简析建筑钢结构设计中的问题范文

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摘要：近几年来建筑钢结构的发展非常迅速，结构和种类的数量也在不断地增加。在实际的建筑钢结构设计中仍然存在许多的问题，主要还是因为设计人员对于新结构理解不足。文章对建筑刚结构设计中要注意的问题进行探究，并提出相应的建议。

关键词：建筑钢结构；设计；问题探究；思路构架

钢结构是由钢制材料组成的结构，是现阶段主要的建筑结构类型之一。结构主要是由型钢和钢板组成的钢梁、钢柱、钢桁架部件所组成。同时，对于钢结构要进行硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等方式的除锈操作。钢构件之间通常是运用焊接、螺栓、铆钉等方式进行连接。因为钢结构相较于传统的建筑材料质量更轻、强度更大、便于施工，所以被广泛地应用于厂房、场馆等建筑之中。

1建筑钢结构的发展现状

建筑钢结构指的是以钢材作为主要的受力构件。通过在使用前进行加强工艺处理，增强钢结构的抗震性能。钢结构具有优秀的承载能力和良好的稳定性能，在现代化建筑行业中有广泛的关注和运用。随着我国城市化进程的加快，各种用途的建筑物也是越建越多。当前建筑行业的发展趋势良好，钢结构建筑已经成了不可忽视的发展方向。要重视钢结构的防腐蚀、防震、连接构造的多元化发展，以科学严谨的态度设计钢结构方案，给钢结构建筑物的施工提供更多合理的操作方式。现阶段，建筑钢结构在建筑使用的占比越来越大。但是由于当下建筑钢结构技术存在许多的漏洞，造成了许多不可忽视的问题。

1.1钢结构规范化和标准化问题

我国的钢结构建筑还没有形成相对稳定、全面的发展行业标准。又因为结构体系使用的地域性差异和企业差异，很难将钢结构的使用构建出标准化和规范化体系。与此同时，因为一部分强制性的行业条文，使得建筑钢结构体系的使用非常勉强。在钢结构使用的过程中，主观意识非常的强烈，但没有非常严格地执行标准，导致当下的建筑钢结构发展体系相当的混乱。

1.2相关专业人员的知识欠缺

我国钢结构起步较晚，但是整个行业的发展十分的迅速。虽然在现阶段已经形成了相当的规模，但是由于沉淀的时间不够，所以没有建立起完善的行业知识体系。行业内部缺乏实践经验，使得钢结构的使用没有更加科学详细的设计规范。在施工过程中使用人员对于市场行情缺少精准的认识，给后续的工程发展带来了许多麻烦。专业的人员对于市场的基础了解不足，直接导致钢结构的后期使用的质量得不到保证。

2钢结构设计要遵循的原则

2.1保证整体结构的稳定性

钢结构的稳定性是整个设计过程中的重点因素，不论是采用哪一种设计方式，稳定性都是其核心要求。如果钢结构建筑或者构件之中出现了稳定性的问题，不仅会引发许多的安全问题，甚至会造成建筑物的损坏和人员伤亡。在设计过程中要强化专业设计人员的安全意识，更加严肃认真地对待钢结构建筑的稳定性设计。在国内外存在许多因为钢结构失稳造成的安全事故的例子，主要的原因都是在设计中出现了严重的缺陷。专业设计人员的经验不足，对于设计概念的模糊敷衍以及在对结构薄弱位置的判定不清，这些都是设计过程中出现设计缺陷的基础原因。

2.2明确构件受力情况

钢结构的设计者要清楚地知道各种外力在构件上的作用情况，明确作用点到基础的传递路径和传递过程中所产生的力的效应，即要在设计过程中考虑到构件之间的分工和协同工作。2.3体现出计算和构造的一致性在建筑的钢结构设计中计算数据要和构造达到一致性，依据建筑物的载荷特点以及其自身的受力结构进行分析。特别要注重的是钢结构的抗震性能的设计，保证从各个方面都要符合建筑的要求。

2.4控制建筑的高度

在采用钢结构的建筑物设计过程中，要严格把控建筑的高度，一般不能超过35m。假如钢结构建筑搭建的过高，很容易在地震过程中受损，甚至造成人员伤亡。

3钢结构设计的应用

钢结构的建筑设计可以分为高层和低层2种，大多数别墅都采用的是低层钢结构设计，高层的钢结构设计更多的应用于公寓等。钢结构有着自重轻、强度好、工业化程度高的明显优势，在建筑行业中被广泛地使用。钢结构建筑在优化设计、节约资源、循环利用等方面也有明显的作用，为创设绿色、可持续的建筑行业做出很大的贡献。实际上，钢结构在建筑行业的发展也受到自身弊端的影响，导致的设计和施工方面都出现了许多的质量方面的问题。在一些重型的厂房建筑的设计和修建中，也会运用到钢结构设计。常见的有冶金、造船、机械制造等。因为这些建筑的特点是跨度大、高度大、吨位大，建筑的设计还要进行耐久性和经济性的考虑，使用钢结构无疑是最佳的选择。大跨盖屋的结构，在提供了宽敞的内部空间的同时，也容易设计成为造型优美、独特的结构，钢结构能够很好地满足内部造型固定的要求。在地震带之上的钢结构建筑要遵循抗震设计理念，一般以框架-支撑、框架-剪刀墙结构作为抗侧力体系的主要手段。这样不仅能增强建筑的抗震能力，也可以提供不同的设计思路。

