鋼結構建筑在結構設計中存在的問題分析

屈華靜

摘? ? 要：隨著近些年我國建筑事業(yè)的高速發(fā)展，不僅建筑規(guī)模、建筑數量得到大幅度提升，建筑類型也呈現出多樣化發(fā)展態(tài)勢。鋼結構建筑以其穩(wěn)定性強、抗震性能好、經濟效益高、可操作性強等特征得到廣泛運用。隨著鋼結構建筑的增多，其結構設計問題愈發(fā)明顯，急需加強結構設計及其相關問題的研究，進行處理，提升結構設計科學性、合理性，確保鋼結構建筑優(yōu)勢的有效發(fā)揮。

關鍵詞：鋼結構建筑;結構設計;問題

1? 建筑結構設計中鋼結構設計的重要性

在當今的建筑行業(yè)之中， 所謂鋼結構， 通過將各類鋼板進行科學焊接、熱軋等加工， 讓鋼板形成施工所需鋼型。建筑鋼結構主要分為2種，分別是輕鋼與重鋼， 其中， 輕鋼的自重小，占地面積也特別小， 主要應用在跨度比較小的建筑工程當中。與輕鋼相比，重鋼自重較大，雖然重鋼自重比輕鋼大，但是，和常規(guī)的鋼筋混凝土結構相比較來說，其優(yōu)勢特別顯著，重點被應用在跨度特別大的建筑工程項目當中。

鋼結構設計作為建筑結構設計的重中之重， 不僅對建筑項目的質量有影響， 而且影響著我國建筑行業(yè)的發(fā)展方向。鋼結構設計與鋼結構制造業(yè)緊密相連，故加強建筑結構設計鋼結構設計特別關鍵。從建筑結構設計角度來考慮， 該類設計不僅需要設計人員具備良好的空間想象能力， 而且其專業(yè)技能要過關。與混凝土結構設計相比，鋼結構設計難度比較大，設計者要具備多年工作經驗，遵守國家設計規(guī)范進行設計， 并結合建筑工程項目的具體施工工況，明確鋼結構設計重點， 在提升鋼結構設計質量的同時，減少鋼材損耗。

2? 鋼結構穩(wěn)定性設計的特點

2.1? 設計同實際狀況統(tǒng)一

對于實際的建筑物在設計時， 通常要對多種因素進行充分的考慮， 如建筑性能、鋼結構的搭配材料質量、施工對施工水準、施工環(huán)境、樓層高度以及抗震性等。如果要使鋼結構具備良好的安全、穩(wěn)定性， 則需要充分考慮影響鋼結構設計的這些因素， 從而科學的制定出一套經濟合理、符合多種因素的最理想的結構設計方案。

2.2? 鋼結構形式多樣化

鋼結構的形式呈現多樣化形式， 和普通鋼結構的自重相比， 其自重較輕;預應力鋼結構的承載力明顯高于普通鋼結構， 但鋼耗較低;與普通鋼結構相比， 它更美觀， 節(jié)省了大量鋼材;與普通鋼結構相比， 鋼結構的整體強度和塑性韌性有了較大的提高， 鋼耗降低， 目前鋼筋混凝土組合結構得到了廣泛應用等。不同的建筑物會應用不同的鋼結構， 具有各自的優(yōu)點， 在對建筑進行設計時， 應根據建筑物的實際需要選擇最佳的使用。不管何種鋼結構， 都必須考慮其穩(wěn)定性。鋼結構的重量、塑性、強度、韌性和工業(yè)化程度都很好，然而， 剛度保證了低穩(wěn)定性， 這通常需要驗算。鋼結構穩(wěn)定性包括局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性。

2.3? 局部連接安全影響鋼結構整體穩(wěn)定性

許多構件通過各種施工技術組裝成鋼結構。構件連接的穩(wěn)定性影響著局部結構的安全， 因此， 它威脅到整體安全， 只有處理好細節(jié)， 才能充分保證結構的整體安全。在進行實際施工時， 需要安全評估部件連接處的施工工藝，從而選擇出最佳的方案開展施工，另外，要詳細記錄施工細節(jié)，從而為后期查驗和復核奠定基礎，為了防止返工問題的發(fā)生，鋼結構的經濟性和安全性必須統(tǒng)一。

