李玉明

摘要：我國在工程建筑領(lǐng)域逐步進入到現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)時代，尤其是在工業(yè)建筑中應(yīng)用廣泛，本文基于鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點，探討了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-153-02

前言

當(dāng)前很多建筑結(jié)構(gòu)都采用的是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)形式，其應(yīng)用范圍很廣泛。在設(shè)計中，我們必須全面了解鋼結(jié)構(gòu)的特點，基于不同性能方面的考慮，著手進行鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計。

1.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點

1.1滿足超高度、超跨度要求

眾多國內(nèi)的一些大型建筑，其結(jié)構(gòu)形式均是鋼結(jié)構(gòu)配件形式，北京鳥巢就是鋼結(jié)構(gòu)建筑的典型代表之一。這一點是以往任何混凝土、木質(zhì)材料、磚石等建筑材料所不能實現(xiàn)的。鋼結(jié)構(gòu)建筑所使用鋼材，其組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體，并且其性能與硬度較高，彈性模量也遠遠比傳統(tǒng)的建筑材料高很多。最為關(guān)鍵的一點就是鋼材的密度與強度的比值遠小于混凝土、木材、磚石材料，如此一來，在同樣受力的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的自重就比較小，從而就非常有利于實現(xiàn)一些高度和跨度較高的建筑結(jié)構(gòu)形體的靈活搭建。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑功能一體化

建筑工程行業(yè)是國民經(jīng)濟支柱性產(chǎn)業(yè)之一，隨著現(xiàn)代化建筑越來越提倡對智能化建筑性能的高要求，更多的房地產(chǎn)開發(fā)商也逐漸重視對智能建筑的關(guān)注以及對建筑形象的塑造。而在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，通過現(xiàn)代化先進技術(shù)的大量嵌入，在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)這一點，妥善解決了以往建筑形象受到整體結(jié)構(gòu)形式的制約，包括在建筑結(jié)構(gòu)的形體、構(gòu)建、節(jié)點等方面，都能夠促使建筑更富有功能化，進而實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與功能、藝術(shù)融為一體，極大的提升了建筑整體的結(jié)構(gòu)形象。

1.3建筑預(yù)工程化程度水平高

相對于傳統(tǒng)的原始建筑材料，比如木質(zhì)材料、石質(zhì)材料等，鋼建筑結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢特點就被充分的體現(xiàn)出來了。鋼結(jié)構(gòu)建筑在模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準運用之下，能夠最優(yōu)化的實現(xiàn)建筑工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，極大的促進了我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的進一步發(fā)展。與此同時，還能夠提升建筑結(jié)構(gòu)配件的通用性和互換性，例如它可以促使不同材料、不同形狀、不同制造方法的建筑構(gòu)配件互通互換，進而推進著現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑預(yù)工程化加工安裝一體化的實現(xiàn)，極大的降低了工程建筑的施工建設(shè)成本，進而縮短了建筑工期。當(dāng)前國內(nèi)不少房地產(chǎn)開發(fā)商也越來越傾愛鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)，因為鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠讓工期縮短40%以上的時間，從而就非常有效的加快了房地產(chǎn)開發(fā)商的資金周轉(zhuǎn)速度。

2.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的概述

相比較于木質(zhì)材料、混凝土材料、磚石等建筑材料，鋼結(jié)構(gòu)則是一種既能實現(xiàn)環(huán)保效益，同時又符合成本效益的建筑，因而其在全世界范圍內(nèi)被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)下，隨著國內(nèi)建筑技術(shù)水平趨向于成熟，對鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計與開發(fā)也越來越廣泛，多用于工業(yè)廠房、物流倉庫、體育場館等建筑物。但是，隨著這種輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的不斷普及，其問題也日漸顯現(xiàn)出來，其中最為顯著的就是耐火等級較低、防火性能較差。簡單一點來講，就是指鋼結(jié)構(gòu)建筑假若在高溫作用下，其力學(xué)性能將會大幅度下降，包括有鋼材的彈性模量、屈服強度等基本性能，進而就非常容易造成建筑出現(xiàn)垮塌的現(xiàn)象。上述所闡述的問題在國內(nèi)都是有實例發(fā)生過的。近幾年，在國內(nèi)不少地區(qū)也曾多次出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房火災(zāi)現(xiàn)象。針對這一嚴峻問題，在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計與開發(fā)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注建筑防火、滅火這一基本技術(shù)要點。首先要找尋出鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律，其具有隨機性和確定性的雙重特點。其中，隨機性主要是指火災(zāi)發(fā)生的時間、地點、原因；確定性是指火災(zāi)發(fā)生后的發(fā)展蔓延規(guī)律。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)建筑受到損害的因素還包括在其它多方面，例如由載荷變化、超期服役所導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)承載力下滑不足進。

而造成了鋼結(jié)構(gòu)的損害；再如建筑工程在設(shè)計、生產(chǎn)、施工過程中由于某項環(huán)節(jié)的失誤操作所造成的損害；同時還包括有鋼結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件可能由于各種意外而產(chǎn)生變形、扭曲、凹陷等現(xiàn)象，進而導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面被削弱、連接開裂。

3.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的特點

我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的特點主要有兩個方面，第一個方面是我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑在細節(jié)的設(shè)計上非常重視。第二個方面是我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑是在建筑工程策劃的前提下進行的設(shè)計。

