鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題探析

侯同飛

【摘 ?要】在我國一些發(fā)達(dá)城市與地區(qū)相對較為成熟，甚至已經(jīng)成為個(gè)別沿海城市的房屋設(shè)計(jì)的普遍方式。該設(shè)計(jì)方法的顯著特點(diǎn)是能夠有效控制建設(shè)資金投入，且施工周期相對較短具有很強(qiáng)的靈活性?？v觀我國的房屋設(shè)計(jì)市場實(shí)際情況，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)常常會出現(xiàn)對傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念過度依賴，很難適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求?；诖?，以下對鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);房屋結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);常見問題;探究

中國分類號：TU391 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、延性好、壽命長、復(fù)蓋范圍特別廣。近年來，隨著人們對建筑施工的要求越來越高，如何才能滿足現(xiàn)代人的生活和生產(chǎn)需求已成為建筑單位和設(shè)計(jì)單位面臨的主要問題。為了提高現(xiàn)代人的生活和生產(chǎn)水平，本文深入分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些關(guān)鍵問題及對策。

1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初需要充分考慮建設(shè)材料的選用，鋼材選用的硬度與強(qiáng)度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行?？紤]到房屋建筑的主結(jié)構(gòu)只能應(yīng)用一種鋼材，才能保證后期各項(xiàng)工作都有章可循，所以結(jié)合不同強(qiáng)度要求的鋼材料，需要將強(qiáng)度在房屋建筑中的調(diào)控作用加強(qiáng)，這使鋼材的組合截面大小能夠控制在一個(gè)較為合理的范圍之內(nèi)。當(dāng)然也有部分建筑對鋼材應(yīng)用期間的穩(wěn)定性的要求諸多，房屋設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求，合理選用鋼材，具體的可以參考我國建筑行業(yè)在鋼材設(shè)計(jì)方面的相關(guān)規(guī)范要求。房屋設(shè)計(jì)人員需要合理估算截面，仍然是圍繞穩(wěn)定性與強(qiáng)度兩個(gè)方面。針對房屋建筑施工建設(shè)完畢之后可能會存在的變形情況，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要合理控制建筑材料中的板件厚度，不能設(shè)置的過于厚重給建筑結(jié)構(gòu)帶來過大的荷載負(fù)擔(dān)?？梢酝ㄟ^加大鋼材截面的面積，將房屋設(shè)計(jì)的優(yōu)化效果加強(qiáng)，這樣才能將鋼材的強(qiáng)度與剛度有效性的區(qū)分開來，達(dá)到較為理想的房屋設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2探析鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

2.1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題

鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定現(xiàn)象可能會導(dǎo)致建筑項(xiàng)目大幅倒塌，從而導(dǎo)致大規(guī)模施工事故，首先是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中沒有充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的支撐作用。鋼結(jié)構(gòu)的吊裝位置不合適會導(dǎo)致桁架中每個(gè)構(gòu)件的網(wǎng)格應(yīng)力不均勻，從而導(dǎo)致特別嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和使用過程中存在一定程度的穩(wěn)定性問題，設(shè)計(jì)師和鋼結(jié)構(gòu)施工者仔細(xì)協(xié)調(diào)，事先制定有針對性的強(qiáng)大防止失穩(wěn)對策，從而確保更安全的建筑用鋼。

2.2對鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)

金屬具有腐蝕性，所以我們必須注意材料的防護(hù)性問題，建筑工程師在實(shí)際工作中不會考慮材料的防腐蝕能力，而風(fēng)力，雨水等外部侵蝕會縮短鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，更會影響整個(gè)建筑物的使用。部分鋼結(jié)構(gòu)需要被埋在地下，如果對這部分材料的防侵蝕防護(hù)不規(guī)范，就會嚴(yán)重影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體效益。

2.3設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)問題

鋼結(jié)構(gòu)存在的良好性能影響著房屋結(jié)構(gòu)前期工藝設(shè)計(jì)的繁雜性，相關(guān)設(shè)計(jì)者要借助專業(yè)化的信息統(tǒng)計(jì)軟件給予鋼結(jié)構(gòu)的諸多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加以嚴(yán)格性的精密檢測，需要真正掌握鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測，才可以科學(xué)的完成施工工作。具體的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)涉及水平荷載指數(shù)、結(jié)構(gòu)的阻尼比例等。比如水平荷載量，建筑在理想環(huán)境中，豎向荷載形式的水平形式荷載指數(shù)為零。然而和普遍的生活環(huán)境進(jìn)行對比，往往會存在不同程度上的結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載，處于水平方向上會影響到建筑物的穩(wěn)定性，所以設(shè)計(jì)者要結(jié)合本地區(qū)的環(huán)境風(fēng)荷載加以鋼結(jié)構(gòu)水平荷載體系的設(shè)置，防止引起建筑坍塌問題。

