建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計策略分析

么 春 龍

(大同市建筑設(shè)計研究院，山西 大同　037006)

0　引言

鋼結(jié)構(gòu)在本質(zhì)屬性上具備磚混結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)在建筑上的運用優(yōu)點。鋼結(jié)構(gòu)的自重較輕、延展性能良好，這一特性使得應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物具備相對良好的抗震能力。鋼結(jié)構(gòu)可被應(yīng)用于復(fù)雜以及具有較大跨度的建筑結(jié)構(gòu)中，滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效應(yīng)用對建筑物的穩(wěn)定性和質(zhì)量具有積極影響，但鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還存在需要改進的地方。

1　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的必要性

在建筑領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)指的是利用焊接、熱軋、冷彎等加工技術(shù)處理鋼板，使其能夠成為建筑所需的鋼型。輕鋼和重鋼是鋼結(jié)構(gòu)的兩種主要類型，兩者具有不同的優(yōu)點，可結(jié)合實際情況應(yīng)用在適宜的地方。輕鋼由于自重較輕、所占面積較小，在跨度較小的建筑項目中得到大力推廣。重鋼的自重雖然比輕鋼重，但比鋼筋混凝土輕，常常被用于具有較大跨度的建筑物之中。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要的組成部分，對建筑的穩(wěn)定性和安全性具有不可忽視的影響。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到多個環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)的不當便會影響整體。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞會直接影響到建筑物的質(zhì)量和品質(zhì)，甚至還會影響建筑行業(yè)的整體發(fā)展以及鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗完善和優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到幾何層面的知識，對工作人員的專業(yè)技能具有較高要求，在設(shè)計時具有一定的難度和挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，要嚴格遵守設(shè)計規(guī)劃，以建筑項目的施工性質(zhì)以及工程圖紙為設(shè)計導(dǎo)向，將鋼結(jié)構(gòu)的每一個設(shè)計要點落實到位，明確整個結(jié)構(gòu)的立體形象，并繪制出相應(yīng)的設(shè)計圖紙，將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量問題放在首位。高品質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計離不開具有扎實理論基礎(chǔ)與豐富工作經(jīng)驗的專業(yè)人才。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到多個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)緊扣，任何一個環(huán)節(jié)的偏差將會影響整體效果和質(zhì)量。整體是由部分組成的，關(guān)鍵部分對整體具有決定性作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計時要重視每一個環(huán)節(jié)以及每一個構(gòu)建，將每一個細節(jié)落實到位，保證構(gòu)件的安裝質(zhì)量，避免在建筑工程后續(xù)施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全事故或產(chǎn)生安全隱患。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要以相關(guān)設(shè)計規(guī)范和原則為指導(dǎo)，明確設(shè)計對構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)受力特點的多方面要求，讓設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合國家的檢測標準。與此同時，不同建筑工程可能具有不同的施工要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要具體問題具體分析，根據(jù)實際情況對鋼結(jié)構(gòu)進行必要的調(diào)整和優(yōu)化，重視對鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部分的完善，增強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，為建筑項目的順利施工奠定基礎(chǔ)，提升建筑物的質(zhì)量，從而有效提升建筑企業(yè)在市場中的核心競爭力和綜合實力。

2　當前建筑結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)存在的不足

穩(wěn)定是建筑物的基本要求，也是社會公眾關(guān)注的要素。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題成為導(dǎo)致當前建筑項目鋼結(jié)構(gòu)安全問題的主因。鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)在表現(xiàn)形式上具有局部失穩(wěn)以及由于局部失穩(wěn)導(dǎo)致的間接整體失穩(wěn)。當受彎部位的尺寸大小超出了承受范圍時，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象便會產(chǎn)生。造成鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的因素有很多，其中最為關(guān)鍵的因素是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，未能將各個受力點以及支撐作用的關(guān)鍵性考慮到位。由于對鋼結(jié)構(gòu)的支撐作用缺乏系統(tǒng)全面的認識，當鋼結(jié)構(gòu)的吊裝位置出現(xiàn)誤差時，網(wǎng)架、桁架的桿件受力會因此發(fā)生巨大的變化，進而導(dǎo)致失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。只要有鋼結(jié)構(gòu)，失穩(wěn)問題便可能發(fā)生。鑒于這一情況，相關(guān)工作人員要重視鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，建立完善系統(tǒng)的防范機制，確保建筑工程的施工質(zhì)量。

