鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題研究

陳武

摘要：鋼結(jié)構(gòu)的建筑自身有著混凝土以及磚石結(jié)構(gòu)所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，從材料性能以及力學(xué)性能層面來(lái)說(shuō)就比較良好，在當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展情況來(lái)看，其已經(jīng)從結(jié)構(gòu)工具成為了一種重解，然后在其性能系數(shù)的配比下應(yīng)用到建筑施工中，就能夠發(fā)揮其特色的作用，為建筑質(zhì)量的優(yōu)化起到了保障作用，加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的理論研究就有著實(shí)質(zhì)性意義。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計(jì)；問(wèn)題；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―116―02

前言

鋼結(jié)構(gòu)是我國(guó)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)體系中的一種，具有很多優(yōu)勢(shì)，所以鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，才能有效得利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)并且確保設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)決定了工業(yè)建筑的安全性，所以節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性需要充分考慮。此外，在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還需要不斷學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高自身的專(zhuān)業(yè)技能，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征

1.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征

建筑施工中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有助于整體建筑質(zhì)量的保障，尤其是在當(dāng)前的城鎮(zhèn)化建設(shè)中，必須要能夠重視施工中的每個(gè)環(huán)節(jié)，將整體建筑行業(yè)的施工水平得以提升。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在建筑施工中的應(yīng)用有著諸多的優(yōu)勢(shì)，從鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想層面來(lái)說(shuō)，其與混凝土以及磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著很大差距，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)柔性設(shè)計(jì)思想的體現(xiàn)，是體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意，所以鋼結(jié)構(gòu)是允許有一點(diǎn)變形存在的，這也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特色體現(xiàn)。

再者，建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)載荷的反應(yīng)較為敏感，所以這就需要在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)材料的選擇要重視，選取高強(qiáng)度以及質(zhì)量輕的，對(duì)建筑質(zhì)量要能最大化的減輕。還要能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)建筑的荷重加以嚴(yán)格控制。從建筑施工的材料強(qiáng)度對(duì)比下，鋼結(jié)構(gòu)自然是要比混凝土的強(qiáng)度大，鋼結(jié)構(gòu)在承受同荷載構(gòu)件的截面也要小很多。在成本的節(jié)約層面來(lái)說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)價(jià)格要貴一些。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)理性表現(xiàn)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要是其自身具有的優(yōu)勢(shì)，所以要能夠充分了解鋼結(jié)構(gòu)和混凝土以及磚石等不同結(jié)構(gòu)的特色所在以及性能的表現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)在建筑的結(jié)構(gòu)有著結(jié)構(gòu)美體現(xiàn)，這主要是鋼結(jié)構(gòu)的理性技術(shù)特征的體現(xiàn)，在一些建筑的建設(shè)過(guò)程中所使用的鋼結(jié)構(gòu)主要是高聳鋼桿以及流線(xiàn)型的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造，還有一些是相互交錯(cuò)的鋼筋網(wǎng)等，以此來(lái)呈現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特美，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)能夠讓人體會(huì)到理性技術(shù)附加給建筑神秘感，而能夠呈出藝術(shù)性[2]。

2 鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)質(zhì)量下降

鋼結(jié)構(gòu)部門(mén)專(zhuān)業(yè)綜合項(xiàng)目及工藝的計(jì)劃費(fèi)用較高且設(shè)計(jì)任務(wù)比較繁重，再加上其費(fèi)用低花費(fèi)人力大所以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起來(lái)就顯得十分困難，所以設(shè)計(jì)院對(duì)這一類(lèi)的任務(wù)不太善于接受。有的設(shè)計(jì)單位嫌麻煩和復(fù)雜，就將此類(lèi)設(shè)計(jì)外包出去，目前市場(chǎng)上設(shè)計(jì)單位魚(yú)目混雜，如果外包單位資質(zhì)不夠，就會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來(lái)非常大的影響。此外，如果沒(méi)有好的監(jiān)督機(jī)制也是不行的，就很容易一些非規(guī)范的、不合理的建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，極易引發(fā)事故，其后果的產(chǎn)生是非常嚴(yán)重的。

2.2 參與建設(shè)人員的素質(zhì)相對(duì)不高

不但設(shè)計(jì)人員鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中的技術(shù)水平參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員和監(jiān)理人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德，跟民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平相比也有差距。從業(yè)人員就不能適時(shí)的適應(yīng)民建鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求原因是缺乏專(zhuān)業(yè)的知識(shí)作為支撐。例如有些專(zhuān)業(yè)技術(shù)，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)的工作人員來(lái)說(shuō)是難以達(dá)到的障礙，而技術(shù)人員則必須要下苦工才能完全掌握其技巧，所以鋼結(jié)構(gòu)建筑中，施工人員及監(jiān)理人員的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和素養(yǎng)都有待于提高。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)題