3.1重視細節(jié)設(shè)計

我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑在細節(jié)的設(shè)計上非常重視，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑主要的組成部分是桿件連接。現(xiàn)階段我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑就是很多種類的桿件組合而成，在鋼結(jié)構(gòu)的建筑工程中，出現(xiàn)最多的是各種各樣的連接位置和連接點。鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中方法類似，區(qū)分鋼結(jié)構(gòu)的施工好壞的標準主要有兩個。第一個是鋼結(jié)構(gòu)的施工是否高端并且技術(shù)新穎；第二個是鋼結(jié)構(gòu)的施工方案是否具有經(jīng)濟可行性。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計就是連接部分的細節(jié)設(shè)計，只有將鋼結(jié)構(gòu)的連接細節(jié)做好，才能夠很好的將鋼結(jié)構(gòu)的施工進行下去。鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的好壞也是設(shè)計過程的一種最終體現(xiàn)。

3.2重視工程策劃

我國現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑是在建筑工程策劃的前提下進行的設(shè)計，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是一種非常實用的建筑，因此我國在進行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計前期，要將鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體施工策劃完整的做好。我們要重視鋼結(jié)構(gòu)施工的經(jīng)濟性和可行性。我們追求的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計新穎一定要結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況和工程的具體要求。鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計的過程中要遵循建筑行業(yè)的相關(guān)要求和規(guī)定，作出的設(shè)計方案保證施工方施工方便，建設(shè)方資金投入少并且達到效果。

4.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的要點

4.1鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計措施

鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)事故多發(fā)生于廠房、倉庫等建筑，對于一些存放大量危險性較高物品的廠房建筑內(nèi)，在設(shè)計之初應(yīng)該充分了解行業(yè)工藝流程、生產(chǎn)原料以及成品半成品的基本信息情況，從而根本建筑使用用途來具體規(guī)劃結(jié)構(gòu)形式。例如，利用防火門與防火卷簾來實施劃分防火分區(qū)，并在每一塊分區(qū)內(nèi)分別設(shè)計安裝自動化噴水滅火裝置系統(tǒng)。當(dāng)然，這種方法一般適用于建筑高度低于8米的建筑物，對于那些鋼結(jié)構(gòu)建筑高度高于8米的大空間建筑物，這種技術(shù)方法并不是十分可行。所以，針對這一技術(shù)難題，可以開發(fā)利用水幕技術(shù)，安裝雨淋式的水幕噴頭，并且能夠結(jié)合著鋼結(jié)構(gòu)建筑的加固來阻止火勢的蔓延，以便為消防隊員撲火滅火贏得更多的寶貴時間。

4.2鋼結(jié)構(gòu)建筑保溫設(shè)計措施

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計過程中要研制現(xiàn)有保溫材料的現(xiàn)有構(gòu)造，這樣才能夠有效的提升建筑工程的熱環(huán)境。在鋼結(jié)構(gòu)的保溫問題上，我們必須要從研制新型的保溫材料入手，我們可以在鋼結(jié)構(gòu)的外表面上安裝反射高效材料，通過紅外線將向外流出的熱量，反射回去，保障鋼結(jié)構(gòu)建筑的保溫和隔熱效能?，F(xiàn)階段我國的高效保溫材料有三種。第一種是高效節(jié)能玻璃；第二種是硅氣凝膠；第三種是新型節(jié)能墻體。

4.3鋼結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計措施

包括在鋼結(jié)構(gòu)建筑整體構(gòu)造方面、節(jié)點設(shè)計方面、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計方面、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計方面以及建筑鋼材的焊接等。特別是建筑鋼材的焊接，這一環(huán)節(jié)是整個鋼結(jié)構(gòu)中的重中之重，一旦出現(xiàn)差池，勢必會嚴重影響到整個鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量。因此，在建筑鋼材焊接施工之前，應(yīng)當(dāng)先將需要焊接的部位徹底清理干凈。

在對鋼結(jié)構(gòu)各部位實施加固方面，常使用到的技術(shù)方法有三種，即截面補強法、改變計算簡圖法、預(yù)應(yīng)力拉索法。當(dāng)前業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛當(dāng)屬預(yù)應(yīng)力拉索法，主要就是指利用高強性能的拉索來實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)的加固效果，目的就是最大限度的提升整個鋼結(jié)構(gòu)建筑物體的承載力、剛度、穩(wěn)度。

4.4鋼結(jié)構(gòu)建筑防腐設(shè)計措施

鋼結(jié)構(gòu)的建筑施工材料是鋼材，鋼材一個非常重要的影響壽命的原因就是腐蝕問題，因此我們在進行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，一定要考慮鋼結(jié)構(gòu)的防腐問題?，F(xiàn)階段我們的防腐方法主要有兩個。第一個是采用新型的防腐技術(shù)進行鋼結(jié)構(gòu)的防腐。第二種是采用新型的防腐鋼材進行鋼結(jié)構(gòu)的防腐。同時在設(shè)計的過程中，我們的設(shè)計人員要在技術(shù)要求中提及防腐問題，讓工程的參與人員注意防腐問題。

5.結(jié)語

相比于傳統(tǒng)的混凝土建筑結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢，我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程有著非常大的發(fā)展前景，現(xiàn)階段的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)需要在設(shè)計上進行重視，如此才能促進我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。