鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題研究

王琴

摘要：如今建筑行業(yè)呈現(xiàn)出了較為顯著的飛速發(fā)展趨勢(shì)，在較多的建筑物中均有鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員經(jīng)常需要解決一些較為細(xì)節(jié)的問(wèn)題，如果不能及時(shí)解決，可能會(huì)導(dǎo)致建筑投入使用之后面臨比較大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，必須要予以重點(diǎn)分析，提升鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。

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

自從進(jìn)入新時(shí)代之后，我國(guó)建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)就呈現(xiàn)出了越發(fā)廣泛的應(yīng)用趨勢(shì)，其發(fā)展前景比較理想，延展性以及塑性能力都比較強(qiáng)，獲得了較為廣泛的認(rèn)可。不過(guò)，隨著施工要求的逐漸提升，針對(duì)建筑物鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量水平也有了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。受到創(chuàng)新和發(fā)展理念的影響作用，作為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者也逐漸開(kāi)始關(guān)注設(shè)計(jì)的時(shí)效性以及安全性，對(duì)施工工藝以及現(xiàn)場(chǎng)條件展開(kāi)調(diào)研，并對(duì)設(shè)計(jì)方案予以有效完善，堅(jiān)決避免出現(xiàn)由于規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)能徹底調(diào)查導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題。本文將結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題展開(kāi)探究，旨在為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者提供理論參考。

一、穩(wěn)定性問(wèn)題：予以彈塑性二階分析

對(duì)房建工程而言，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的人員大多都能夠做到重視負(fù)荷和變形情況，不過(guò)因?yàn)殇摬牡膭偠容^強(qiáng)，經(jīng)常會(huì)忽視其穩(wěn)定性，但是從整體上來(lái)看，房建工程當(dāng)中，穩(wěn)定性可能會(huì)有較多因素對(duì)其造成不良影響，這種不良影響又會(huì)直接影響房建的使用周期。因此，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性如果出現(xiàn)問(wèn)題，很可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失甚至是人員傷亡。通常情況來(lái)說(shuō)，針對(duì)房建工程的鋼結(jié)構(gòu)予以分析計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須要到施工場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，并構(gòu)建模型;不過(guò)，在實(shí)際建設(shè)中往往會(huì)發(fā)生偏差，數(shù)據(jù)波動(dòng)也可能比較顯著，“差之毫厘失之千里”，影響建筑物的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)期間就對(duì)房建的整體結(jié)構(gòu)予以彈塑性二階分析，明確鋼結(jié)構(gòu)的基本穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載的能力隸屬于非線性計(jì)算的范疇，通常來(lái)說(shuō)，彈塑性二階分析借助數(shù)值方式完成求解，比較常見(jiàn)的包括數(shù)值積分法、假想荷載法以及有限單元法等，其中可行性最廣泛的為假想荷載，簡(jiǎn)單而言，這種方法就是依照構(gòu)建理論中初始的“傾斜率作用”有效轉(zhuǎn)化成等效的水平作用力對(duì)于初始無(wú)傾斜初始框架產(chǎn)生的作用力，由此獲得的就是假想水平力。隨后，借助二階彈塑性分析完成對(duì)假想水平力的校準(zhǔn)和明確。當(dāng)前，這種方式已經(jīng)能夠在設(shè)計(jì)中獲得精確的分析結(jié)果，而且經(jīng)過(guò)對(duì)其結(jié)果系數(shù)進(jìn)行放大，還能夠?qū)⑵浜?jiǎn)化，從一階結(jié)果中獲取近似解，參考鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力校準(zhǔn)穩(wěn)定性的法國(guó)城市，獲取承載力參數(shù)的校準(zhǔn)，當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中有比較廣泛的適用性。

除此之外，在針對(duì)穩(wěn)定性展開(kāi)數(shù)據(jù)計(jì)算期間，設(shè)計(jì)人員必須要保證不同結(jié)構(gòu)之間是否具備良好的相互協(xié)調(diào)的效應(yīng)，同時(shí)考慮一些意外的事故，例如地震產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)，計(jì)算施工區(qū)域的具體地形，針對(duì)數(shù)據(jù)予以精密計(jì)算，降低后期施工中產(chǎn)生的和設(shè)計(jì)圖紙上的相互誤差。

