周瑞　季波　趙曉明

【摘 要】 鋼結構具有很多優(yōu)點，比如施工簡便、成本造價低、結構輕等，在現(xiàn)代建筑工程中的應用日趨廣泛。要想保證鋼結構的整體性能，做好結構設計是非常重要的環(huán)節(jié)，本文結合個人工作經(jīng)驗對鋼結構設計中幾個重要問題進行了探討，為其他工程建設提供參考。

【關鍵詞】 鋼結構；特性；設計；問題

隨著科學技術的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代建筑工程中鋼結構的使用不斷增加，而且應用范圍非常廣泛。鋼結構與傳統(tǒng)的砌體結構、鋼筋混凝土結構以及木質結構相比都有著較多的優(yōu)點。一般情況下鋼結構的材料主要包括鋼板、鋼管以及型鋼等幾種，主要構件包括鋼柱、鋼架、鋼梁等，在際工程應用中還需要用到鋼絲繩、鋼絞線等工具，從而保證結構設計的安全、穩(wěn)固。

1.鋼結構的特性

1.1功能優(yōu)越

鋼結構的外觀形態(tài)、鋼結構設計布置、以及鋼結構尺寸對于建筑的整體外觀有著關鍵性的影響，因此，在設計中，只有將鋼結構特性進行很好的把握，將鋼結構的性能與建筑完美的結合，體現(xiàn)實用性與美觀性的雙重結合。

1.2生態(tài)環(huán)保

對于建筑長久的發(fā)展來看，環(huán)保節(jié)能的可持續(xù)才是必經(jīng)之路，鋼結構的應用在我國建筑中非常廣泛，作為建筑施工設計的重要環(huán)節(jié)，在能源和資源利用領域，鋼結構是生態(tài)環(huán)保的，鋼材的反復利用能力強、效能高、強度大，邊角材料也有很高的利用價值，從多方面分析可以看出，鋼結構的在生態(tài)環(huán)保方面表現(xiàn)優(yōu)異。

1.3優(yōu)于鋼筋混凝土結構

鋼結構優(yōu)于鋼筋混凝土結構的原因有：第一是鋼結構比起鋼筋混凝土，更加有利于工廠生產(chǎn)，可以減少施工人力，縮短生產(chǎn)周期。第二，鋼材料凈重輕、自身結構負荷小、可以減少地基上面的開銷；而且鋼結構穩(wěn)定性強，抗震能力好，強度高，結構不易出現(xiàn)斷面，為建筑質量鋪墊基礎，同時可以創(chuàng)造更好的經(jīng)濟和社會效益。

1.4成本造價低、便于施工

造價低廉并且施工進度快是現(xiàn)代化鋼結構建筑的基本特征。采用鋼結構進行設計與施工，安裝過程非常的方便快捷，而采用大規(guī)模的生產(chǎn)加工工藝與先進技術，還可以使得鋼結構的安裝造價進一步降低，使得施工企業(yè)以及建筑開發(fā)商可以獲取更大的經(jīng)濟利潤。而鋼結構在通常的情況之下不會受到施工季節(jié)因素和外界環(huán)境因素的影響，整個流程可以迅速的開展。而通常在施工設計合同簽訂的幾個月之內，整個建筑的安裝工作就可以順利完成，施工工期僅僅是鋼筋混凝土施工工期的一半。

2.鋼結構選型和結構布置

首先，應當合理的判斷整個建筑的結構能否采用鋼結構，應當結合建筑的設計類型和建筑的規(guī)模、使用功能等來加以分析，另外，還應當那個分析建筑的荷載情況、建筑層數(shù)、建筑的高度、監(jiān)督跨度和振動等等。在現(xiàn)代化鋼結構建筑設計之中還應當加強建筑的選型和結構方面的布置，當前概念化的設計在整個鋼結構的工作當中有著巨大的價值和意義，尤其設施在針對建筑的選型階段和結構布置階段，其重要性更加明顯，對于一些尚未確定的設計規(guī)范和設計的準則，應當加強對鋼結構力學和破壞機理的分析，并且結合建筑的整體結構性能、抗震設計的指標和設計的經(jīng)驗等，來加以判斷。從整體的角度著手，對局部進行研究，進而確保整個建筑的平面布置和選型可以滿足基本要求。

3.鋼結構設計的幾個常見問題探討

3.1防火設計

鋼結構建筑在大火中，鋼材的強度會快速下降，從而出現(xiàn)變形，致使建筑物發(fā)生失衡、破壞，因此做好鋼結構的防火設計是設計師必須重視的問題。根據(jù)建筑使用功能首先確定防火等級，根據(jù)對應等級確定構件的耐火時間，再根據(jù)耐火時間和使用功能、造價確定使用防火涂料的種類。

