淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計

孟先輝

摘? ? 要：本文首先闡述了建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計概述，接著分析了當前建筑結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，最后對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略進行了探討。希望能夠為相關(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);建筑;設(shè)計

1? 引言

在建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)占有非常重要的位置，它的穩(wěn)定性和強度直接關(guān)系著建筑項目的整體質(zhì)量。因此，相關(guān)企業(yè)必須在建筑工程的建設(shè)中，不斷優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，并加大對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計力度，從而使得鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性以及質(zhì)量得到提高。

2? 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成部分是鋼材，而鋼材結(jié)構(gòu)組織比較均勻，在鋼結(jié)構(gòu)受力和工程力學設(shè)計試驗結(jié)果一致的情況下，鋼結(jié)構(gòu)計算理論就會得到有效應(yīng)用和完善。鋼結(jié)構(gòu)具有制造簡單、施工周期短、密封性強等特點，適用于氣密性及水密性要求嚴格的結(jié)構(gòu)中。在社會經(jīng)濟和科學技術(shù)水平快速提升的大背景下，鋼材耐腐蝕性差、耐熱不耐火等問題得到了有效完善，提高了鋼材的應(yīng)用范圍?，F(xiàn)階段，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑細節(jié)設(shè)計的主要組成部分是桿件連接，其中的關(guān)鍵是應(yīng)用力學原理科學地處理各個部件的力臂、力矩關(guān)系，合理地將各個節(jié)點進行有效連接，將其轉(zhuǎn)移到下一步的工程施工過程中。鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量在很大程度上體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體水平，設(shè)計人員需要根據(jù)建筑行業(yè)的相關(guān)要求和規(guī)定，樹立先進的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，制訂科學的設(shè)計方案。

3? 當前建筑結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

3.1? 穩(wěn)定性問題

如果在建筑工程的施工中使用的鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，則會造成施工項目倒塌，引起工程安全事故。導(dǎo)致這種事故的原因主要是由于設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的人員，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時沒有考慮到鋼結(jié)構(gòu)實際能承受的負載，假如設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)吊裝位置缺乏合理性，將導(dǎo)致網(wǎng)架與桁架每個桿的受力程度不一樣，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴重不穩(wěn)定。因此，在設(shè)計和使用鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計師必須和施工人員進行及時的協(xié)調(diào)溝通，并事先制定相應(yīng)的對策，來防范鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失衡問題，這樣才能確保鋼結(jié)構(gòu)具備較強的安全系數(shù)。

3.2? 腐蝕問題

由于鋼材發(fā)生腐蝕的機率非常大，因此，在鋼結(jié)構(gòu)的實際使用中，腐蝕問題時有發(fā)生，特別是外界環(huán)境的濕度特別大時，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題就會非常的嚴重，如果鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕，內(nèi)部組件的承載能力就會大大降低，大規(guī)模安全事件的數(shù)量就會隨之增加。因此，像鋼結(jié)構(gòu)混凝土性質(zhì)的建筑物，由于鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕而導(dǎo)致的安全事故發(fā)生率高達40%以上。

3.3? 防火問題

鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和耐熱性都比較差，當建筑物的外部或內(nèi)部溫度在430℃以上時，鋼結(jié)構(gòu)的負載能力會直線下降。此外，鋼結(jié)構(gòu)的防火能力也普遍偏低，如果附近的建筑物發(fā)生大火，則會導(dǎo)致在建工程發(fā)生安全風險的機率直線增加，稍有不慎將會發(fā)生火災(zāi)。

