賀雅麗

摘要：伴隨著我國現(xiàn)代化經(jīng)濟與科技的不斷發(fā)展與進步，現(xiàn)如今采用傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足建筑結(jié)構(gòu)的多元化需求，鋼結(jié)構(gòu)作為一種特殊的建筑結(jié)構(gòu)之一，不僅能夠彌補傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的種種弊端，還具有結(jié)構(gòu)構(gòu)件較輕、施工周期較短、布置靈活方便等優(yōu)勢，因此，在建筑工程中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。下面具體就鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的常見問題及其應(yīng)對措施進行簡要分析。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 重點 問題

中圖分類號：TU973+.13文獻標(biāo)識碼：A

案例：大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×600MW機組脫硝改造工程。

此鋼支架是為支撐脫硝反應(yīng)器的。脫硝反應(yīng)器本體加催化劑總重1000噸左右。為了和電廠鍋爐煙道配合，反應(yīng)器本體放在高度38.6米。支架總高度52.6米。在17米高度支撐通往除塵器的煙道。此種荷載大、高度高的支架如果不合理設(shè)置垂直支撐和水平支撐，梁、柱會很大而且整體穩(wěn)定性也會有問題，用鋼量更是大。還有在材料選擇中也須根據(jù)荷載和高度、風(fēng)載及地震烈度做合理選擇。支撐因為受穩(wěn)定性控制，選Q235的材料合理。梁、柱由于荷載大高度高，如果用Q235材料鋼材用量很大，反而會增加自重。這樣會引起一系列惡性循環(huán)。比如會增加土建費用、增加制作成本和安裝成本、增加起吊重量、構(gòu)件大增加安裝難度等等。但是如果選擇過于高強的鋼材也會存在不合理因素。比如構(gòu)件斷面小了雖然滿足強度要求了但又不滿足規(guī)范長細比要求，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，所以要加大截面。這樣材料的高強性能得不到充分利用也是一種設(shè)計不合理的表現(xiàn)。

1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程

1）判別是否適合鋼結(jié)構(gòu)。在做設(shè)計時要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點以及工程造價，看項目工程是否適合鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。

2）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置。

鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面（桁）架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)選型時，針對不同建筑的特點，選擇合理經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方式。結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說要剛度均勻，力學(xué)模型清晰，盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。

3）截面的選擇。結(jié)構(gòu)布置完成后，需對構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假設(shè)預(yù)定。鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。

4）結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析可以采用多種方法：簡單結(jié)構(gòu)通過手算進行分析；典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形；復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運行程序并做詳細的結(jié)構(gòu)分析。

5）構(gòu)件設(shè)計。材料是構(gòu)件設(shè)計的基礎(chǔ)，材料的選擇對于構(gòu)件設(shè)計非常重要。比較常用的是Q235和Q345，通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理，經(jīng)濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面，當(dāng)強度起控制作用時，可選擇Q345，剛度控制時，宜使用Q235。

6）節(jié)點設(shè)計。節(jié)點設(shè)計師鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對節(jié)點的形式有充分思考與確定，按傳力的特性不同，節(jié)點分剛接，鉸接和半剛接。

7）防銹蝕與防火。鋼結(jié)構(gòu)因其自身的特點對銹蝕和高溫（火焰）具有敏感性，因此對于周圍環(huán)境存在這兩種情況的時候，必須做好鋼結(jié)構(gòu)的防銹蝕與防火。

8）圖紙編制。①圖紙的編制是工程施工的重要依據(jù)，在設(shè)計圖中，對于設(shè)計依據(jù)、荷載資料、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計要求等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計的意圖。②施工詳圖。深度須能滿足車間直接制造加工，不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨繪制表達，并應(yīng)附有詳?shù)牟牧媳怼?/p>

2.盲目照搬國外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

許多不合理的設(shè)計方案，雖然多采用的是國外優(yōu)秀設(shè)計方案，但由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時不夠科學(xué)，用鋼量過大，因而導(dǎo)致鋼材用量過大，脫離了實際鋼結(jié)構(gòu)工程的成本控制目標(biāo)和建設(shè)實際，沒有做到與實際工程項目的積極適應(yīng)。此外，對于國外設(shè)計師而言，由于其對我國的地震及風(fēng)荷載等許多實際情況并未深入了解，因而不可避免地造成設(shè)計過程中的許多方面不合理。

應(yīng)對措施：應(yīng)當(dāng)對我國的地震及風(fēng)荷載等各方面特殊情況進行研究和掌握，在進行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，應(yīng)以我國具體情況為依據(jù)，對設(shè)計進行不斷完善，優(yōu)化抗震設(shè)計，確保維持原建筑地質(zhì)風(fēng)貌的同時，減少鋼材料的使用量，從而實現(xiàn)成本的大幅降低。

