呂迪華

浙江樹人大學(xué)

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

呂迪華

浙江樹人大學(xué)

在現(xiàn)代的建筑工程之中，城市建筑所使用的一般是鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有設(shè)計(jì)跨度大，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)建筑的特殊外形要求和較低的施工成本，因此，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑之中被廣泛運(yùn)用，本文對于鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行了簡要的介紹和分析，并對鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

鋼結(jié)構(gòu)建筑；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑之中的運(yùn)用十分廣泛，不僅在橋梁和公共建筑之中，在高層的地標(biāo)建筑和民用建筑之中，鋼結(jié)構(gòu)建筑也是很常見的。鋼結(jié)構(gòu)憑借其自身在結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度之上的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的磚混凝土結(jié)構(gòu)的房屋，成為未來房屋建設(shè)的主流。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的逐漸增加，鋼結(jié)構(gòu)也開始表現(xiàn)出一些缺點(diǎn)，因此，在使用鋼結(jié)構(gòu)建造建筑時(shí)，要注意利用鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)點(diǎn)，避免被鋼結(jié)構(gòu)本身的缺陷影響，才能保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑本身的材料可以循環(huán)利用

我國雖然資源豐富，但是在近些年的快速發(fā)展之中，我國的資源已經(jīng)逐漸出現(xiàn)供應(yīng)不足的情況，部分資源比如土地資源已經(jīng)開始逐漸減少，因此，可循環(huán)再利用的材料已經(jīng)成為我國建設(shè)行業(yè)之中使用的主流。鋼結(jié)構(gòu)建筑所使用的是鋼材，鋼材在建筑使用完成之后，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)建筑進(jìn)行再建造時(shí)，原先建筑之中的鋼材可以經(jīng)過加工再處理，并重新使用。循環(huán)使用的鋼材有利于環(huán)保需求以，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)混凝土建筑相比，不僅具有客觀的循環(huán)再利用價(jià)值，還具有更高的能效以及更高的強(qiáng)度，同時(shí)在施工的過程中不需要進(jìn)行建模，這對于推動(dòng)建筑行業(yè)的環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度

鋼結(jié)構(gòu)比起磚石混凝土結(jié)構(gòu)，具有更高的強(qiáng)度和韌性，因此可以滿足多種建筑風(fēng)格的設(shè)計(jì)，可滿足超跨度、超高度的建筑設(shè)計(jì)要求。鋼材的重量比起同等跨度的磚石結(jié)構(gòu)，具有更輕的質(zhì)量和更高的彈性和強(qiáng)度。在相同的建筑結(jié)構(gòu)受力之下，鋼結(jié)構(gòu)可以憑借其韌性和彈性能夠滿足更高的建筑要求。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有可滿足更為豐富的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格的要求，更好的適應(yīng)不同建筑的實(shí)際需求， 其 應(yīng) 用 度 也更廣。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)建筑的一體化建設(shè)要求

建筑的設(shè)計(jì)和施工之時(shí)，建筑的本身結(jié)構(gòu)和組成越復(fù)雜，建筑本身可以承受的壓力就更小。二鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渥陨淼母唔g性和高強(qiáng)度，可以在哦建筑設(shè)計(jì)之中滿足建筑的更為苛刻的要求。從實(shí)用性來看，建筑本身在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，假如構(gòu)成其結(jié)構(gòu)本身的組成越少，其可承受的壓力越大。建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑必不可好的重要環(huán)節(jié)，無論是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、形體，還是節(jié)點(diǎn)等，在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、質(zhì)量好壞。因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡可能的實(shí)現(xiàn)建筑的功能化與一體化，進(jìn)而建造藝術(shù)性和技術(shù)性融為一體的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑。同時(shí)，在現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)之中，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使得建筑師可以在外在形式之外考慮更多的結(jié)構(gòu)上的一體化，一體化的鋼材結(jié)構(gòu)就受力上來說可以承受更大的壓力，就建筑結(jié)構(gòu)來說，一體化的鋼結(jié)構(gòu)更為安全。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)成本低