3.2防腐設計

作為鋼結構建筑中的鋼材應用，這種材料經(jīng)常會長久的暴露在自然氣候中，受到風吹日曬等侵蝕，時間久了結構就會生銹，不僅承受能力降低，也會影響到建筑的整體美觀，因此，要做好建筑預防侵蝕的工作，對于目前使用的建筑防腐材料來看，使用壽命約為20年左右，但是建筑的使用壽命按照50年來說，所以設計過程中必須注明除銹養(yǎng)護周期，并對除銹養(yǎng)護的技術要求進行明確的要求。

3.3結構設計

在鋼結構設計中，樓面結構設計是非常重要的，不同于混凝土結構房屋，鋼結構房屋在變形縫長上面差別很大，例如鋼結構房屋溫度伸縮縫長一百二十米，混凝土則為五十五米，鋼框架結構房屋采用混凝土樓蓋時，為了防止樓板裂縫，一般情況下，仍然采用混凝土結構房屋要求留設變形縫。只有遇到設置后澆帶，或者遇到減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時，才可以增加伸縮縫的長度。對于壓型鋼板——混凝土組合樓蓋的設計，除了在鋼梁上焊接栓釘外，還要保證混凝土和壓型鋼板的良好連接，其措施主要是：在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋；壓型鋼板的縱向波槽；壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼等于混凝土共同工作，保障該樓蓋的整體性和強度。另外，需要說明的是，壓型鋼板端部必須焊接栓釘。

作為鋼結構設計中的網(wǎng)架結構，有很多設計人員是采取網(wǎng)架和下部結構分開，先進行上部的設計計算，再進行下部結構的設計，但是往往下部的剛度差別大，這樣的分開設計會導致網(wǎng)架上下剛度出現(xiàn)與實際的情況落差的現(xiàn)象，對于建筑整體鋼結構來說是存在問題的。因此，在網(wǎng)架設計時，要下部結構和網(wǎng)架同時進行。網(wǎng)架內部結構決定著網(wǎng)架與鋼結構的剛度有關系，分開設計雖然不會造成很大的問題，但是這樣的設計時違背機構和受力理論的，不能因為沒有出現(xiàn)問題，就不按照規(guī)范施工，作為設計人員，一定要嚴格規(guī)范設計行為，不斷提升自身專業(yè)知識水平，不斷去研究探索鋼結構建筑設計的穩(wěn)定性，為建筑鋼結構設計的不斷完善做出努力。

3.4穩(wěn)定性設計

鋼結構穩(wěn)定性是建筑設計中很關鍵的問題，鋼結構如果出現(xiàn)了失穩(wěn)，會造成很大的經(jīng)濟損失，最重要的是影響到居住者的使用安全，給用戶生命財產(chǎn)帶來嚴重的危害，就目前鋼結構建筑中，出現(xiàn)的事故主要原因由于設計者經(jīng)驗不夠豐富，對于鋼結構的特性不完全掌握，對于相關的設計要點沒有進行反復的研究，從而造成鋼結構的失穩(wěn)，尤其對于管桁架、網(wǎng)架等空間結構，桿件數(shù)量非常多，每一桿桿件的安全與否都直接影響著整個建筑的安全，對于這種空間結構必須細致、認真的對每根桿件進行復核，尤其是其連接節(jié)點。

3.5鋼柱柱腳的設計

（1）柱腳錨栓的錨固：柱腳錨栓的錨固長度，不同直徑的錨栓，有不同的要求，在施工圖中，設計人經(jīng)常采用標準圖集或設計手冊中給定的錨栓的錨固長度?；A設計時若考慮不周全或當基礎高度、基礎埋置深度受到限制時，尤其對直徑較大的錨栓，由于錨栓錨固長度較大，錨栓已經(jīng)伸至基礎底面以下，造成柱腳錨栓無法安裝。特別是有些工程，上部鋼結構施工圖由鋼結構專業(yè)公司設計，鋼結構的基礎施工圖由另外一家設計院設計，若兩家設計院未及時溝通，很容易發(fā)生由于柱腳錨栓長度過大而無法安裝的情況，為此需修改設計或采取其它辦法以滿足錨栓的錨固長度，以免延誤工期，造成不必要的損失。

（2）柱腳抗剪鍵：對于設置了抗剪鍵的柱腳，應在基礎短柱頂預留一定尺寸的方孔以保證抗剪鍵就位，當鋼柱基礎間設置了基礎梁，基礎梁頂標高通常與基礎短柱頂標高相同，這時很容易發(fā)生基礎梁頂縱筋與抗剪鍵相碰，造成基礎梁鋼筋錨固長度不足。設計時如果遇到此問題時，可將基礎梁頂標高降低或將基礎梁水平定位與抗剪鍵錯開，以滿足基礎梁頂縱筋的錨固長度。

4.結語

本文針對現(xiàn)代化的鋼結構建筑基本特點和主要的優(yōu)勢進行綜合性的分析，明確了建筑設計過程之中采用鋼結構材料的主要特點，針對當前建筑結構設計之中應注意的問題進行綜合性的探討，旨在全面促進設計水準的提升，促進設計效益的改進。

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