3? 鋼結構失穩(wěn)因素分析

想要判斷相關建筑工程的質量和安全， 需要以鋼結構的穩(wěn)定性作為評判的關鍵性指標。然而， 站在實際設計和施工角度， 鋼結構具備多樣性特點。相比于傳統(tǒng)鋼結構混凝土結構， 鋼結構可以采用多種連接方式和結構特點， 包括節(jié)點承載力、梁柱承載力、拱承載力等， 還需要考慮更多影響鋼結構穩(wěn)定性的因素。站在實踐視角， 鋼結構容易發(fā)生失穩(wěn)的具體原因一共有四點， 如下文：（1）極值點失穩(wěn)。對于建筑鋼材制作的偏心受壓構件， 極限點到達到一定程度后將失去穩(wěn)定性， 這是極限點失穩(wěn)最常見的現象。偏心受壓現象在實際工程施工中普遍存在， 特別是在非對稱結構或特殊形狀荷載的設計中， 或如果在以后的建筑使用中引入高質量的配件等， 因設計和應用之間的不匹配， 從而產生不穩(wěn)定情況。（2）分支點失穩(wěn)。這種情況主要是由于分支點結構設計不合理而導致局部失穩(wěn)。完善直桿軸心時與平板受壓面的屈曲等現象也包含在上述分支點的失穩(wěn)中。（3） 躍越失穩(wěn)。此種類型和前兩種理性不同， 其既不是極值點又不是平衡分支點，是從平穩(wěn)喪失后又想另個穩(wěn)定平衡點跳躍的狀態(tài)。簡單來說就是這種失穩(wěn)使以以上兩種失穩(wěn)結構為基礎的一次性發(fā)展的結果，從而使總體結構都出現不穩(wěn)定的情況，會嚴重的威脅到建筑的安全性。如果實際工程項目中有跳躍失穩(wěn)狀況產生時， 需要立即進行加固處理并適時調整鋼結構特性，只有當總體穩(wěn)定性評估和標準要求相符合后方可再進行應用。（4）其他失穩(wěn)。刨除上面說的三種主要類型，在鋼結構中， 若某些連接件發(fā)生變形、腐蝕， 或鋼結構某些主要部件在如外力作用和溫度條件下遭受到損壞，也會使得整體結構出現失穩(wěn)現象，其也就成了失穩(wěn)的關鍵性因素。

4? 建筑結構設計中鋼結構設計策略

4.1? 提升鋼結構的穩(wěn)定性

為了保證建筑鋼結構的可靠性、穩(wěn)定性得到雙重提升， 設計者要嚴格遵守有關規(guī)定與條例進行設計， 避免鋼結構出現大規(guī)模失穩(wěn)現象。例如，在平面結構當中， 設計人員要提前進行鋼結構平面穩(wěn)定性計算，保證結構布置更為合理，并適當增加構件，對鋼結構進行全面的穩(wěn)定性控制，保證結構計算簡圖更為科學。在進行框架柱穩(wěn)定性計算時，設計者需要選取合理的穩(wěn)定參數。穩(wěn)定參數選取完畢后， 經過全面的計算，方可確定最終的鋼結構設計方案。

建筑結構設計當中的鋼結構設計關聯性較強， 一旦某個環(huán)節(jié)出現差錯， 建筑工程的穩(wěn)定性會立即下降， 對工程項目中的其他構件安裝產生較大影響。所以， 鋼結構設計人員要結合結構的受力情況、結構特征， 在滿足國家相關規(guī)定的基礎之上，進行合理的設計。

4.2? 綜合考慮鋼結構腐蝕問題

在建筑結構設計鋼結構設計過程之中， 設計者要綜合考慮到鋼結構腐蝕問題， 鋼結構的抗腐蝕性能差， 設計者需要真正認識到這一問題的嚴重性。想要進一步提升建筑項目外觀質量， 一般對外部的鋼結構采取噴鋅處理， 也可以采用噴鋁處理方法。但是， 因為鋅和鋁比較容易與外界空氣發(fā)生氧化反應， 對鋼結構產生較大的腐蝕， 因此， 在實際噴抹的過程當中， 施工人員需要提前在鋼結構表層涂抹防腐蝕保護層， 避免鋼結構被腐蝕。通過綜合考慮鋼結構腐蝕問題， 能夠降低鋼結構出現腐蝕的概率。

4.3? 加強鋼結構防火設計

對于鋼結構設計人員來講，在進行設計時，還要考慮結構的防火性能，做好鋼結構防火設計工作，特別注意以下問題：首先，明確鋼結構的位置，并根據鋼結構的具體分布位置，選擇相應的防護材料。其次，對鋼結構實施防護處理之后，鋼結構重量會增加，占用空間也不斷增加，故設計人員要對建筑工程進行全面的設計。最后，根據鋼結構施工的難易情況，從經濟角度進行考慮，現階段，比較常用的鋼結構防火措施主要為：在鋼結構表層涂防火料，加強混凝土防火保護、在鋼結構內部進行通水冷卻等等。

5? 結論

綜上所述，雖然鋼結構在建筑施工中被廣泛地使用，但是在設計過程中的問題不能夠輕視。想要提升鋼結構建筑的工程質量，還是要從設計的層面就消除隱患。相關的工作人員，要結合現階段建筑物鋼結構使用的情況，從不同的方面去找尋鋼結構出現問題的原因。綜合分析實踐中經常出現的問題，充分掌握建筑鋼結構體系，從根本上保障建筑結構設計中鋼結構的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 吳晟，劉磊，王福亮.多層民用鋼結構建筑結構設計探討[J].住宅與房地產，2018（31）：60.