鋼結(jié)構(gòu)的建筑原理具有其規(guī)范化制作標(biāo)準(zhǔn)，因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)之中不需要對原料進(jìn)行處理，鋼結(jié)構(gòu)的存在提高了建筑的工程化程度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑行業(yè)的規(guī)?；⒐I(yè)化發(fā)展。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)采用一體化加工和安裝工藝，能夠有效的降低施工成本，為施工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)之中存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)憑借其自身在結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度之上的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的磚混凝土結(jié)構(gòu)的房屋，成為未來房屋建設(shè)的主流。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的逐漸增加，鋼結(jié)構(gòu)也開始表現(xiàn)出一些缺點(diǎn)，因此，在使用鋼結(jié)構(gòu)建造建筑時(shí)，要注意利用鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)點(diǎn)，避免被鋼結(jié)構(gòu)本身的缺陷影響，才能保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)本身的問題

鋼結(jié)構(gòu)本身在建筑的使用之中存在多種結(jié)構(gòu)形式，比如，在當(dāng)前的建筑之中所使用的結(jié)構(gòu)包括輕鋼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等多種形式，設(shè)計(jì)人員會根據(jù)建筑的基本用途選擇適合的鋼結(jié)構(gòu)，但由于鋼材本身的材料限制，鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)依舊存在許多問題。比如，設(shè)計(jì)人員在針對某廠房的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，該廠房內(nèi)主要是有框架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)和工字型的鋼梁組成，由于公司的業(yè)務(wù)要求，一般會將工作所需要進(jìn)行展示的產(chǎn)品掛在鋼梁上進(jìn)行展出，因此導(dǎo)致了工字型鋼梁上的壓力的不斷加大，為保證廠房之中工作人員的生命安全，設(shè)計(jì)人員需要對工字型鋼梁進(jìn)行改造，需要采取有效的辦法降低產(chǎn)品對于鋼梁的壓力。在這種情況之下，鋼梁會因?yàn)槠渖纤艿膲毫^大二產(chǎn)生扭曲，進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑的損壞，使量地總體受力改變，進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的梁可能因外部壓力與內(nèi)部應(yīng)力的雙重受力作用下產(chǎn)生扭曲變形，從而引起廠房的事故發(fā)生。

2.2 施工之中鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)受力優(yōu)化不佳

在建筑的施工之中，鋼結(jié)構(gòu)主要是有鋼材通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接所構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)，雖然鋼材本身的韌性和強(qiáng)度比起磚石混凝土結(jié)構(gòu)更為優(yōu)越，但是在鋼結(jié)構(gòu)之中，鋼筋的尺寸和截面面積受到整個(gè)結(jié)構(gòu)的限制，因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑之中，節(jié)點(diǎn)時(shí)建筑的整體結(jié)構(gòu)之中最為脆弱的點(diǎn)，一旦節(jié)點(diǎn)處因?yàn)槭芰Φ牟痪鶆蚨霈F(xiàn)問題，整個(gè)建筑就會出現(xiàn)問題。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上的問題

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期工作主要有結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)評估、結(jié)構(gòu)判斷這些內(nèi)容。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)人員一定要充分了解企業(yè)提供的資料，根據(jù)這些資料判斷建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有沒有必要使用鋼結(jié)構(gòu)，接著，設(shè)計(jì)人員要建立力學(xué)模型，并對鋼結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評估。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期最重要的工作是設(shè)計(jì)人員評估鋼結(jié)構(gòu)有沒有達(dá)到施工的要求，同時(shí)要復(fù)查重要的參數(shù)。

而在我國現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員對鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)顯然并沒有太深的了解。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)內(nèi)容相對較為繁瑣，既要針對建筑內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力上的分析，又要對鋼結(jié)構(gòu)建筑的外觀和內(nèi)部的稱重結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)的難度較高，因此影響了建筑的成功設(shè)計(jì)。此外，部分的建筑設(shè)計(jì)部門缺乏對鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)套用磚石結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，會對鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定和安全造成很大的影響。二設(shè)計(jì)市場之中沒有相關(guān)法律進(jìn)行責(zé)任和法律上的規(guī)定，一旦設(shè)計(jì)通過招標(biāo)，就可能給建筑的結(jié)構(gòu)安全帶來威脅。