二、防火性問(wèn)題：采取降溫輔助的設(shè)備

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑而言，建材材料需要盡可能保證低可燃性，基本的防火能夠保證。盡管鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)保效能比較理想，在運(yùn)用中較大程度上縮減了沙土等材料的應(yīng)用，后期拆除的時(shí)候基本都能夠予以回收，產(chǎn)生垃圾的數(shù)量非常少。但是從整體上來(lái)看，鋼材在受到較高溫度的作用下，很可能會(huì)導(dǎo)致斷裂或者變脆，影響建筑的安全，導(dǎo)致重大事故。任何建筑火災(zāi)都是造成最大危害的事故，因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要采取一定的措施加強(qiáng)其耐火性。

針對(duì)這一問(wèn)題，盡管鋼材自身已經(jīng)擁有了一定程度上的耐熱性以及硬度值，不過(guò)整體而言其耐熱性相對(duì)來(lái)說(shuō)依然較為薄弱，一旦溫度超過(guò)臨界值，且持續(xù)作用于鋼材一段時(shí)間之后，鋼材就很容易變脆，嚴(yán)重的會(huì)直接斷裂。因此，將溫度升高到臨界值之前這段時(shí)間利用起來(lái)，配合有效的降溫輔助設(shè)備，將會(huì)把溫度始終控制在鋼材變性的臨界點(diǎn)以下，保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，溫度感應(yīng)裝置以及灑水裝置配合，在溫度超過(guò)感應(yīng)器設(shè)定的數(shù)值且有繼續(xù)提高的趨勢(shì)的情況下，灑水裝置立刻進(jìn)行噴水降溫，保證鋼結(jié)構(gòu)的周邊溫度在合理范圍內(nèi)，確保鋼結(jié)構(gòu)基本性能，防止斷裂誘發(fā)坍塌事故。

三、防護(hù)性問(wèn)題：加強(qiáng)防護(hù)性涂層設(shè)計(jì)

任何金屬材料發(fā)生腐蝕現(xiàn)象都是影響其防護(hù)性的關(guān)鍵性因素，在實(shí)際使用中，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)人員考慮結(jié)構(gòu)材料中沒(méi)有考慮到材料是否具備防腐蝕性的問(wèn)題。在建筑物投入使用之后，因?yàn)轱L(fēng)力侵蝕或者雨水腐蝕等因素影響，鋼結(jié)構(gòu)的壽命縮減，進(jìn)而影響整個(gè)建筑的使用周期;另外，有一部分鋼結(jié)構(gòu)可能需要埋到地基土壤中，如果不予以有效的防侵蝕處理，很可能會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在地下環(huán)境中受到腐蝕，進(jìn)而性能受損。

針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合金屬腐蝕的基本原理對(duì)鋼結(jié)構(gòu)予以防腐設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：其一，在設(shè)計(jì)中，選擇耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)的主體材料，這樣能夠從根源上強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于腐蝕作用的防護(hù)效果;其二，在設(shè)計(jì)中，明確要求使用涂層維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的性能針，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的表層予以熱鍍鋅或者熱噴鋁（或鋅）的復(fù)合涂層，這種表面處理能夠較好地防止外界腐蝕的作用。除此之外，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，如果是環(huán)境較為惡劣且鋼結(jié)構(gòu)有一部分必須要暴露在外的情況，設(shè)計(jì)中可以采用水利工程中常用的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，使用合適的涂料以及犧牲陽(yáng)極的方式來(lái)有效保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，有效強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)性能。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)需要充分考慮其基本性能，除了重視其高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，還需要充分考慮其耐熱性、防護(hù)性等方面存在的薄弱之處，在設(shè)計(jì)階段就予以妥善處理，令其能夠在建筑結(jié)構(gòu)中得到更加廣泛的實(shí)際應(yīng)用，促成建筑行業(yè)的高度環(huán)保和安全美觀的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

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