鋼結構設計及施工圖問題解析

楊曦 徐金銘

摘? 要：隨著經濟的不斷進步以及科學技術的發(fā)展，鋼結構在建筑行業(yè)中的作用非常重要。只有提升鋼結構的設計水平，才可以為我國鋼結構繼續(xù)發(fā)展提供強而有力的基礎。鋼結構作為主流的建筑結構設計方案，鋼結構設計圖紙是施工的重要參考依據(jù)，這就需要全面加強鋼結構施工圖紙設計工作，保證能夠滿足工程建設要求，從而實現(xiàn)最終的建設目標?；诖耍撐氖紫葘︿摻Y構概念與優(yōu)點進行分析，提出鋼結構設計中存在的問題，最后探究鋼結構設計問題的解決措施。

關鍵詞：鋼結構;施工圖紙;問題;措施

中圖分類號：TU391? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著我國城市建設水平不斷提升，新建工程數(shù)量越來越多。鋼結構在當今建筑領域中的應用愈加廣泛，具有抗震性好、質量輕、工期短和美觀等優(yōu)勢。特別是在高層建筑領域中，鋼結構也迎來了發(fā)展契機。鋼結構在我國的應用時間較短，所以在鋼結構施工圖紙設計中容易出現(xiàn)細節(jié)性問題，影響鋼結構整體的穩(wěn)定性、安全性，為了保證工程建設質量，需要針對鋼結構設計圖紙問題，采取針對性的解決方案，做好監(jiān)督檢查工作，抓住每個設計細節(jié)，從而實現(xiàn)最終的設計目標。

1 鋼結構

鋼結構是指用鋼材制作的成本、半成本，如鋼柱等構件。各個構件之間使用螺栓、焊接連接，是當今建筑結構主流的形式。從鋼結構現(xiàn)行使用情況來看，其主要的優(yōu)勢有：

1.1 強度高

鋼結構是以鋼材作為主體，相比混凝土等材料，鋼材具有重量小、脆性低、屈服強度大等優(yōu)勢，如果各項外部條件相同則鋼材具有截面小、自重輕和運輸便捷等優(yōu)勢，不僅適用于普通多層建筑，還可以應用于超高、超重以及大跨度建筑中。

1.2 抗震性強

鋼材由于有較強的韌性，這樣決定了其抗震性。通過顯微鏡放大看可以發(fā)現(xiàn)鋼材內部組織結構十分均衡。適用于建筑工程結構，可靠性非常高。

1.3 耐熱性強

鋼結構受自然環(huán)境的影響較小，據(jù)有關試驗表明，在150℃以下鋼結構材質變化非常小。所以可以在高溫車間中加工。如果生產溫度超過了150℃，則要采用隔離措施。

1.4 機械化程度高

鋼結構在工廠統(tǒng)一加工制造，之后運輸?shù)焦さ仄囱b，在鋼結構制造過程中，可以實現(xiàn)機械化生產，提高了鋼結構的制造進度，也可以提高施工現(xiàn)場拼裝速度，生產效率非常高。

1.5 密封性好

鋼結構連接主要是采取焊接工藝，良好的焊接工藝可以使鋼結構處于全密封狀態(tài)。所以鋼結構不僅在建筑領域中廣泛應用，同時也涉及了大型油池、壓力管道等領域。

2 鋼結構設計中存在的問題

2.1 設計質量問題

鋼結構設計需要消耗一定的人、財、物，設計任務非常繁重，要長時間精心設計。鋼結構自身較為復雜，涉及難度大，很多單位會選擇外包設計。但我國市場經濟發(fā)展不成熟，設計單位工作水平、質量參差不齊，提高了鋼結構設計質量隱患。再加上設計市場監(jiān)管不嚴，很容易造成設計圖紙質量問題，給后續(xù)施工埋下巨大隱患。

2.2 設計深度問題

很多鋼結構設計都缺乏深度和專業(yè)性，部分設計單位對鋼結構設計方案缺乏重視，最終設計不滿足業(yè)主要求。不同鋼結構形式劃分主要包括外露式、外包式、埋入式。如在外露式民建工程設計當中，其底板可塑性、彈性決定了柱腳高度，而柱腳會直接影響鋼結構的性能，而很多設計人員往往忽視了底板設計工作，最終給建筑工程埋下了安全隱患。

2.3 模仿照搬問題

在鋼結構設計過程中，每個設計人員在設計中都會有一個側重點，不同設計人員、不同地區(qū)的設計重點有所不同。如鋼結構設計通常都是將建造成本放到首位;也有部分工程將質量放到首位。但是從鋼結構設計現(xiàn)狀來看，很多設計單位在設計當中都會模仿其他工程的成功案例，而生搬硬套的方法最終會弄巧成拙。在設計中缺乏方案改進與創(chuàng)新，從而造成鋼結構設計千篇一律。