3改善鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體措施

3.1提升房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的水平

設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)時(shí)，科學(xué)安全合理是地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)重要準(zhǔn)則。所以工作人員要進(jìn)行各方面的綜合考慮，在設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)前，需要仔細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜碧浆F(xiàn)場的地質(zhì)，在詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的方案進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在測算承載能力時(shí)，必須運(yùn)用基礎(chǔ)設(shè)計(jì)公式，同時(shí)結(jié)合地基的承載力，除此之外，必須使地基所容許的承載力符合標(biāo)準(zhǔn)。不同種類土的承載力是不同的，所以要依據(jù)土層類型測算準(zhǔn)確的地基承載力。同時(shí)，一定要依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，盡量避免出現(xiàn)誤差，從而確保房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的質(zhì)量較高。

3.2提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師需要充分考慮其在建筑中的穩(wěn)定性。第一，設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮整個(gè)體系以及組成部分對穩(wěn)定性的要求，主要思考桿件的設(shè)計(jì)，桿件在鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過程中，容易出現(xiàn)離心的問題。第二，框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算。設(shè)計(jì)師需要通過框架整體穩(wěn)定分析，結(jié)合柱計(jì)算長度系數(shù)對框架的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況制定圖紙，在鋼結(jié)構(gòu)施工中容易出現(xiàn)附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的問題，需要設(shè)計(jì)師加以研究。

3.3選取高質(zhì)量的原材料

鋼構(gòu)造通常是碳結(jié)構(gòu)的鋼和低程度的合金高硬度鋼，對于以抗壓性控制為基礎(chǔ)的抗壓性部件，可以使用低合金高組合結(jié)構(gòu)鋼。高強(qiáng)度低程度合金有五大種類：A、B、C、D、E。從低到高質(zhì)量，門使用的大多數(shù)材質(zhì)比較單一，因此，這些結(jié)果的塑性有一種促進(jìn)保持影響，可以適當(dāng)?shù)剡x擇鋼材碳結(jié)構(gòu)它也有四個(gè)種類：A、B、C和D。然而，隨著碳含量的增加，鋼的抗拉和粘合強(qiáng)度增加，從而降低了鋼的成型、冷彎曲和抗沖擊能力，可結(jié)合程度也降低。在選擇鋼材的編碼和特征時(shí)，應(yīng)計(jì)算到部件的關(guān)鍵性、負(fù)荷性能、耐受性、結(jié)合渠道和周遭環(huán)境條件。在保證承重結(jié)構(gòu)承載能力滿足極限化需求的一方面，還要注意構(gòu)件碳、硫、磷的含量，以防構(gòu)件易發(fā)生脆性破壞。起重機(jī)主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、鋼筋及焊接、鋼筋等，應(yīng)含有Q345級鋼、Q235B級鋼或更高高級鋼，構(gòu)件不是下等鋼制材料，墻梁可采用Q235級鋼。

3.4提升設(shè)計(jì)深度

設(shè)計(jì)師的水平對于鋼結(jié)構(gòu)在施工中的應(yīng)用以及最后建筑物的平穩(wěn)性具有直接影響，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過參加比賽、講座等形式，學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式，提高自身能力。以唐山舉辦全國鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新賽為例，本次競賽以“創(chuàng)新、夢想”為宗旨，以“綠色唐山·創(chuàng)意鋼構(gòu)”為主題，通過加強(qiáng)設(shè)計(jì)理念與鋼結(jié)構(gòu)建筑的融合互動，提高區(qū)域制造業(yè)的供給能力，推動工業(yè)提質(zhì)增效與轉(zhuǎn)型發(fā)展。發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)裝配式產(chǎn)業(yè)，既是推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展的切入點(diǎn)，更是培育新動能、發(fā)展新增量的有力抓手。此次大賽的舉辦旨在以賽促練、以賽促學(xué)，為國內(nèi)建筑設(shè)計(jì)精英和相關(guān)企業(yè)提供相互交流相互學(xué)習(xí)合作共贏的平臺。設(shè)計(jì)師應(yīng)參加此類項(xiàng)目，提升自身的設(shè)計(jì)深度，在提高建筑整體性能的同時(shí)，加強(qiáng)其美觀性。另外，設(shè)計(jì)師應(yīng)做到深入施工現(xiàn)場檢查、修正施工圖紙中存在的設(shè)計(jì)問題及工程施工中出現(xiàn)的有關(guān)設(shè)計(jì)問題，在解決后，將其記錄下來，為接下來的設(shè)計(jì)工作提供參考。

結(jié)束語

開展房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題研究活動具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值，房屋鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員要給予其較大的關(guān)注，認(rèn)知建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢要點(diǎn)，制定建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工計(jì)劃，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，彰顯房屋建筑施工建設(shè)的價(jià)值。

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（作者單位：西安建筑科技大學(xué)）