淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)設計現(xiàn)狀及存在的問題

陳武勝

（山西潞安工程有限公司，山西 長治 046204）

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)設計的意義與現(xiàn)狀

1.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的意義

建筑鋼結(jié)構(gòu)是一種由鋼板和熱軋鋼板組成的鋼基骨架結(jié)構(gòu)。如果與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)相比，建筑鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)具有更高的強度和韌性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常緊密和均勻。建筑鋼結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點，在施工過程中，施工難度遠低于其他建筑方法。因此，建筑鋼結(jié)構(gòu)在橋梁建設、工業(yè)廠房和民用建筑中有著廣泛的應用。比如法國埃菲爾鐵塔就是世界著名的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程。埃菲爾鐵塔高300 米，天線高24 米，總高324 米，塔身為鋼框架空心結(jié)構(gòu)，由4 根與地面成75°角的鋼柱支撐，鋼柱厚，水泥混凝土基礎，塔架鋼柱采用水平梁連接。除了四條腿是鋼和水泥做的，整個身體都是鋼做的。在鋼結(jié)構(gòu)的具體使用過程中，也能很好地實現(xiàn)環(huán)境保護，這將有助于實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

1.2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)狀

目前，鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了廣泛的應用，但其長期使用也暴露出許多問題，可以概括為以下三點：1） 防火。鋼材耐火性能差，在結(jié)構(gòu)設計中必須注意防火處理，確保重要連接部位的安全；2） 強度問題。鋼材強度較大，截面往往較小，鋼結(jié)構(gòu)使用中普遍存在薄弱環(huán)節(jié)，導致其強度優(yōu)勢未得到充分發(fā)揮；3） 人員的專業(yè)素質(zhì)。對于任何一個建設項目，設計和施工人員的專業(yè)素質(zhì)直接影響其施工質(zhì)量。如果出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設計不規(guī)范等問題，將直接導致其穩(wěn)定性不達標，存在重大質(zhì)量安全風險。

1.3 設計理念落后，沒有創(chuàng)新

在我國，鋼結(jié)構(gòu)設計缺乏相應的設計參考和實踐經(jīng)驗，這是實際情況。但是，由于設計師缺乏自信和信心，設計的獨立性不夠，設計師往往堅持傳統(tǒng)的設計理念，特別是在建筑項目比較復雜、新穎的情況下，很難有創(chuàng)新的設計。針對實際情況，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)，提高建筑的安全性能更是難上加難。在設計工作中，為了獲得更多的經(jīng)濟效益，設計師只是在辦公室里不斷地研究設計圖紙，這些圖紙與實際施工是分開的。只有到施工現(xiàn)場進行實際調(diào)查，并與施工技術(shù)人員進行討論，才能使設計圖紙合理可行，符合實際施工情況。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)的防火設計不到位

鋼雖然是耐火材料，但在高溫下也會因熱膨脹而變形。鋼材具有良好的導熱性，因此也會導致火災的產(chǎn)生和蔓延。試驗表明，當溫度接近600℃時，鋼的強度和韌性都會喪失，一旦發(fā)生火災，鋼就會變得脆弱；高層建筑更容易發(fā)生火災。因此，高層建筑的耐火鋼結(jié)構(gòu)設計是非常重要的。從實際情況看，我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)防火設計技術(shù)相對落后。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設計存在的問題及對策

2.1 設計偏向于傳統(tǒng)和保守

對于一些比較復雜或新穎的建設項目，設計人員缺乏經(jīng)驗和信心。同時，為了達到更高的標準和質(zhì)量，設計很難突破，更傾向于傳統(tǒng)和保守，甚至隨意提高安全性能和相關(guān)因素，如缺乏與實際情況的結(jié)合，降低了鋼筋的應力比，并始終采用鋼與鋼的同一牌號這不僅使建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件復雜、數(shù)量增多，而且使工程造價增加。針對這種情況，設計單位應加強對本單位設計人員的專業(yè)考核，熟悉其能力和經(jīng)驗范圍，然后將建筑鋼結(jié)構(gòu)設計任務的難度與設計人員緊密結(jié)合起來，避免其無能的發(fā)生。

2.2 相關(guān)物理問題

眾所周知，鋼的導熱性很強。在建筑工程中使用時，為了在建筑物內(nèi)外實現(xiàn)更好的保溫效果，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設計中必須綜合考慮，以評估建筑物外表面吸收的熱量的最大值，由于熱量可以通過建筑物外表面或同時通過建筑物的窗戶傳遞到建筑物內(nèi)部，良好的設置和保證建筑物內(nèi)表面的吸熱程度也可以促進建筑物產(chǎn)生較好的保溫效果。

2.3 設計缺乏深度

根據(jù)建設部有關(guān)規(guī)定，建筑鋼結(jié)構(gòu)設計由設計單位完成。但是，一些設計單位不僅設計水平低，而且經(jīng)驗不足，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量下降。對于許多建筑鋼結(jié)構(gòu)設計來說，承擔這項任務的設計師包括許多剛畢業(yè)的年輕人。他們不僅理論知識不成熟，而且缺乏實踐經(jīng)驗。他們忽視對重要方法和技術(shù)的綜合分析和研究，盲目照本宣科。他們的目的只是完成任務，而沒有考慮到他們設計作品的效果和質(zhì)量、性質(zhì)，其設計作品自然缺乏足夠的深度。同時，一些建筑鋼結(jié)構(gòu)設計圖紙過于簡單，只是一種方案設計或初步和基礎設計。他們不會根據(jù)實際情況設計重要節(jié)點，也不會認真評估這些節(jié)點是否安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、合理、可操作。而是全部采用全焊或全鑄鋼的形式，或應屬于設計方案中重要部分移交給加工企業(yè)，如具體鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設置圖、各支架詳圖等，設計圖紙移交加工企業(yè)時，因缺乏相應的計算設施，可以將設計圖紙承包給他人。承包企業(yè)缺乏專業(yè)知識、設備和能力，可能導致最終設計圖紙或施工圖紙偏離實際情況和實際要求，給建筑的整體質(zhì)量和安全運行埋下隱患。

3 結(jié)語

隨著我國建筑業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)設計也有了很好的發(fā)展機遇，但在實際情況下，鋼結(jié)構(gòu)仍存在一些問題，相關(guān)設計人員應根據(jù)具體情況進行規(guī)劃和邏輯改進。此外，設計師應加強專業(yè)知識的學習，不斷更新理論，增強設計師的實踐經(jīng)驗，并將理論與實踐緊密結(jié)合，以提高建筑鋼結(jié)構(gòu)設計能力，增強設計優(yōu)勢。