鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的弊病及防護(hù)措施

李大偉

摘 要：目前我國工業(yè)施工水平和設(shè)計(jì)水平在的不斷的提升，民用建筑的施工水平以及設(shè)計(jì)水平也正在逐步的增加，并且建筑的用在也在多樣化，尤其是建筑用鋼，種類也越來越多，并且在越來越多的建筑當(dāng)中都使用了鋼結(jié)構(gòu)。尤其是在很多的大型建筑以及高層建筑，鋼結(jié)構(gòu)的使用更加的廣泛，并且有部分的大跨度的場(chǎng)館完全使用的都是鋼結(jié)構(gòu)。由此就能夠看出來，鋼結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)越條件，因此使用的范圍就在不斷的增加。

一、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的布置與選型

有幾種鋼結(jié)構(gòu)是我們?cè)诠こ坍?dāng)中比較常見的結(jié)構(gòu)形式，比如鋼結(jié)構(gòu)框架、鋼結(jié)構(gòu)索膜、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、鋼結(jié)構(gòu)平面析架以及鋼結(jié)構(gòu)?？蚣堋⑺髂?、網(wǎng)架、輕鋼等全都是鋼結(jié)構(gòu)常見的結(jié)構(gòu)形式。因此技術(shù)和理論都已經(jīng)基本成熟，但是依然有一些難題到現(xiàn)在都還沒有解決，也有可能是由于設(shè)計(jì)的方法不合理，不夠簡(jiǎn)單和實(shí)用，就好比說網(wǎng)殼的穩(wěn)定等等問題，我們需要依照它們不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型。在對(duì)高層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，大多是運(yùn)用鋼筋混凝土的方式進(jìn)行組合，但是在遇到要求抗震強(qiáng)度比較高的時(shí)候或者是出現(xiàn)不規(guī)則高層的時(shí)候，不能因此害怕提高成本就去運(yùn)用一些對(duì)抗震不利的核心筒加外框結(jié)構(gòu)，不然的話就可能出現(xiàn)不堪設(shè)想的后果。對(duì)于這種情況最好使用SRC柱，這個(gè)結(jié)構(gòu)體系的核心就是支撐框架。我國有很多高層建筑都是前者，不利于抗震。

應(yīng)該依照建筑的提點(diǎn)來對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局，在布局的過程當(dāng)中要充分的考慮到荷載的分布位置以及性質(zhì)等等因素。在大多數(shù)情況下剛度是運(yùn)用要均勻，力學(xué)的模型要均勻，并且在最大的程度上對(duì)由于移動(dòng)載荷導(dǎo)致的危害進(jìn)行限制。保障用最直接的線路進(jìn)行基礎(chǔ)傳遞。柱子之間的抗側(cè)支撐應(yīng)該均勻的分布，重心應(yīng)該最大程度上接近側(cè)向力的作用線，不然的話就需要考慮結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。要設(shè)置多道防線進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗側(cè)，可以設(shè)置支撐框架結(jié)構(gòu)，平均下來每一根柱子最好也要能夠承擔(dān)起總水平力的四分之一。對(duì)樓層平面的進(jìn)行次梁設(shè)置，可以對(duì)載荷的傳遞方向進(jìn)行調(diào)整來滿足不同的需求。一般沿短向布置次梁是為了減小截面，因此就會(huì)導(dǎo)致增大主梁的截面，降低樓層的凈高度。因此在設(shè)置次梁的時(shí)候就應(yīng)該在比較短的主梁上對(duì)次梁進(jìn)行支撐，只有這樣在可以通過犧牲次梁來保護(hù)主梁以及柱子的安全。

二、在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中比較常見的問題

2. 1合理的選取鋼材。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的文件里面，需要標(biāo)注鋼結(jié)構(gòu)適用的材料質(zhì)量等級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)房屋要選取屈服強(qiáng)度比較高并且伸長(zhǎng)率也達(dá)到要求的鋼材。有一些焊接結(jié)構(gòu)就應(yīng)該選取含硫量有合格保障的鋼材。在地震區(qū)應(yīng)該有特殊的要求，屈服比至少要1. 2% .要有明顯的屈服臺(tái)階，并且伸長(zhǎng)率至少要五分之一，還要有較好的沖擊韌性與可焊接性，這主要是為了保障結(jié)構(gòu)擁有足夠的塑性變形能力與安全儲(chǔ)備。這都應(yīng)該寫到設(shè)計(jì)文件當(dāng)中。

