淺析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

劉義

摘 要 近年來，我國的工程建設(shè)越來越多，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)可塑性較強(qiáng)，還具有一定的抗震性能，屬于地震集中區(qū)域的首選建筑結(jié)構(gòu)，因此在工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合各個(gè)建筑工程的實(shí)際特點(diǎn)，選擇適合的設(shè)計(jì)方案，滿足建筑的使用功能。目前鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中存在較多問題，本文主要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題以及改進(jìn)措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問題

引言

鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工期短、工業(yè)化程度高，可進(jìn)行機(jī)械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)，由此可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，所以在建筑物中得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的建筑材料相比，鋼結(jié)構(gòu)存在諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些不足，如果不采取預(yù)防措施，很可能引起安全隱患。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的自身復(fù)雜性和具體工程項(xiàng)目的獨(dú)特性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也越來越高。所以，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)針對(duì)具體問題采取有效的措施加以解決。

1鋼結(jié)構(gòu)房屋發(fā)展的前景

①綠色環(huán)保，效益高。鋼結(jié)構(gòu)環(huán)保效果好。鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是綠色，可回收的材料，在建筑物拆除時(shí)，大部分材料可以再生或降解，不會(huì)造成很多垃圾。施工速度快，工期比傳統(tǒng)體系至少縮短三分之一，因而可降低綜合造價(jià)，綜合造價(jià)降低5%。加快資金周轉(zhuǎn)，大大提高投資效益。②延性好、塑性變形能力強(qiáng)。鋼材塑性好，使鋼結(jié)構(gòu)一般不會(huì)因?yàn)榕既怀d或局部超載而突然斷裂破壞。韌性好，則使鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)。鋼材的這些性能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠提供了充分的保證[1]。

2鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

（1）鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)問題。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(huì)考慮材料的防腐蝕能力，而風(fēng)力，雨水等外部侵蝕會(huì)縮短鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，尤其是薄腹構(gòu)件，更會(huì)影響整個(gè)建筑物的使用安全。部分鋼結(jié)構(gòu)需要被埋在地下，如果對(duì)這部分材料的防侵蝕防護(hù)不規(guī)范，就會(huì)嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的安全。

（2）鋼結(jié)構(gòu)的防火問題。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，使用的建材主要以不易燃燒的鋼材為主，但是鋼材在溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，強(qiáng)度會(huì)降低，將會(huì)影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性能，存在極大的安全隱患。所以鋼結(jié)構(gòu)建筑，火災(zāi)是最大的安全隱患。所以在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇合適的防火材料和構(gòu)造方法。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題。由于鋼材強(qiáng)度較高，用它制成的構(gòu)件比較細(xì)長(zhǎng)，截面相對(duì)較小，組成構(gòu)件的板件寬而薄，因而在荷載作用下容易失去穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)中往往容易忽視結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析，而造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的抗扭問題。在實(shí)際工作中，鋼結(jié)構(gòu)梁常常采用工字鋼、H型鋼或槽鋼等開口薄壁截面構(gòu)件，其抗扭承載力遠(yuǎn)低于其抗彎及抗剪承載力。在設(shè)計(jì)中往往容易忽視結(jié)構(gòu)的抗扭問題，而造成結(jié)構(gòu)的破壞[2]。

3鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)問題優(yōu)化措施

（1）注重設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕和隔熱防護(hù)是十分必要的，但在實(shí)際操作中，設(shè)計(jì)人員只重視鋼材的硬度和抗壓能力，忽視了防腐蝕和隔熱能力。因此，鋼結(jié)構(gòu)須采用合適的防腐蝕及防火做法和要求。

（2）選取合適的結(jié)構(gòu)模型。影響鋼結(jié)構(gòu)的整體性能的要素不單單是選材，還有房屋的結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)際操作過程中，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)必須依據(jù)實(shí)際要求選擇不同的結(jié)構(gòu)模型，從而更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性措施。在設(shè)計(jì)中應(yīng)明確鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本概念，才可以更好地處理鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題。鋼結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循下列3項(xiàng)基本原則：①結(jié)構(gòu)的整體布置必須考慮各部分的穩(wěn)定性要求?，F(xiàn)在市場(chǎng)結(jié)構(gòu)大多是平面體系設(shè)計(jì)，因此，如何保證平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面失穩(wěn)就需要從結(jié)構(gòu)整體布置來考慮，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面內(nèi)外的穩(wěn)定計(jì)算需要和結(jié)構(gòu)布置一致。②結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖與實(shí)用計(jì)算方法的簡(jiǎn)圖要一致。用框架柱的穩(wěn)定來計(jì)算，能使柱穩(wěn)定計(jì)算與框架穩(wěn)定的計(jì)算效果相同。而實(shí)際上框架種類繁多，在設(shè)計(jì)中為了減少計(jì)算工作就需要假設(shè)。框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)和桿件穩(wěn)定計(jì)算的常用方法大多是依據(jù)一定的假設(shè)或典型情況得出的，所以，設(shè)計(jì)者要明確設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要符合這些設(shè)定的條件時(shí)才可以正確進(jìn)行應(yīng)用。③構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算與結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造要具有一致性、相互配合。設(shè)計(jì)者處理構(gòu)造細(xì)部時(shí)要經(jīng)常考慮傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)的連接，盡量減少桿件偏心。

（4）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗扭。對(duì)于一般鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，箱形截面除外，它的抗扭的能力是較弱的。因此在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，盡量從結(jié)構(gòu)布置上使構(gòu)件不受扭或者采取各種有效的措施阻止其受扭，若無法避免時(shí)，宜采用閉合式的箱形截面梁[3]。

4結(jié)束語

綜上所述，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)各種性能的考慮要詳盡，對(duì)其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行合理具體的分析，在關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，找出因其耐熱能力不強(qiáng)等引起的問題，并提出具體的解決措施，使鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更為廣泛，讓建筑業(yè)的發(fā)展更為節(jié)能化、科學(xué)化、美觀化。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王青.鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題研究[J].江西建材，2016（14）：15，19.