一些軟件可以把驗(yàn)算不達(dá)標(biāo)的構(gòu)件，從給定的截面庫里選取加大一級，并且自動(dòng)重新解析驗(yàn)算，直到達(dá)標(biāo)為止，面對不同需求的建筑則選取不同材料的構(gòu)件是合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的必須條件。

2.3 建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

在各樣類型的鋼結(jié)構(gòu)之中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的傷亡事故時(shí)有發(fā)生。為了能夠更好的確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)之中構(gòu)件不失穩(wěn)定，確保使用安全和工程質(zhì)量，就必須要對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)展開具體的探討。鋼結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)要從各組成部分、體系和構(gòu)件穩(wěn)定性要求綜合考慮，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)平面體系展開設(shè)計(jì)，確保平面結(jié)構(gòu)不發(fā)生平面外失穩(wěn)，要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定運(yùn)算需要和結(jié)構(gòu)布置相同，增加必需的支撐構(gòu)件等。實(shí)用的計(jì)算方法所按照的簡圖和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)當(dāng)要一致，多層或中層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架穩(wěn)定解析一般是省略的，只展開框架柱的穩(wěn)定計(jì)算，因?yàn)榭蚣芨髦臈U件穩(wěn)定計(jì)算的穩(wěn)定參數(shù)、常用力法等是根據(jù)假設(shè)者或簡化典型情況得出的，所以設(shè)計(jì)者要能確保所有的條件與假設(shè)相符合時(shí)才能夠應(yīng)用。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的防火、防腐蝕

火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)建筑有很大的危害，建筑鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的結(jié)構(gòu)空間大，火勢蔓延快，當(dāng)建筑采取無防火保護(hù)方法的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，就很容易損壞建筑。建筑的結(jié)構(gòu)防火問題通常在鋼筋混凝土構(gòu)造上比較容易處理，但在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)之上需要思考更多的因素。防腐問題是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所需要處理的問題，當(dāng)前的做法主要是采取構(gòu)造材料和新型防腐。防火涂料通常的做法是先把丹防銹底漆兩度刷紅，然后再刷鋼結(jié)構(gòu)的面漆兩度。

綜上所述，雖然鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用，但在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、防火防腐設(shè)計(jì)等方面還存在許多問題，因此必須要引起設(shè)計(jì)者的足夠重視，采取針對性手段進(jìn)行優(yōu)化，全面消除鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隱患，提高建筑工程建設(shè)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張文娟，劉瀾.分析建筑鋼結(jié)構(gòu)涂料防腐設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].祖國，2016，（20）：103.

[2]田璽.對建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工與質(zhì)量控制的分析探討[J].工程技術(shù)：全文版，2016，（11）：120.

[3]薛登斌.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題及相關(guān)技術(shù)[J].江西建材，2016，（12）：39.

作者簡介：于金波（1981-），男，漢族，本科，助理工程師，畢業(yè)于黑龍江科技大學(xué)土木工程專業(yè)，現(xiàn)從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。