基于鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的研究

韓少春

溫州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江溫州 325000

建筑是文化的一個(gè)重要表現(xiàn)形式，不僅代表著中華文化的源遠(yuǎn)流長的歷史性，還代表著中華文化博大精深的延展性。無論是歷史還是現(xiàn)在，一個(gè)建筑對(duì)于一個(gè)人和一個(gè)國家都有個(gè)著傳承意義，而一個(gè)好的建筑和房屋結(jié)構(gòu)既可以為人類造福，也能夠?yàn)閲业慕?jīng)濟(jì)帶來新鮮的活力。

1 鋼材簡要概述

鋼，是對(duì)含碳量質(zhì)量百分比介于0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統(tǒng)稱。鋼的化學(xué)成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼，在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼往往根據(jù)用途的不同含有不同的合金元素，比如：錳、鎳、釩等。人類對(duì)鋼的應(yīng)用和研究歷史相當(dāng)悠久，但是直到19世紀(jì)貝氏煉鋼法發(fā)明之前，鋼的制取都是一項(xiàng)高成本低效率的工作。如今，鋼以其低廉的價(jià)格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業(yè)、制造業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡某煞?，可以說鋼是現(xiàn)代社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 鋼材作為建筑材料的優(yōu)勢

相對(duì)于整體性好、可模性好、耐久性和耐火性好、工程造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低的混凝土而言，鋼的強(qiáng)度高、塑性及韌性好、耐沖擊、性能可靠、易于加工成板材、型材和線材，有良好的焊接和鉚接性能，被建筑行業(yè)不斷使用。

（1）鋼材較其他材料具有體積小，質(zhì)量小的優(yōu)勢，這不僅可以極大地降低建筑所用資金，還可以利用較小的空間創(chuàng)造更大的價(jià)值，節(jié)省了占地和原料消耗。

（2）鋼材較其他建筑材料具有更強(qiáng)大的抗壓性，由于它的強(qiáng)度大且韌性好，可以抵抗住別的材料不能承受的正負(fù)向擠壓的同時(shí)還能夠根據(jù)需要變換成不同的形式，使得建筑過程中材料間貼合性更好，更具有視覺效果。

（3）鋼材如果真正使用到建筑物材料之中，那么對(duì)于整個(gè)建筑的抗震性能的提高也有著極大的幫助，使得房屋的安全性也隨之提高，更促進(jìn)了建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 鋼結(jié)構(gòu)在房屋結(jié)構(gòu)中的建造優(yōu)勢

3.1 材料強(qiáng)度高，自身重量輕

鋼材強(qiáng)度較高，與混凝土和木材相比，其密度與屈服強(qiáng)度的比值相對(duì)較低，因而在同樣受力條件下鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面小，自重輕，便于運(yùn)輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結(jié)構(gòu)。

3.2 鋼材韌性、塑性好、材質(zhì)均勻、結(jié)構(gòu)可靠性高

抗震性能較好，可以抵御較大的超負(fù)荷承重。由于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻，使得鋼結(jié)構(gòu)的房屋更加穩(wěn)固，內(nèi)部致密而不易有縫隙，讓各處的銜接都是恰到好處。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)制造安裝機(jī)械化程度高

由于鋼結(jié)構(gòu)它具有可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以使得許多的工廠制造、機(jī)械化管理制造都需要它的出現(xiàn)，由它參與的機(jī)械行為，制出的零件更加具有可用性，同時(shí)，它幫助工廠提升機(jī)械化效率，提升工廠工作速度，大大縮短了機(jī)械工期，對(duì)盈利和國家經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)起到一定作用。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)密封性能好

由于鋼結(jié)構(gòu)致密性好，保證在用作建筑材料的過程中始終處于密封狀態(tài)，所以它是一種制造高壓容器和大型的壓力型運(yùn)油設(shè)備的重要材料。

4 房屋結(jié)構(gòu)建造中容易遇到的問題

4.1 鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到建筑材料中的前期問題

一個(gè)房屋、一個(gè)建筑在建立之初都是要考察附近土地的土質(zhì)情況和地下結(jié)構(gòu)的，沒有一座建筑是設(shè)計(jì)師隨心所欲的建造，當(dāng)然，肆意妄為的建造根本不可能立世。在這一部分容易出現(xiàn)的問題是，真正的設(shè)計(jì)者不能夠在施工之前確定大范圍的土地基礎(chǔ)，對(duì)地質(zhì)勘察不夠仔細(xì)，使得地基及基礎(chǔ)設(shè)置出現(xiàn)不和諧、不貼合的問題，這樣不僅對(duì)于房屋本身的安全性造成影響，還使整體建筑所帶來的效益極大的降低。現(xiàn)在我國的大部分建筑都為獨(dú)立地基，如果對(duì)建筑的地基認(rèn)識(shí)考察不準(zhǔn)確，就會(huì)使整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)固。

4.2 建筑的框架結(jié)構(gòu)存在問題

框架建筑是指由框架、墻板、樓板組成的建筑。它的基本特征是由柱、梁和樓板承重，墻板僅作為圍護(hù)和分隔空間的構(gòu)件?？蚣苤g的墻叫填充墻，不承重。由輕型墻板作為圍護(hù)與分隔構(gòu)件的叫框架輕板建筑。