由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在資金上存在問(wèn)題，往往由承接單位和設(shè)計(jì)單位分包進(jìn)行設(shè)計(jì)，這在很大程度上降低了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深度。在有些設(shè)計(jì)方面不能滿(mǎn)足原來(lái)設(shè)計(jì)的要求，存在錯(cuò)誤的柱腳設(shè)計(jì)問(wèn)題。柱腳設(shè)計(jì)的類(lèi)型有三種，分別是埋入式設(shè)計(jì)、外包式設(shè)計(jì)和外露式設(shè)計(jì)，其中在民宅設(shè)計(jì)中使用的設(shè)計(jì)類(lèi)型是外露式設(shè)計(jì)。

2.4 不切實(shí)的盲目模仿

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，各家有各家的不同和側(cè)重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的國(guó)情也不一樣，比如國(guó)內(nèi)比較側(cè)重于考慮經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題，而國(guó)外則不一樣，具備較好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，不太注重經(jīng)濟(jì)效益，因此有時(shí)一味的模仿國(guó)外的方案而不考慮本單位的實(shí)際是不明智和不合理的。

3 解決措施

3.1 設(shè)計(jì)人員要盡力合理設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)是要充分考慮實(shí)際情況進(jìn)行精密計(jì)算的，但在實(shí)際情況中，會(huì)出現(xiàn)很多突發(fā)性問(wèn)題，此時(shí)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析了。只有設(shè)計(jì)者把設(shè)計(jì)工作滲透到日常的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，才能提高設(shè)計(jì)能力從而有效的提高工程質(zhì)量。同時(shí)，要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)對(duì)整體影響和建筑材料的選取。要根據(jù)樓層的高度來(lái)選擇合適的建筑體系，對(duì)于選取材料方面也要根據(jù)每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

3.2 貼合建筑使用要求，從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)

雖然在建筑中大量采用鋼結(jié)構(gòu)是大勢(shì)所趨，但特別關(guān)注的是，鋼結(jié)構(gòu)是建筑承重的重要部分，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，不可喧賓奪主，首要的還是要考慮其鋼結(jié)構(gòu)的自身優(yōu)勢(shì)，從實(shí)用性、安全性的角度著重考慮其應(yīng)用。千萬(wàn)不可只考慮其結(jié)構(gòu)特色，一味的追求結(jié)構(gòu)上的花哨，這樣的設(shè)計(jì)最后也必然是沒(méi)有市場(chǎng)的。

3.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)中的監(jiān)督機(jī)制

由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在特殊性，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前需要對(duì)承包商和設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)資質(zhì)進(jìn)行審查，檢查鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件質(zhì)量和相關(guān)單位對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)制作的能力，還要對(duì)施工安裝能力進(jìn)行檢查。此外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有熱屬性，工程主管部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)管理嚴(yán)格進(jìn)行審查，幫助建筑單位做好一切準(zhǔn)備工作。

3.4 進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的深度設(shè)計(jì)

所謂深度設(shè)計(jì)就是要追求精細(xì)的工作態(tài)度，對(duì)于已經(jīng)列入鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的內(nèi)容要一項(xiàng)不拉的驗(yàn)收過(guò)去，如果設(shè)計(jì)的圖紙未加說(shuō)明，驗(yàn)收和施工就缺乏最基本的遵循和依據(jù)，造成盲目施工和無(wú)法驗(yàn)的后果，以下三個(gè)方面就是深度設(shè)計(jì)的重要部分：

（1）柱腳的抗震設(shè)計(jì)是深度設(shè)計(jì)的一部分，鋼結(jié)構(gòu)柱腳分為埋入式柱腳、外包式柱腳和外露式柱腳3 種：埋入式柱腳是指將鋼柱固定在混凝土的基礎(chǔ)梁上，外包式柱腳是指鋼柱腳被鋼筋混凝土包住，外露式柱腳是指混凝土基礎(chǔ)表面固定鋼柱腳。埋入式柱腳需要考慮的關(guān)鍵因素就是埋入深度，對(duì)于輕型工字型柱來(lái)說(shuō)，埋深與柱截面高度比不得低于2，對(duì)于H 形柱和箱型柱來(lái)說(shuō)，其比值不得低于3。外包式柱腳設(shè)計(jì)時(shí)，外包層的高度與柱截面寬度之比應(yīng)不低于2.5，從而保證柱腳具有足夠的剛度和承載力。另外，柱腳的箍筋需要滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)要求避免外包層出現(xiàn)斜裂縫。外露式柱腳的力學(xué)特性研究目前還不是很充分，端點(diǎn)的約束對(duì)上部框架的結(jié)構(gòu)整體影響的程度還不是特別清楚。當(dāng)柱剪切荷載較大而抗震要求不高時(shí)，可以選用外露式柱腳，如果抗震要求高，則不采用該柱腳形式。

（2）防腐設(shè)計(jì)也應(yīng)該被重視，通常是采用涂抹防腐涂料的措施。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠(chǎng)前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來(lái)看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，利用鍍層，達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強(qiáng)有機(jī)涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

（3）防火性能的設(shè)計(jì)也是非常重要的，鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中的廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中的有些問(wèn)題需要引起重視。只有在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中消除那些存在的問(wèn)題隱患，才能整體上提高鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。解決鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的難題，堅(jiān)持國(guó)家對(duì)建筑業(yè)材質(zhì)要求的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進(jìn)作用。

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