探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

郝耀斌

摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展非常迅速，結(jié)構(gòu)和種類(lèi)的數(shù)量也在不斷地增加。在實(shí)際的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然存在許多的問(wèn)題，主要還是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對(duì)于新結(jié)構(gòu)理解不足。文章對(duì)建筑剛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題進(jìn)行探究，并提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：建筑;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題

中圖分類(lèi)號(hào)：TU391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674—3024（2019）06—0187—02

引言

鋼結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前建筑工程常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式之一，通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)建筑可以具有極強(qiáng)的抗震能力以及承載能力。所以，在建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)已得到了廣泛運(yùn)用。但是由于我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展起步較晚，有些設(shè)計(jì)理論還不夠成熟，常常會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問(wèn)題，影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑最終的穩(wěn)定性以及安全性。所以，為了使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)有一個(gè)好的發(fā)展前景，相關(guān)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)及人員就應(yīng)該結(jié)合以往鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)和分析設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，從而提出有建設(shè)性的建議來(lái)有效避免出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的意義

建筑鋼結(jié)構(gòu)，是通過(guò)鋼板與熱軋型鋼材的共同施工，所組成的一種以鋼為基礎(chǔ)的骨架結(jié)構(gòu)。如果將其與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)做對(duì)比，建筑鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)更具強(qiáng)度和韌性，且內(nèi)部的組織非常嚴(yán)密與均勻。建筑鋼結(jié)構(gòu)具有多種優(yōu)勢(shì)，并且在建筑過(guò)程中，建造難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他建筑方式。所以建筑鋼結(jié)構(gòu)廣泛用于橋梁建設(shè)、工業(yè)廠(chǎng)房、民用建筑當(dāng)中，例如：法國(guó)埃菲爾鐵塔就是世界聞名的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程，埃菲爾鐵塔高300m，天線(xiàn)高24m，總高324m，塔身為鋼架鏤空結(jié)構(gòu)，由四條與地面成75°角的、粗大的、帶有混凝土水泥臺(tái)基的鐵柱支撐著高聳人云的塔身，鐵柱由水平橫梁連接，除四個(gè)腳是用鋼筋水泥之外，全身都用鋼鐵構(gòu)成。在鋼結(jié)構(gòu)的具體使用過(guò)程中，還可以很好地實(shí)現(xiàn)環(huán)保，為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，添磚加瓦。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)

最常忽略的就是和其他建筑材料的銜接度的考量。在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方案中，鋼結(jié)構(gòu)都是以獨(dú)立的形式存在建筑物的設(shè)計(jì)之中，這不僅影響了建筑的施工，還在一定程度上影響了建筑物整體性能的提升。設(shè)計(jì)的目的肯定是建筑物的修建，但是由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的片面性，后期的施工過(guò)程中造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，給建筑施工方帶來(lái)了很多的困擾。在設(shè)計(jì)層面出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，給施工中的焊接、涂料、下料、裝配等方面留下了許多的安全隱患。

2.2 設(shè)計(jì)理念落后，沒(méi)有創(chuàng)新

在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)參考和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)這是實(shí)際情況，但是由于設(shè)計(jì)人員缺乏信心和自信從而導(dǎo)致于設(shè)計(jì)的自主性不夠，偏于固守傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，尤其是遇到比較復(fù)雜新穎的建筑項(xiàng)目時(shí)很難有創(chuàng)新設(shè)計(jì);對(duì)于結(jié)合實(shí)際情況增加建筑鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)，以增強(qiáng)安全性能更是難以做到。在設(shè)計(jì)工作中，為了贏取更多的經(jīng)濟(jì)利益，設(shè)計(jì)者只是在自己的辦公室不斷的研究設(shè)計(jì)圖紙，和施工實(shí)際脫離，而他們要到工地去，做實(shí)際的調(diào)查，和施工技術(shù)人員共同切磋才可能做出合理可行符合現(xiàn)實(shí)的施工情況的設(shè)計(jì)圖。還有一種情況是設(shè)計(jì)人員對(duì)復(fù)雜工程缺乏經(jīng)驗(yàn)，盲目追求高標(biāo)準(zhǔn)，任意加大安全等級(jí)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不分主次，重要性系數(shù)取值任意加大，桿件“應(yīng)力比”取值太低;焊縫等級(jí)不分區(qū)別一律取一級(jí)全熔透焊縫;由于上述原因往往造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件過(guò)大，投資大量增加，這都是設(shè)計(jì)方案過(guò)于傳統(tǒng)不合理造成的。

2.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)重要內(nèi)容，要求設(shè)計(jì)人員結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，綜合分析節(jié)點(diǎn)形式，進(jìn)而對(duì)整體結(jié)構(gòu)加以分析。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，普遍存在結(jié)構(gòu)分析模型與設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)不匹配的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)人員要應(yīng)用鉸鏈和剛接形式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，以提升其整體質(zhì)量。不少設(shè)計(jì)單位，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平較低，設(shè)計(jì)人員缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，盲目照搬規(guī)范，套程序，對(duì)所設(shè)計(jì)成果心中沒(méi)底，僅僅給出“構(gòu)件布置圖”就算完成任務(wù)，且有些布置圖僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的單線(xiàn)條圖，對(duì)關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”不分情況，一律采用“全焊接節(jié)點(diǎn)”/“全鑄鋼節(jié)點(diǎn)”，至于節(jié)點(diǎn)是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能做出來(lái)心中一概無(wú)底，存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患。

2.4 關(guān)于穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題

建筑鋼結(jié)構(gòu)因其較強(qiáng)的穩(wěn)定性成為建筑工程的首選結(jié)構(gòu)，而在科技技術(shù)進(jìn)步的帶動(dòng)下，我國(guó)在這方面的研究也有了比較大的突破，但是從總體上看，建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性依然會(huì)面臨一些影響因素：第一，在設(shè)計(jì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)師常常會(huì)將整體穩(wěn)定以及局部穩(wěn)定進(jìn)行統(tǒng)一考慮，來(lái)獲得穩(wěn)定安全系數(shù)。但是在這一過(guò)程中，卻很少去考慮整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定之間的內(nèi)在聯(lián)系，這對(duì)于設(shè)計(jì)師而言是十分不利的;第二，物理、幾何不確定性。

包括極限應(yīng)力、材料的彈性模量以及切變模量等。同時(shí)構(gòu)件的長(zhǎng)寬比、受力狀態(tài)、截面尺寸及面積、截面形狀等也會(huì)影響到其整體穩(wěn)定性;第三，模型的不確定性較大。目前，為了保證建筑鋼結(jié)構(gòu)最終的穩(wěn)定性達(dá)到要求，在正式開(kāi)工前，設(shè)計(jì)師常常會(huì)利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件來(lái)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其不合理的地方進(jìn)行修正。但是設(shè)計(jì)師的前提假設(shè)難免會(huì)存在疏漏，再加上現(xiàn)階段相關(guān)理論的不成熟等，都會(huì)導(dǎo)致其建立的數(shù)字模型存在極大的不確定性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛地使用，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題不能夠輕視。想要提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程質(zhì)量，還是要從設(shè)計(jì)的層面就消除隱患。相關(guān)的工作人員，要結(jié)合現(xiàn)階段建筑物鋼結(jié)構(gòu)使用的情況，從不同的方面去找尋鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題的原因。綜合分析實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，充分掌握建筑鋼結(jié)構(gòu)體系，從根本上保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

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