建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中存在的問題分析

高維維

摘 要：在當(dāng)前建筑程中，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛，鋼結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)備受歡迎。而且在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中一些新技術(shù)和新工藝也不斷的涌現(xiàn)出來，特別是高強(qiáng)度建材、高效防火及耐腐蝕性的涂料的應(yīng)用，更是有效的推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用但是鋼結(jié)構(gòu)卻在建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了很多問題。如何改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題一直是業(yè)內(nèi)人士重點(diǎn)研究的課題。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見問題；對(duì)策

1 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的前期工作

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期工作主要有結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)評(píng)估、結(jié)構(gòu)判斷這些內(nèi)容。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)人員一定要充分了解企業(yè)提供的資料，根據(jù)這些資料判斷建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有沒有必要使用鋼結(jié)構(gòu)，接著，設(shè)計(jì)人員要建立力學(xué)模型，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期最重要的工作是設(shè)計(jì)人員評(píng)估鋼結(jié)構(gòu)有沒有達(dá)到施工的要求，同時(shí)要復(fù)查重要的參數(shù)。

2 鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不高

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)相對(duì)繁重，而且相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)費(fèi)用較高，在一定程度上增加了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，所以很多設(shè)計(jì)人員都不愿意接這類工作。此外，有些設(shè)計(jì)單位缺乏鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分包，一旦分包單位設(shè)計(jì)資質(zhì)欠缺，就會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來安全隱患。另外，當(dāng)前的設(shè)計(jì)市場(chǎng)沒有相關(guān)法律的約束，也沒有相應(yīng)的監(jiān)督，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，如工程事故的發(fā)生。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案缺乏深度

承接單位和設(shè)計(jì)單位的分包，在很大程度上降低了設(shè)計(jì)的深度，甚至有些設(shè)計(jì)方案不能滿足原設(shè)計(jì)的要求，例如柱腳設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。埋入式、外包式、外露式是柱腳設(shè)計(jì)的主要類型，外露式主要在民宅中應(yīng)用，底板的彈性和塑性變形決定了柱腳的剛度，所以底板出現(xiàn)變形就會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)的變形，設(shè)計(jì)人員如果不充分考慮這些問題，不進(jìn)行內(nèi)力分析，預(yù)留位移角限度值，一旦出現(xiàn)地震災(zāi)害時(shí)，就很容易破壞柱腳節(jié)點(diǎn)，損壞建筑物。

3 鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的改進(jìn)措施

3.1 規(guī)范設(shè)計(jì)管理，加大監(jiān)督力度

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，要求相關(guān)部門審查承包商和設(shè)計(jì)單位的資質(zhì)，比如鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作能力、施工安裝能力等。承包單位一定要有鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的資質(zhì)以及鋼結(jié)構(gòu)安裝資質(zhì)，并且能在相關(guān)規(guī)定下，滿足建設(shè)的要求。

3.2 以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一定要重視經(jīng)濟(jì)效益問題，設(shè)計(jì)人員要充分考慮成本問題，不能盲目模仿外國(guó)的設(shè)計(jì)方案，一切從實(shí)際出發(fā)，充分考慮建筑的安全性、舒適性和實(shí)用性。例如鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)雖然有很多，但是也有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)受溫度的影響太大，因此其防火能力不強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要。鋼結(jié)構(gòu)受熱在100～250℃時(shí)，當(dāng)升高溫度，會(huì)增大鋼結(jié)構(gòu)的塑性，同時(shí)降低鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度；當(dāng)溫度升高到250℃時(shí)，會(huì)降低鋼結(jié)構(gòu)的塑性，但是在一定程度上提高了鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致藍(lán)脆現(xiàn)象，因此，設(shè)計(jì)人員要重視鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)和隔熱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行考察，確定建筑的防火等級(jí)，然后結(jié)合相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，提高鋼結(jié)構(gòu)的防火能力。避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的變形及脫落。當(dāng)前，提高鋼結(jié)構(gòu)的防火能力的主要方法是將防火涂料涂在鋼結(jié)構(gòu)的表面， 使鋼的構(gòu)件的耐火能力得到有效的提高。主要注意的是，設(shè)計(jì)人員在做設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮發(fā)生火災(zāi)時(shí)疏散人員問題，使安全出口和疏散通道的設(shè)計(jì)合理化。

3.3 重視鋼結(jié)構(gòu)深度的設(shè)計(jì)

3.3.1 鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在空氣中暴露太久容易被腐蝕，如果鋼結(jié)構(gòu)存在侵蝕性物質(zhì)，并且處在潮濕的環(huán)境，會(huì)加速鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕程度。被腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)不僅縮小了構(gòu)建截面，而且導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的表層出現(xiàn)銹坑，在很大程度上減少了鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)人員一定要重視鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題，并且要結(jié)合實(shí)際的情況，想出最好的解決對(duì)策和最佳的設(shè)計(jì)方案，提高建筑的安全性。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)通常都是將防腐防銹涂料涂在鋼結(jié)構(gòu)表面，從而達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的目的。這樣的涂料的主要特點(diǎn)是電阻較大、附著力較好、致密疏水性較強(qiáng)，在很大程度上阻礙了氯離子、氧氣和水蒸氣的腐蝕，防腐作用效果較好。按照相關(guān)規(guī)定，室內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)的涂料層的厚度至少達(dá)到100μm，而裸露在空氣中的鋼結(jié)構(gòu)或者露天鋼結(jié)構(gòu)的涂料層的厚度至少達(dá)到150μm～200μm，而在地面或者地面以下的鋼柱柱腳，最好采用C20 混凝土將其包裹，同時(shí)涂料層的厚度至少在50μm 以上。需要注意的是，如果鋼結(jié)構(gòu)處在酸環(huán)境中，則需要使用特殊的涂料如氯磺化防酸漆來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

近年來，地震災(zāi)害的發(fā)生率越來越高，我國(guó)屬于地震多發(fā)國(guó)，為了確保建筑和人們生命的安全，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)重視抗震性能的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要盡可能提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性。建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一定要確保鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)正、勻稱和簡(jiǎn)潔，同時(shí)連接方法要選擇得當(dāng)。柱子和屋架之間以及屋面板和屋架之間的連接一定要穩(wěn)定牢固，確保地震發(fā)生時(shí)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定。另外，位置的選擇、支撐形式的選用是否合理都會(huì)影響建筑的抗震能力，因此設(shè)計(jì)人員要慎重考慮這些問題，同時(shí)要積極做好抗震措施。

4 結(jié)束語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展期，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有越來越多。鋼結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特的有點(diǎn)，但是，隨著建筑造型和功能的多樣化，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的要求，為此，我們要不斷研究總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，并提出解決措施，把鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目做好。

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