2. 2焊縫的設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式為焊接方式，因此鋼結(jié)構(gòu)的安全就取決于焊縫質(zhì)量的好壞，因此就要依照結(jié)構(gòu)的受力性和重要性以及鋼材的焊接性能，來對(duì)焊接的等級(jí)進(jìn)行選擇。在大多數(shù)情況下，應(yīng)該對(duì)鋼板板材的對(duì)接焊縫進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的檢驗(yàn)，對(duì)于一些比較重要的焊縫，更應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn)，焊縫的質(zhì)量等級(jí)至少為二級(jí)，對(duì)于只受剪力部分可以運(yùn)用角焊縫，因?yàn)閼?yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯所以焊縫的質(zhì)量等級(jí)大多數(shù)是三級(jí)。

2. 3穩(wěn)定的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件理論問題的研究已經(jīng)相對(duì)成熟，各個(gè)數(shù)值的穩(wěn)定也已經(jīng)成熟。但是對(duì)于構(gòu)件的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定的相互影響的理論與設(shè)計(jì)應(yīng)用還需要進(jìn)一步的探討。由于因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員缺少工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能沒有深入的了解，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的工程鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，缺少保護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的理念和經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在一般性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中出現(xiàn)低級(jí)的失誤。并且由于新材料的出現(xiàn)，對(duì)于新材料的性能設(shè)計(jì)者還沒有能夠進(jìn)行全面的了解。對(duì)于部分的問題，需要對(duì)基本的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行深入的了解以及研究。只有這樣才能夠更好的處理鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題。

2. 4節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以前，需要充分思考以及確定節(jié)點(diǎn)的形式，最常遇到的一種狀況就是結(jié)構(gòu)分析模型和設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)不一致，一定要避免這種狀況的發(fā)生。依照傳力特點(diǎn)的不同，節(jié)點(diǎn)可以分成鉸鏈、剛接以及半剛接，最好是選取能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的鉸鏈與剛接。

三、鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)問題

防火和隔熱已經(jīng)防腐蝕是建筑鋼結(jié)構(gòu)主要防護(hù)的兩個(gè)方面。但是有一些設(shè)計(jì)圖紙并沒對(duì)此進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和說明。

3. 1防腐蝕?，F(xiàn)如今各個(gè)國家最常用的防止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的辦法就是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面上涂上一層非金屬涂料防銹，這種方法非常的實(shí)用，不僅價(jià)格低廉，并且涂料可供選擇的種類繁多，適應(yīng)性強(qiáng)、選擇的范圍廣，不會(huì)受到大小和形狀的限制，但是缺點(diǎn)是非金屬涂料沒有較好的耐用性，需要對(duì)其定期的進(jìn)行維護(hù)。

對(duì)于大型的鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕工作，就需要做一個(gè)長(zhǎng)期有效的防腐處理，至少要十五到二十年，通常使用熱浸渡鋁、鍍鋅技術(shù)或者是鋁涂層技術(shù)或者是熱噴涂鋅等等，這當(dāng)中最合適的方法還是熱噴涂鋁或者鋅涂層。

在二十世紀(jì)的五十年代，很多國家在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制造和維護(hù)的時(shí)候，就使用了電弧噴涂技術(shù)，但是由于技術(shù)的限制，當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平比較低，不是很發(fā)達(dá)，就導(dǎo)致了電弧噴涂技術(shù)沒有被廣泛的運(yùn)用，并且別當(dāng)做是一個(gè)雖然高效率但是低質(zhì)量的熱噴涂方式。然后直到二十世紀(jì)的七八十年代，一些工業(yè)技術(shù)比較先進(jìn)的國家，例如美國、德國就對(duì)電弧噴涂設(shè)備進(jìn)行了大幅度的改造以及升級(jí)，在很大程度上對(duì)涂層的質(zhì)量進(jìn)行了提升，因此電弧噴涂技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)制造的過程當(dāng)中就被廣泛普及，在二十世紀(jì)的九十年代的末期，我國才開始對(duì)電弧噴涂技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，并且逐步得到運(yùn)用。

3. 2耐火性。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件需要有防水材料的保護(hù)，在對(duì)其防火材料進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)建筑物的耐火等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在時(shí)候的時(shí)候還需要考慮到構(gòu)件的耐火等級(jí)，對(duì)于可能會(huì)受到高溫作用的構(gòu)件，應(yīng)該根據(jù)不同的情況，使用合理的隔熱防護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)。

進(jìn)行防火處理主要是為了解決在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中克服鋼材料耐火性方面的不足，通過防火處理將鋼結(jié)構(gòu)的耐火性提高到設(shè)計(jì)的要求，防止鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)樵诨馂?zāi)當(dāng)中迅速升溫出現(xiàn)變形坍塌的情況，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的防火可以使用的方法是多種多樣的，但是不管使用哪一種都應(yīng)該合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合工程的要求，并且不管是采用哪種方法，其使用的原理都是大同小異。

四、結(jié)束語

本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了綜合性的探究，為鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者提供一些參考，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要重視鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及防護(hù)工作。