鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計探討

李龍剛 薛騰

摘? ? 要：住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)占有很多的優(yōu)勢，其具有較強的性能，重量相對較輕，強度較高，同時還具有一定的抗震能力。但是同時它也有不利的一面，像是鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成安全事故的發(fā)生，嚴(yán)重阻礙工程進展，本文首先闡述了當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，然后對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題解決措施進行了探討。希望能夠為相關(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);住宅建筑設(shè)計;問題;解決措施

1? 引言

在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，必須要遵從設(shè)計原則，保證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)范性和合理性，既安全又可靠。另外所設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足住宅建筑的實際需求，必須有較強的強度、穩(wěn)定性以及持久的耐性。在設(shè)計的過程中還要能夠保證材料的節(jié)約，減輕鋼結(jié)構(gòu)的重量。設(shè)計過程中還要注意盡量減少制造以及安裝時間，減少不必要的成本。只有這樣才能夠保證整體的住宅建筑質(zhì)量。

2? 當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

2.1? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量較低

進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項極費時間和經(jīng)歷的工作，此項工作回報較低，因此大部分正規(guī)設(shè)計機構(gòu)不愿意單獨承接鋼結(jié)構(gòu)的全部設(shè)計任務(wù)，而是將部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)交其他設(shè)計機構(gòu)。這些機構(gòu)大部分水平較低且未經(jīng)國家認(rèn)證。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計建模、鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計等方面存在很多的問題，由此造成住宅建筑物建設(shè)過程中及建成后因結(jié)構(gòu)問題發(fā)生倒塌和損壞等事故。

2.2? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單

目前住宅建筑物鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計大部分都比較簡單，在設(shè)計上缺乏深度。這一方面是因為部分設(shè)計機構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計上的專業(yè)水平較低，另一方面也是由于大多數(shù)設(shè)計院將鋼結(jié)構(gòu)任務(wù)交給水平較低的設(shè)計人員，這些人員大多缺乏具體的項目經(jīng)驗，只是依靠其所具備的專業(yè)知識，照搬規(guī)范程序進行設(shè)計。這樣設(shè)計出來的鋼結(jié)構(gòu)工程可能與實際情況并不符合，會出現(xiàn)住宅建筑節(jié)點中全部使用全焊接節(jié)點和全栓接節(jié)點，忽略了設(shè)計所造成的住宅建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固等不安全因素。

2.3? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不合理

我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計起步較晚，在很多時候使用的都是國外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，而沒有考慮到我國的現(xiàn)實實際，造成了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中很多不科學(xué)、不合理的地方，耗費了大量人力和財力。例如，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中較為先進的美國就與我國國情不同，其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計對于地震和風(fēng)荷載的設(shè)計與我國規(guī)范不盡相同，如果照搬其方案，就會產(chǎn)生住宅建筑物很多不合理問題，造成資源浪費。

2.4? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計未考慮施工難度

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要考慮到現(xiàn)實的國情，還要考慮到鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑物建造中的各種困難。大部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都沒有進入過施工現(xiàn)場，其設(shè)計經(jīng)常給安裝人員造成了很大的麻煩，浪費大量人力。例如，在住宅建筑物設(shè)計的過程中目前大部分設(shè)計人員采取的都是全焊接結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)實安裝的過程中，這種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且構(gòu)件形態(tài)特異，有很多桿件相較于節(jié)點，如果住宅建筑物位置較高那么就會產(chǎn)生很大的安裝誤差。

3? 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題解決措施

3.1? 綜合實際情況進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)代住宅建筑結(jié)構(gòu)有很多形式復(fù)雜、層數(shù)多、高度高、跨度大的住宅建筑物，受溫度作用較高、受風(fēng)、地震作用較大的情況。針對這類住宅建筑進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員不能照搬照抄國外設(shè)計方案，要切實結(jié)合施工現(xiàn)場，結(jié)合住宅建筑物的實際狀態(tài)，并綜合考慮住宅建筑的安全性和整個施工過程的經(jīng)濟性。

3.2? 加強鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計深度

3.2.1? 加強鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)在穩(wěn)固性和經(jīng)濟性上雖然優(yōu)于其他住宅建筑結(jié)構(gòu)，但是鋼結(jié)構(gòu)如果長期暴露于空氣中非常容易受到潮濕環(huán)境的腐蝕，被腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面會因銹蝕減小，由此減小鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。這就要求，設(shè)計者在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時注意防護設(shè)計，防腐材料要能夠充分阻絕氧氣和水分對鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕，具有較強的附著力。室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防腐材料的厚度一般在100μm左右，暴露于空氣部分的鋼結(jié)構(gòu)防腐材料厚度一般在200μm左右，地面下鋼結(jié)構(gòu)材料需要特別采用混凝土進行包裹，在腐蝕性較強的環(huán)境中，則需要適用專門的防酸漆防止腐蝕。

3.2.2? 加強鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

我國多數(shù)地區(qū)位于抗震設(shè)防區(qū)，多震的特點決定我國的住宅建筑物必須要將抗震性作為設(shè)計的一個重要因素。在進行具體設(shè)計的過程中要特別注意鋼結(jié)構(gòu)的受力均勻合理、鋼結(jié)構(gòu)連接處的穩(wěn)定性、鋼結(jié)構(gòu)的支撐形態(tài)以及墻體結(jié)構(gòu)與柱子板件的高厚比例等，從而保證鋼結(jié)構(gòu)在面對地震時具有良好的延性。

3.3? 規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計者要深入分析鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的受力特征，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)承力情況，對節(jié)點進行分類：剛性節(jié)點和鉸節(jié)點可用于承力較大的住宅建筑物，半剛性節(jié)點可用于一般性住宅建筑物中。具體而言，設(shè)計人員在節(jié)點設(shè)計中要注意以下事項：第一，針對不同層次設(shè)計不同形式的焊接方式，要特別注意焊條和鑲嵌的金屬材料的符合度以及焊縫中心和連接物中心的一致性。第二，要避免使用鉚接形式。鉚接形式的抗剪切能力較差，容易造成鋼結(jié)構(gòu)錯位。在設(shè)計的過程中應(yīng)使用新型栓接方式，以更好的發(fā)揮螺栓的性能。第三，在梁腹板設(shè)計中加強對連接板和梁腹板性能的檢驗，同時，要加強對孔壁局部受壓情況的驗算。

3.4? 加強對構(gòu)件截面的設(shè)計

構(gòu)件截面設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，需要準(zhǔn)確對截面進行估算，包括支撐系統(tǒng)和梁柱的截面大小。通過板件寬厚比、高厚比預(yù)估鋼結(jié)構(gòu)截面，優(yōu)選截面延性等級較高的界面，并通過截面的受力狀態(tài)確定鋼柱的截面大小，同時確定選用槽鋼、H型鋼作為鋼結(jié)構(gòu)的原材料。

4? 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)由于其較好的性能和較低的造價，目前已經(jīng)成為我國住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中一種主流方式。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存著很多不完善的因素，這些問題主要是由于管理機制、監(jiān)督機制不完善以及設(shè)計能力較低造成的。在加強鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，我們應(yīng)加強鋼結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用方式、加強鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計深度、規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計同時加強構(gòu)件截面的設(shè)計，從而提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，確保建筑工程的安全性和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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