3 鋼結構設計施工圖紙問題的解決措施

3.1 鋼結構設計優(yōu)化

在鋼結構設計中，除了要確保其整體結構的穩(wěn)定性，還需要滿足單個構件的穩(wěn)定性要求。鋼結構具有可塑性、韌性強、強度高等優(yōu)勢，構件整體特點為肢寬壁薄。所以確定鋼結構截面具體尺寸是設計中的要點，很多設計單位認為鋼結構強度決定截面尺寸，實則不然，鋼結構截面主要根據(jù)結構穩(wěn)定性、材料抗疲勞等因素確定。因此，在鋼結構設計中，需要做好穩(wěn)定值、風荷載、各項系數(shù)設計工作，重點考慮施工實際狀況，對現(xiàn)場環(huán)境、運輸便利性、吊裝安全性、方案可行性全面考察，并對設計圖紙進行優(yōu)化。在確定了鋼結構設計方案之后，還需要建立鋼結構系統(tǒng)的受力優(yōu)化體系，這也是鋼結構設計的核心部分。鋼結構設計中還要對布局情況進行完善，保證各個連接點的緊密性，保證受力體系變得更加穩(wěn)定。

3.2 提高鋼結構設計的可行性

在鋼結構設計中要重點考慮穩(wěn)定性問題，一旦鋼結構失穩(wěn)，會造成極大的經濟損失。很多鋼結構失穩(wěn)事故都是由于設計人員經驗不足，在結構設計中出現(xiàn)了較多薄弱部位。所以要結合鋼結構基本理論，合理展開設計。在選材設計中，不同工程選擇不同材料，在鋼筋結構不是以強度計算控制，而是通過穩(wěn)定性控制時，一味地提升鋼材牌號只會造成資源浪費。此時選擇低牌號鋼材才更具經濟性。在板厚取值設計中，在鋼梁高度在一定范圍內，相比厚度增加，加寬翼緣更加有效。如Q345鋼在厚度16 mm～35 mm，鋼材強度f為295 kN/mm2，鋼材厚度在35 mm～50 mm，鋼材強度f為265 kN/mm2，通過規(guī)范確定鋼材強度值來看，從32 mm板厚跨越到36 mm板厚時，f損失過大，得不償失。此外，在設計當中，超長構件拼接位置、柱間支撐節(jié)點設計，除了要滿足受力需求，還需要全面考慮吊裝重量、運輸長度，這樣有助于降低鋼結構施工成本。

3.3 優(yōu)化節(jié)點設計

在進行鋼結構設計過程中，必須要遵循工程的各項設計規(guī)范，標注施工中需要注意的各個要點和具體要求，圖紙上要有文字注釋，避免盲目施工。圖紙設計完成之后，要組織施工單位、監(jiān)理單位、設計單位審查設計圖紙，對發(fā)現(xiàn)的問題進行修改。特別是在節(jié)點設計當中，必須要標注節(jié)點設置原因。構件截面設計要有組合內力標準。塑性區(qū)節(jié)點連接設計要考慮最大承載力下的節(jié)點作用力，確保能夠滿足最大荷載性能?？拐鸾Y構梁柱剛性連接當中，不得采用小于等強度連接。即使是采用等強度連接，也只能應用在低烈度地區(qū)抗震結構中。在彎矩設計當中，《建筑抗震設計規(guī)范》有明確規(guī)定要求梁、柱剛性連接極限承載力滿足標準，連接系數(shù)要重點考慮超強系數(shù)、應變硬化系數(shù)綜合參數(shù)確定。如以Q345鋼梁柱節(jié)點全焊接為例，在連接系數(shù)為1.3時，高烈度地區(qū)，首先采用加強式和犬古式相結合連接。通過梁計算截面確定最大彎矩承載力和根部加強板加強后最大彎矩承載力。犬骨式削弱了上下翼緣，減少了梁柱節(jié)點的彎矩應力。加強板可以保證連接處能夠滿足規(guī)范標準要求，也滿足了強電弱桿的原則。如果只設計了加強板，就會導致彎矩發(fā)展無法控制，甚至失去了節(jié)點的作用。所以設計中必須要采用加強式與犬骨式相結合的方案。

4 結語

綜上所述，在鋼結構設計過程中，施工圖紙設計方案會直接影響后續(xù)的施工質量，這就需要全面加強鋼結構設計問題的優(yōu)化工作，不斷總結鋼結構設計中存在的不足，通過學習國內外行業(yè)先進技術，對鋼結構設計方案持續(xù)改進，這樣才能夠解決鋼結構設計中的問題，避免在施工中造成不利的影響?？傊摻Y構施工圖紙設計要從細節(jié)出發(fā)，掌握每個環(huán)節(jié)的設計要點，細心設計，這樣才能夠確保鋼結構整體的設計質量。

參考文獻

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