在一個(gè)房屋的建造過程中，框架結(jié)構(gòu)就好比一個(gè)人的骨架，如果骨架堅(jiān)挺硬朗，那么整個(gè)人都是神清氣爽、蓬勃生輝；倘若一個(gè)人沒有穩(wěn)固的骨架作為承載肉體的筋骨，那么他也不能成為一個(gè)人。用在房屋建造當(dāng)中最恰當(dāng)不過，現(xiàn)在的房屋結(jié)構(gòu)中，許多人不能把縱向框架和橫向框架合理的一起關(guān)注和保障，導(dǎo)致配筋配置不均，更有的時(shí)候，承重柱截面高度設(shè)計(jì)不合理，使得框架橫縱貼合度低，使得整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題

雖然鋼的耐火性和耐熱性良好，但是它仍存在一定的穩(wěn)定性問題。在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造過程中，房屋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷程度和其是否因外力而變形成為建筑工程師重點(diǎn)所關(guān)注的問題。在普通的房屋建造過程中，工程師應(yīng)該多注意鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，因?yàn)橐坏┰诖诉^程中出現(xiàn)了因沒有關(guān)注到鋼的切合度而導(dǎo)致的不穩(wěn)定的問題，那么不僅僅會(huì)造成一個(gè)建筑工程財(cái)產(chǎn)的損失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成大量的工人和從業(yè)人員失去生命。

一個(gè)房屋建造的好壞，很大程度上取決于它是否可以安全的存在著并給社會(huì)帶來一定的效益。當(dāng)建筑工程師準(zhǔn)備施工之前，是會(huì)按照自己腦內(nèi)所想的比例構(gòu)建一定的縮小版模型的，但是由于現(xiàn)實(shí)和理想有所差距，所以在模型的濃縮之中有許多看不到的狹小問題沒有被發(fā)現(xiàn)，致使真正的構(gòu)造出房屋之后，許多細(xì)節(jié)之處暴露缺點(diǎn)，俗話說：“細(xì)節(jié)決定成敗”，雖然可能只是框架的不穩(wěn)定，雖然只是某個(gè)環(huán)節(jié)少了一個(gè)極小的步驟，但是都有可能造成房屋穩(wěn)定性的大打折扣，可以說，這是建筑行業(yè)面臨的極為重大的問題。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)方面問題

鋼材料在防護(hù)作用的時(shí)候，還會(huì)衍生出更加令人耳目一新的新特性，諸如防腐蝕和耐熱性衍生出的隔熱能力，但是這些能力往往被建筑工程師所忽視，他們在建造過程中更注重它的高強(qiáng)度測試，看它是否可以最大程度的承重，以及看鋼材料是否可以更節(jié)省的達(dá)到目的。正是這些關(guān)注點(diǎn)的不到位不全面，使得鋼材料的下半部分在進(jìn)入土地之后，由于土壤的酸性不一，使得鋼材料很快就發(fā)生了腐蝕的嚴(yán)重問題，造成整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)的破壞。

4.5 鋼材料的抗震性問題探討

鋼具有耐沖擊、高強(qiáng)度的特性，為它能夠在“抗震”環(huán)節(jié)獨(dú)樹一幟創(chuàng)立了條件。但是雖然其內(nèi)部有這樣的優(yōu)勢，它也只是局限于在正常的年月，風(fēng)平浪靜世界靜好的狀態(tài)下。一旦遭遇地震，誰也不能保證它可以救人于水火之中。但凡有一些地理知識(shí)儲(chǔ)備的人都知道，在我國有許多個(gè)地殼活躍區(qū)，那些地區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他地區(qū)無疑是松動(dòng)的，所以這就造成不同地區(qū)要有不一樣的房屋構(gòu)造。由于鋼材料本身的特性明顯，造成國家在規(guī)定其抗震等級(jí)之時(shí)沒有明確的說明，這也是為什么在早年，唐山大地震時(shí)很多房屋倒塌的原因，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不結(jié)實(shí)，工程師管理和預(yù)計(jì)不到位，造成大地震面前輕松就被擊垮，足以見得這個(gè)問題在房屋建造中的嚴(yán)重性。

4.6 建筑工程師和施工者層面的問題

建筑工程師自身能力不足，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)沒有進(jìn)行準(zhǔn)確的估測和預(yù)算，造成整個(gè)施工過程出現(xiàn)問題。有些施工者在建造的過程偷奸耍滑，做出“豆腐渣”工程，在鋼材料的選取過程中出現(xiàn)疏漏，為了賺取暴利而選擇質(zhì)量更差的別的材料進(jìn)行替代，是非常嚴(yán)肅的問題。

5 結(jié)語

房屋是人們身體的港灣也是人們靈魂的安居之地，房屋的安全和穩(wěn)定不僅可以保障人類居住的安全性，還可以讓人類更有歸屬感。所以希望工程師可以在以后的設(shè)計(jì)過程中不斷提升自我的科學(xué)文化水平，平時(shí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，使得最后的設(shè)計(jì)一步到位；施工者提升思想道德修養(yǎng)，用真誠的心對(duì)待工作，從根源出為廣大人民提供基本的安全保障。希望相關(guān)人員可以仔細(xì)研究鋼材料的特性和基本優(yōu)勢，合理利用其優(yōu)勢的同時(shí)，注意到穩(wěn)定性、保護(hù)性、抗震性等基本問題，在實(shí)踐中不斷優(yōu)化鋼材料的弊端，想方設(shè)法縮小其所帶來的問題，把它的優(yōu)勢進(jìn)一步展現(xiàn)，問題進(jìn)一步解決。

[1] 王青.鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題研究[J].江西建材，2016（14）：15，19.

[2] 戚赫，劉勇.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題與措施探究[J].門窗，2015（4）：159，161.