除了鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題也是相關(guān)工作人員需要重點關(guān)注的問題。鋼材料在抗腐蝕方面略顯不足，當鋼材料處于濕度較大以及具有侵蝕性媒介的環(huán)境時，鋼結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，并加速銹蝕現(xiàn)象的蔓延。建筑結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，構(gòu)件的承載能力便會被大大削弱，嚴重時甚至?xí){到整個建筑物的安全和穩(wěn)定，造成安全隱患。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，木屋架、鋼木屋架、鋼筋混凝土屋架以及鋼屋架均可能產(chǎn)生安全事故，其中由鋼材料腐蝕問題導(dǎo)致的鋼屋架安全事故所占比例頗高。鋼材的耐高溫能力較弱，鋼材的性能會根據(jù)溫度的變化而產(chǎn)生差異。當溫度處于430 ℃～540 ℃這個區(qū)間范圍時，鋼材的屈服點、抗拉強度、彈性模量會發(fā)生巨大的變化，不再具備承載能力。由于建筑物構(gòu)建的耐火性能不佳，一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力將難以為繼，使得相關(guān)解決疏散工作不能及時進行。

3　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

3.1　基于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的探討

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作為基本要素，相關(guān)工作人員要給予高度重視，明確鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)原則和標準，全面系統(tǒng)的分析鋼結(jié)構(gòu)的布置問題，將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計放到建筑整體之中去考量，確保各個環(huán)節(jié)以及各個系統(tǒng)之間的穩(wěn)定性。為了有效克服鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)平面外部失穩(wěn)問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要細致處理桁架與框架的平面體系設(shè)計問題，讓平面結(jié)構(gòu)構(gòu)建的平面穩(wěn)定計算與結(jié)構(gòu)布局協(xié)調(diào)一致，并適當增加支撐構(gòu)建，從而有效控制鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在計算時所參考的簡圖要與結(jié)構(gòu)計算簡圖一致，確保數(shù)據(jù)的真實性和準確性。設(shè)計人員在計算框架柱的穩(wěn)定計算時，要確保所有條件都符合相關(guān)要求。

3.2　基于鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題的探討

鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要重點關(guān)注的問題。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員要根據(jù)具體情況采用適宜的防腐蝕措施，增強鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力。在建筑物施工過程中，施工人員為了增加建筑外觀的美觀程度，會在鋼結(jié)構(gòu)上噴涂鋁或鋅，由于作為鋁和鋅的化學(xué)元素容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生一定的腐蝕作用，進而加劇鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕程度。為了有效解決鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題，施工人員可以在鋼結(jié)構(gòu)上涂抹具有耐腐蝕能力的材料，給鋼結(jié)構(gòu)添加耐腐蝕的防護層，增強鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力。保護涂層具有良好的附著力和電阻力，使得致密輸水能力強，有利于解決鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題。

3.3　基于鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)問題的探討

針對鋼結(jié)構(gòu)的防火災(zāi)問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計之初便要慎重對待這一問題。應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)防火災(zāi)問題的措施有很多，如涂抹防火涂層、使用防火板、結(jié)構(gòu)內(nèi)同冷卻水等。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行防火設(shè)計時需要明確鋼結(jié)構(gòu)所處的位置，選擇性能良好的防護材料。增加防護措施后的鋼結(jié)構(gòu)會增加重量和所占空間，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要根據(jù)具體情況制定適宜的解決措施，并將施工難度以及經(jīng)濟因素納入考慮范圍內(nèi)，將每一個細節(jié)落實到位，做好鋼結(jié)構(gòu)的防護措施，優(yōu)化和完善鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計。

4　結(jié)語

伴隨著鋼結(jié)構(gòu)的逐步發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的理論知識和實踐能力也在逐步增強。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要明確關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范條文，將安全性和穩(wěn)定性放在設(shè)計的首位，萬萬不能為了追求經(jīng)濟效益的最大化而降低對質(zhì)量和安全的要求。鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點也具有缺點，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要細致考量結(jié)構(gòu)的屈曲，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]儲威.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性與策略探討[J].黑龍江科技信息,2015(23):120.

[2]陳婷,霍媛,陳玉紅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性與策略[J].工程技術(shù)(文摘版),2016(8):50.