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

4.1? 對鋼結(jié)構(gòu)進行加固設(shè)計

在對鋼結(jié)構(gòu)進行加固設(shè)計時，必須將鋼結(jié)構(gòu)的載荷、承載能力和節(jié)點性質(zhì)都考慮在內(nèi)，并不斷對其他鋼構(gòu)件的承載能力進行調(diào)整改進。另外，有必要不斷加大整個鋼結(jié)構(gòu)受力的最大值，同時將空間鋼結(jié)構(gòu)的協(xié)同性質(zhì)充分考慮在內(nèi)，做好鋼結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，增強整個鋼結(jié)構(gòu)的強度，并按照規(guī)定對強度進行測試檢查。如果想要鋼結(jié)構(gòu)的剛度得到增加，可以通過增加支撐點或自振頻率等，來提高整個鋼結(jié)構(gòu)的剛度和負載能力，從而使得鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到提升。而在排架結(jié)構(gòu)中，可以通過加大特定列柱的剛度，來使整個鋼結(jié)構(gòu)的水平抵抗力滿足實際需求，并提高鋼結(jié)構(gòu)的總體剛度。

4.2? 構(gòu)件及節(jié)點設(shè)計

為了優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，有必要優(yōu)化構(gòu)件的截面，以降低鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計成本;對于復(fù)雜性較高的鋼結(jié)構(gòu)，必須嚴格對每個組件的截面進行驗算，尤其是節(jié)點模塊的設(shè)計，這是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常重要的工作。在此過程中，需要分析等強設(shè)計和實際應(yīng)力問題。在設(shè)計中做好焊接，梁腹板和翼緣等板塊的設(shè)計工作。在進行節(jié)點施工時，必須對焊接現(xiàn)場進行嚴格的檢查，并嚴格按照相關(guān)要求對螺栓進行安裝緊固，使得每項安裝工作可以有序進行。

4.3? 防腐設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，耐腐蝕性是設(shè)計師關(guān)注的重點。因此，設(shè)計師在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，必須針對施工現(xiàn)場的環(huán)境采取相應(yīng)的措施，防止鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕。為了降低鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕的機率，可以通過在鋼結(jié)構(gòu)上施加耐腐蝕能力較強的材料或者涂層，從而提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐能力。目前，常用的防腐材料是防銹漆，而防銹漆具體的使用量是根據(jù)實際的建筑施工情況來定;另外，根據(jù)防腐設(shè)計的維保方式選擇半永久或者永久性的涂裝方式。

4.4? 防火設(shè)計要點

防火設(shè)計也是鋼結(jié)構(gòu)建筑中的設(shè)計重點，因此，在材料的選擇上，必須使用防火耐火性較高的材料。目前，在建筑項目中，必須根據(jù)建筑的防火要求以及等級來選擇相應(yīng)的防火材料。在選擇材料時，由于涂層較厚、粘性較高的材料，它的防火、耐火性能比較好，因此是非常不錯的選擇。但在鋼結(jié)構(gòu)阻燃材料的選擇中，如果較厚的材料無法達到阻燃標準，則可以在此階段選擇相對薄一點的耐火材料，特別是要對吊頂材料做好阻燃和防銹處理。在鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計中，防火標準和防護等級作為重要的參考標準，它可以最大限度提高鋼結(jié)構(gòu)的防火水平。另外，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)以穩(wěn)定對稱為主，盡量在設(shè)計中避免結(jié)構(gòu)扭曲，通過上下貫通的方法使得鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連貫性得到保障。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使用L形或T形的設(shè)計方式，可以確保鋼結(jié)構(gòu)的作用完全發(fā)揮出來，鋼結(jié)構(gòu)的位置如果是在結(jié)構(gòu)外圍，則可以使得建筑物的抗扭曲能力和抗變形能力達到最佳。

5? 結(jié)束語

在建筑行業(yè)的快速發(fā)展中，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨著很大的機遇和挑戰(zhàn)，設(shè)計人員需要針對設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題進行分析，采取合理的解決措施。另外，在現(xiàn)代化建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員還應(yīng)該提升自身的專業(yè)素質(zhì)，不斷學習專業(yè)知識和理論知識，將理論知識和實踐結(jié)合起來，充分發(fā)揮出建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢，提升建筑工程建設(shè)的整體質(zhì)量，推動建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻：

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