鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題研究

康文慧 山西建筑設(shè)計研究有限公司

1 前言

隨著建筑行業(yè)改革創(chuàng)新發(fā)展的不斷深入，使得工程建設(shè)材料結(jié)構(gòu)變得多元化，其中鋼結(jié)構(gòu)憑借穩(wěn)定性強、制作便捷等優(yōu)勢，成為了工程建設(shè)的重要材料。在建筑工程設(shè)計中選用鋼結(jié)構(gòu)，既能深化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載力，也能夠促進(jìn)安全施工。

2 鋼結(jié)構(gòu)特點

2.1 強度高，自重輕

從鋼結(jié)構(gòu)方面分析，其在強度、自重以及應(yīng)用性等方面都要優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。同時鋼結(jié)構(gòu)截面小，但承載的重量卻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三倍之多，由此在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍采用小截面模式，特別是和混凝土的結(jié)合使用，能夠切實提高工程建設(shè)質(zhì)量[1]。

2.2 材質(zhì)均勻

根據(jù)建筑施工具體規(guī)定要求，鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)與材質(zhì)的波動可以有效滿足這一要求，而且通過對鋼結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，其彈性性能優(yōu)良，能夠適當(dāng)?shù)乜s短施工工期，有效加強鋼結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量。

2.3 可塑性

對于鋼結(jié)構(gòu)而言，其具備比較強的穩(wěn)定性與可塑性。事實上，在進(jìn)行建筑施工時會產(chǎn)生外壓力，其對鋼結(jié)構(gòu)造成的影響十分大，然而鋼結(jié)構(gòu)并不會出現(xiàn)變形或者是斷裂，當(dāng)外壓力處于鋼結(jié)構(gòu)極限數(shù)值之內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)就具備較強的穩(wěn)定性[2]。

3 建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的主要問題

3.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

設(shè)計方案是建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要理論依據(jù)，而部分設(shè)計人員因為能力低、缺乏責(zé)任心等，使得設(shè)計方案無法達(dá)成工程實際要求，例如鋼結(jié)構(gòu)柱腳出現(xiàn)設(shè)計性問題，延誤了施工工期，從而導(dǎo)致資源嚴(yán)重浪費。在進(jìn)行建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，部分設(shè)計人員只是簡單的復(fù)制、粘貼國外的設(shè)計方案，沒有考慮到建筑工程實際情況與經(jīng)濟(jì)效益，同時也沒有沒有考慮我國的基本國情，從而設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)就缺乏科學(xué)性與有效性。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)問題

對于鋼制材料而言，其耐高溫性能比較差，通常處于430℃～540℃間，若是溫度超過了臨界值，鋼材性能就會直線下降，甚至瞬間就失去了承載能力。由于鋼制材料自身耐火性能相對比較差，如果出現(xiàn)了火災(zāi)，隨著溫度的不斷增高，就會造成鋼結(jié)構(gòu)承載能力消失，難以進(jìn)行搶救與滅火等有關(guān)工作，由此鋼結(jié)構(gòu)具有火災(zāi)隱患。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕問題

鋼制材料自身的抗腐蝕性能比較弱，若是處于侵蝕性環(huán)境下或濕度比較大，很容易引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)氧化反應(yīng)，從而出現(xiàn)腐蝕、生銹等問題。所以工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用往往會出現(xiàn)鋼材腐蝕問題，進(jìn)而影響鋼結(jié)構(gòu)自身承載能力，甚至還會埋下嚴(yán)重的安全隱患。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須要高度重視穩(wěn)定性，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時若是沒有關(guān)注支撐作用，吊裝鋼結(jié)構(gòu)的位置存在著偏差，就會造成網(wǎng)架與折架等有關(guān)桿件受力情況突變，失去穩(wěn)定性。實際上，溫度變化對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來的影響是巨大的，當(dāng)溫度處于100℃～250℃之間，鋼結(jié)構(gòu)自身韌性就有所減??；在溫度達(dá)到250℃時，雖然鋼結(jié)構(gòu)韌性略有提升，可是也變得更脆；而當(dāng)溫度超過250℃之后，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就出現(xiàn)了嚴(yán)重變化，甚至是引發(fā)建筑物坍塌。

4 建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的應(yīng)對措施

4.1 培育專業(yè)人才，側(cè)重于設(shè)計隊伍建設(shè)

設(shè)計人員作為建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的主體，其專業(yè)性、技術(shù)性直接決定著設(shè)計質(zhì)量，所以必須重視專業(yè)培訓(xùn)，組織設(shè)計人員參與業(yè)務(wù)教育、培訓(xùn)活動，深入研讀鋼結(jié)構(gòu)理論知識，汲取鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐經(jīng)驗。針對設(shè)計人員開展業(yè)務(wù)考核，而且考核結(jié)果應(yīng)該與其年終績效等相掛鉤。

4.2 增強鋼結(jié)構(gòu)防火性能

從建筑工程管理方面分析，安全防火尤為重要，所以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須重視防火問題，綜合考察與分析建筑現(xiàn)場實際情況之后，按照具體規(guī)定與要求，編制科學(xué)、可行的防火設(shè)計方案。并全面研究鋼結(jié)構(gòu)材料具有的防火性能、鋼結(jié)構(gòu)具體位置、占用的空間以及采取防火措施之后自身重量等情況，采用科學(xué)方法完成鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計。

4.3 減少鋼結(jié)構(gòu)腐蝕

針對鋼制材料具有的易腐蝕特性，需要設(shè)計人員在進(jìn)行建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時重點關(guān)注防腐措施。為了增添建筑美觀性，一般會對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴鋁或是噴鋅處理，然而由于鋁、鋅屬于活潑金屬，以其他物質(zhì)接觸之后容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成新的物質(zhì)，由此這一處理就導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。

4.4 提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

為了能夠提高建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就必須嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求進(jìn)行設(shè)計，同時綜合分析與研究鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)構(gòu)件的穩(wěn)定性。尤其是平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其在穩(wěn)定性計算上必須和結(jié)構(gòu)布置相統(tǒng)一。在計算過程中，應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)計算簡圖選擇計算方法與參考簡圖，因為計算時使用的穩(wěn)定參數(shù)是受限的，所以必須在達(dá)到參數(shù)條件要求之后，才可以選用這一計算方法。

5 總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)的重要類型之一，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須從設(shè)計方案、火災(zāi)以及穩(wěn)定性等維度著手，全面提升設(shè)計水平與質(zhì)量，保證建筑工程安全，從而推動我國建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。