3.設(shè)計過程中未對施工荷載及可行性進行充分考慮

對于許多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員而言，由于其多數(shù)終日埋首于辦公室中，并未經(jīng)常深入施工現(xiàn)場參與鋼結(jié)構(gòu)的具體施工過程，因此導(dǎo)致許多設(shè)計人員并不了解鋼結(jié)構(gòu)的具體施工過程，對現(xiàn)場施工荷載等考慮得不全面甚至遺漏，而導(dǎo)致設(shè)計數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確甚至是錯誤，與實際需要相差較大，埋下了結(jié)構(gòu)上的安全隱患，同時設(shè)計出來的施工圖可行性也較差，增加了施工的復(fù)雜性，導(dǎo)致施工造價的大幅度提高。

應(yīng)對措施：對于設(shè)計相關(guān)人員而言，應(yīng)深入到鋼結(jié)構(gòu)具體施工過程中，這樣才能對施工過程中可能遇到的不利條件了然于胸，設(shè)計過程中也才能夠有效避免此類問題的發(fā)生，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性及施工的可行性。

4.設(shè)計過于保守或超前

由于我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展歷史相對較短，因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的綜合素質(zhì)相對較低，仍然存在很多亟待改善的環(huán)節(jié)。很多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員由于缺乏設(shè)計經(jīng)驗，因而導(dǎo)致設(shè)計過程中不恰當(dāng)?shù)剡M行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的提高，或任意進行所設(shè)計安全等級的降低，導(dǎo)致在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時或太過保守，或過于超前。這些都不利于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及結(jié)構(gòu)的整體可靠性。

應(yīng)對措施：必須注意定期進行相關(guān)設(shè)計技術(shù)水平的培訓(xùn)，及時掌握新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)和新的結(jié)構(gòu)計算方法及計算模型。尤其是對復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，必須深刻理解規(guī)范規(guī)程中的設(shè)計參數(shù)及其安全等級要求，以便從根本上確保結(jié)構(gòu)方案的科學(xué)性與合理性。

5.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計深度遠遠不夠

許多單位的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計者水平相對較低，所承接項目的設(shè)計人員多數(shù)是剛畢業(yè)缺乏實踐經(jīng)驗的新手，因此導(dǎo)致設(shè)計過程中一味照搬程序，忽視了關(guān)鍵節(jié)點的設(shè)計和校核，所設(shè)計的構(gòu)件布置圖往往僅為一些單一的線條圖，忽視了十分重要的“節(jié)點設(shè)計”，只簡單地采用一律全焊接節(jié)點，對于節(jié)點形式及構(gòu)造是否合理、應(yīng)力計算是否符合要求欠缺考慮，甚至掌握不清，造成安全隱患。由于缺乏專業(yè)知識，因而導(dǎo)致給加工廠的施工圖設(shè)計要求不夠明確，最終往往會導(dǎo)致較為嚴(yán)重的質(zhì)量事故發(fā)生。

應(yīng)對措施：嚴(yán)格規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計程序及計算內(nèi)容，提高所設(shè)計項目施工圖應(yīng)具備足夠的計算深度要求，細化關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計，對于設(shè)計深度不夠的不予審核發(fā)圖，落實各部門的設(shè)計職責(zé)及設(shè)計人的責(zé)任制，從源頭上狠抓設(shè)計深度的要求。

6.項目層層轉(zhuǎn)包導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的大幅下降

由于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計項目經(jīng)過了層層的轉(zhuǎn)包，各設(shè)計院設(shè)計任務(wù)繁重，鋼結(jié)構(gòu)部分，不僅設(shè)計困難，但且費時費力，收費卻較低，因此很多設(shè)計人員不愿進行此方面設(shè)計任務(wù)的承接。有些人員對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計而言經(jīng)驗相對較少，且設(shè)計市場較為混亂，因此會轉(zhuǎn)包給市場其他無資質(zhì)設(shè)計部門，因此導(dǎo)致不少因鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量不足而出現(xiàn)的多起倒塌事故的發(fā)生。

應(yīng)對措施：相關(guān)部門應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計項目給予足夠的重視，應(yīng)對市場進行進一步的規(guī)范，嚴(yán)格資質(zhì)的管理工作，杜絕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計項目的層層轉(zhuǎn)包，同時，應(yīng)加大鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計投入，加強監(jiān)督管理工作，從而確保鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。

7.結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)因其強度較高、自重較輕，且工業(yè)化程度較高等一系列優(yōu)點而在各大工程中得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮材料等各方面因素，加強鋼結(jié)構(gòu)整體及局部的穩(wěn)定性，確保鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，從而推動鋼結(jié)構(gòu)在建筑等多個領(lǐng)域的不斷發(fā)展和應(yīng)用。同時，要重視對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題的分析，及時采取有針對性的應(yīng)對措施，促進我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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