鋼結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題及對(duì)策分析

梅曉燕

中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司 上海 200031

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)施工中的重要作用

1.1 加強(qiáng)監(jiān)督機(jī)制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是工程第一部分，在建筑工程中起著十分重要的作用。鋼結(jié)構(gòu)體系由于材料的特性，使得結(jié)構(gòu)形式可以多樣化，靈活化。而且鋼結(jié)構(gòu)是近年來(lái)快速發(fā)展的一種結(jié)構(gòu)形式，各種條件不太成熟，一些計(jì)算原則、計(jì)算方法等都存在著爭(zhēng)議。鋼結(jié)構(gòu)施工市場(chǎng)發(fā)展也良莠不齊。所以在工程中要加強(qiáng)監(jiān)督機(jī)制。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足符合國(guó)家規(guī)范；且設(shè)計(jì)前需要計(jì)算原則清晰準(zhǔn)確，計(jì)算方法符合要求，才能進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。并且在施工圖設(shè)計(jì)完成后，需要提交審圖單位進(jìn)行施工圖審圖，審查合格后才能進(jìn)行后期施工。

1.2 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)深度

目前，鋼結(jié)構(gòu)多用于廠房、辦公樓和大跨度場(chǎng)館類建筑。在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)按正確的計(jì)算原則及計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中要滿足鋼結(jié)構(gòu)工程主體的安全和穩(wěn)定性，還要考慮鋼結(jié)構(gòu)工程的各個(gè)構(gòu)件之間的連接。如：鋼柱與鋼梁連接、鋼梁與鋼梁連接、支撐的設(shè)計(jì)及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接，以及鋼柱與基礎(chǔ)連接等等。這些連接節(jié)點(diǎn)不僅需要滿足規(guī)范要求，也要滿足施工的可能性及方便性。鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)圖紙對(duì)后期的鋼結(jié)構(gòu)加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝工作具有指導(dǎo)作用。合理的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)可以減少鋼結(jié)構(gòu)加工前期的工作量，提高鋼結(jié)構(gòu)工程安裝效率，保證鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，從而影響到整個(gè)建筑物的最終質(zhì)量。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工方面的一些問(wèn)題

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，需要了解業(yè)主對(duì)建筑的功能要求及立面等要求，以保證后期交付后能滿足業(yè)主的使用要求。從施工過(guò)程中來(lái)說(shuō)，施工配合及各個(gè)階段的質(zhì)量檢查非常重要。這是確保整個(gè)施工質(zhì)量的重要保證。鋼結(jié)構(gòu)工程的防腐蝕工作至關(guān)重要，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)說(shuō)明中一定要明確。另外由于鋼結(jié)構(gòu)本身材料的性能，對(duì)防火要求比較高，所以防火設(shè)計(jì)也是鋼結(jié)構(gòu)存在的一個(gè)重大問(wèn)題[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合建筑物的使用要求，有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，還要有良好的耐久性。

由于穩(wěn)定是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)最主要的原則問(wèn)題，所以結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可分為結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和構(gòu)件本身的穩(wěn)定兩種情況。根據(jù)現(xiàn)有計(jì)算軟件，門式鋼架、桁架、以及排架結(jié)構(gòu)，都是按照平面分析，所以要保證這些結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，還需要在平面外設(shè)置支撐來(lái)保證，如鋼柱的柱間支撐，鋼屋架的上下弦水平支撐和垂直支撐等。計(jì)算時(shí)在結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)，主要依靠結(jié)構(gòu)自身的剛度來(lái)保證，計(jì)算時(shí)主要要考慮結(jié)構(gòu)自身能可靠地傳遞結(jié)構(gòu)橫向的水平荷載。在結(jié)構(gòu)平面外主要考慮支撐系統(tǒng)能可靠地傳遞結(jié)構(gòu)縱向的水平荷載（風(fēng)荷載、地震荷載、廠房吊車荷載等）。受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：通過(guò)控制寬厚比，使之達(dá)到屈曲的極限承載能力，不在構(gòu)件整體失效前屈曲；允許在構(gòu)件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強(qiáng)度達(dá)到構(gòu)件的承載能力，對(duì)梁設(shè)置橫向或縱向加勁肋，以解決不考慮屈曲后強(qiáng)度的梁的局部穩(wěn)定問(wèn)題[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策

3.1 判斷建筑的情況

首先，應(yīng)根據(jù)建筑圖判斷該建筑是否適合采用鋼結(jié)構(gòu)，采用何種鋼結(jié)構(gòu)形式。

根據(jù)抗震規(guī)范要求，建造鋼結(jié)構(gòu)住宅一般不宜超過(guò)12 層，鋼結(jié)構(gòu)在抗震性能受結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性影響，因此，平面布置應(yīng)規(guī)則，對(duì)稱。豎向構(gòu)件宜連續(xù)。不規(guī)則結(jié)構(gòu)在地震時(shí)容易受到破壞。

3.2 優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的整體布置與類型

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前應(yīng)根據(jù)單體的功能及荷載情況，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如鋼架跨度較大，或者荷載較大的情況下，可將實(shí)腹式鋼梁改為桁架結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)布置中，要根據(jù)每個(gè)構(gòu)件的受力情況及相互間的關(guān)系，優(yōu)化構(gòu)件的布置位置及截面尺寸，保持整體統(tǒng)一，使構(gòu)件之間能夠協(xié)調(diào)一致，將整體構(gòu)件與結(jié)構(gòu)最佳受力狀態(tài)得到充分的發(fā)揮，促進(jìn)結(jié)構(gòu)的延伸性。

3.3 改善鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)件的承載力雖然重要，但是節(jié)點(diǎn)部位對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性尤為重要。因此設(shè)計(jì)中需要做好準(zhǔn)備工作，根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)的具體情況，確定節(jié)點(diǎn)的荷載情況，判斷節(jié)點(diǎn)的連接形式。要使得結(jié)構(gòu)的受力合理，傳力清晰。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要分為柱腳節(jié)點(diǎn)和梁柱連接、梁梁連接節(jié)點(diǎn)。如柱腳是將柱底反力有效傳遞給基礎(chǔ)，常用的鋼結(jié)構(gòu)柱腳有外露式柱腳、外包式柱腳、埋入式柱腳等。根據(jù)建筑的特點(diǎn)選擇合適的柱腳形式，可以保證結(jié)構(gòu)安全，也可以避免工程上的浪費(fèi)。梁柱及梁梁連接節(jié)點(diǎn)有鋼接節(jié)點(diǎn)、半鋼接節(jié)點(diǎn)及鉸接節(jié)點(diǎn)[3]。

3.4 做好防腐設(shè)計(jì)的選擇

腐蝕防護(hù)結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃中起著重要作用。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際要求，充分選擇合適的防腐方法。在鋼結(jié)構(gòu)中，組件可以涂防腐蝕涂層以形成防止其腐蝕的保護(hù)系統(tǒng)。如果鋼結(jié)構(gòu)暴露于空氣中的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則防腐蝕設(shè)計(jì)非常重要。對(duì)于柱腳的防腐，規(guī)范要求需要用混凝土將柱腳包裹并高出地面。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是保障建筑項(xiàng)目穩(wěn)定性、安全性的關(guān)鍵。通過(guò)分析當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀問(wèn)題，從加強(qiáng)設(shè)計(jì)管理工作、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、靈活調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容等角度出發(fā)，不僅強(qiáng)調(diào)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的價(jià)值，提升了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，還優(yōu)化了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才資源，保障了鋼結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性。在這樣的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得以優(yōu)化發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和有效性也進(jìn)一步提升，對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展意義非凡。