4钢结构在设计中存在的问题

钢结构的抗震性能实际上并没有想象的那么优秀，在结构住宅小区中表现得更加明显。大多数的小高层结构布置达不到设计的规则要求，直接导致钢结构建筑的抗震性能不及格。建筑的弹性设计和弹塑性层间位移等结构验算都不能满足抗震规范的要求，直接影响了钢结构的抗震性能。钢结构的建筑受力体系没有明确的考核细则，针对钢结构的不同建筑楼层都没有详细的分析说明。在一般设计过程中，选定钢结构框架支撑体系如何节省钢材，如何在设计方面提升抗震性能都没有精准的评价标准。钢结构建筑的设计中，最常忽略的就是和其他建筑材料的衔接度的考量。在现行的设计方案中，钢结构都是以独立的形式存在建筑物的设计之中，这不仅影响了建筑的施工，还在一定程度上影响了建筑物整体性能的提升。设计的目的肯定是建筑物的修建，但是由于钢结构设计的片面性，后期的施工过程中造成严重的质量问题，给建筑施工方带来了很多的困扰。在设计层面出现质量问题，给施工中的焊接、涂料、下料、装配等方面留下了许多的安全隐患。钢结构的建筑抗震计算仍处于不成熟的阶段，验算条件和验算方法都无法满足节点和支撑点的要求。

在受弯钢构件的局部稳定工作中，由于设计方案实现难度大，造成了很多的施工问题。大量钢材的生产过程存在明显的质量问题，常见的是内部夹层问题。在钢材制造的过程中，要严格执行国家有关的标准规范，对于技术上的缺陷积极改进，保证生产的钢材能够安全地运用在钢结构建筑之中。针对设计工程比较紧的设计任务，设计院会外包给其他的加工企业，导致不能保证设计方案的质量。在钢结构设计院中承担一线设计工作的大都是缺乏经验的年轻人，他们缺乏设计经验，对于设计方案的外在因素考虑不足。他们只是凭借学习经验，照搬模板设计方案。完成的设计方案往往会显得简单粗陋，节点处最长采用的是“全焊接节点”和“全铸钢节点”，忽略了连接方式的实用性和安全性。加工的技术人员在拿到设计方案之后，对于设计方案的原始意图不能很好地理解，造成生产出来的构件存在质量问题。

5钢结构设计中解决问题的有效措施

在钢结构建筑的设计中，要充分地考虑到材料自身的优点和缺陷。结合材料的综合因素，提升钢结构建筑的整体稳定性和局部稳定性。在设计的过程中，要对于设计中的问题进行仔细的研究和分析，采取更加有效的改进方案，进而促进钢结构在建筑行业的发展。增强钢结构设计中的抗震性能，从平面设计的层面进行思考。力求在设计的过程中，保证平面的规则、对称。平面形状要保证建筑物支撑剪力墙以及高楼层的，弹性水平位移和质心的水平位移达到平衡。在钢结构建筑设计中，要强调剪刀墙的配置调整。设计者在最初就要重视连接构件的重要性，这样才不会因为钢结构的不合理而造成建筑物的安全隐患。针对屋面的载荷取值，钢结构的设计方案要严格遵循对于楼板的要求。在保证楼板平面内的刚度、整体性、承载力、隔音效果的同时，还要保证水平力可以均匀传递到每一个柱子之上。要从整体层面上提升楼板的整体性，要选用钢梁来形成组合梁，在梁上要设置钢钉。在强震区域的建筑设计，钢结构焊接要留在预制的埋件之中，提升楼板的抗震性能。在钢结构的设计之中，为了保证荷载的支撑度和传力方向的一致性，在设计方案的初期就要做好基础数据的测算。设计人员在钢结构的设计中要依据设计要求的基础来进行计算，并密切结合专业保证计算的准确性。把钢结构建筑的设计规范更多的融合到平常的设计工作之中，逐步地提升工程的质量。

6结语

综上所述，虽然钢结构在建筑施工中被广泛地使用，但是在设计过程中的问题不能够轻视。想要提升钢结构建筑的工程质量，还是要从设计的层面就消除隐患。相关的工作人员，要结合现阶段建筑物钢结构使用的情况，从不同的方面去找寻钢结构出现问题的原因。综合分析实践中经常出现的问题，充分掌握建筑钢结构体系，从根本上保障建筑结构设计中钢结构的安全性和稳定性。

参考文献

[1]郑宝磊.山西首幢高层钢结构公寓设计与整体计算分析[D].太原：太原理工大学，2011.

[2]吴星.多高层钢结构立体停车库整体稳定性能研究[D].长沙：湖南大学，2010.

[3]张娟娟.甘肃省泾川县某高层钢结构仿古塔的弹塑性分析[D].太原：太原理工大学，2012.

作者:汤伟方 单位:中通服咨询设计研究院有限公司