除了設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可能對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題之外，對建筑外觀的設(shè)計(jì)師在國內(nèi)市場也是很少的，鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的是建筑的外觀和帶來的經(jīng)濟(jì)效益。我國的設(shè)計(jì)師在針對鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)往往會參考大量的國外建筑的范例，國外的鋼結(jié)構(gòu)建筑往往對于建筑的經(jīng)濟(jì)效益的考慮不多，盲目學(xué)習(xí)國外的建筑風(fēng)格和設(shè)計(jì)，有可能會損害國家和建設(shè)部門的經(jīng)濟(jì)利益。

同時(shí)，建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)一般通過外包來完成。承接單位和設(shè)計(jì)單位的分包，在很大程度上降低了設(shè)計(jì)的深度，甚至有些設(shè)計(jì)方案不能滿足原設(shè)計(jì)的要求，例如柱腳設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。埋入式、外包式、外露式是柱腳設(shè)計(jì)的主要類型，外露式主要在民宅中應(yīng)用，底板的彈性和塑性變形決定了柱腳的剛度，所以底板出現(xiàn)變形就會造成鋼結(jié)構(gòu)的變形，設(shè)計(jì)人員如果不充分考慮這些問題，不進(jìn)行內(nèi)力分析，預(yù)留位移角限度值，一旦出現(xiàn)地震災(zāi)害時(shí)，就很容易破壞柱腳節(jié)點(diǎn)，損壞建筑物。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)之中應(yīng)該采取的改進(jìn)措施

3.1 規(guī)范化建筑的設(shè)計(jì)

在建筑的施工過程之中，監(jiān)理人員要對設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行足夠的核查，以確定設(shè)計(jì)符合工程的基本要求，并且其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)沒有安全上的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，施工之中要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)人員的工作進(jìn)度的協(xié)調(diào)管理，在工程施工前應(yīng)先對管理人員進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的基本知識的教育，樹立設(shè)計(jì)管理人員的質(zhì)量意識。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對鋼結(jié)構(gòu)自身的的設(shè)計(jì)上的特殊性有足夠的了解，對于其在建筑的設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)必須有足夠的了解，才能滿足建筑設(shè)計(jì)的安全性要求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)完成之后，相關(guān)部門必須對所涉及的結(jié)構(gòu)畸形審查，以便于了解設(shè)計(jì)的安全性，并且檢驗(yàn)在相關(guān)的建筑規(guī)定下，設(shè)計(jì)是否可以滿足建設(shè)的要求。除了對于施工現(xiàn)場的基層生產(chǎn)人員的管理和監(jiān)理制度之外，建筑工程之中的監(jiān)理人員對于建設(shè)工程項(xiàng)目的高質(zhì)量完成有非常大的作用，因此，監(jiān)理單位的人員應(yīng)當(dāng)具有較高的監(jiān)理技術(shù)、協(xié)調(diào)能力和足夠的管理經(jīng)驗(yàn)，因此，在監(jiān)理制度的改革和完善之中，政府和企業(yè)等部門應(yīng)該監(jiān)理完善的監(jiān)理工作制度和監(jiān)理人員培訓(xùn)制度，對監(jiān)理人員的工作水平進(jìn)行提高。只有這樣才可以是監(jiān)理人員具有更加專業(yè)的技術(shù)知識，更為廣泛的管理只是和更高的自身素質(zhì)，更好地服務(wù)于建筑行業(yè)客戶。

3.2 組織針對設(shè)計(jì)人員的專業(yè)培訓(xùn)

設(shè)計(jì)人員人員作為我國建筑工程建設(shè)的核心人員，必須做到對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)有著足夠的了解，同時(shí)，可以滿足建設(shè)方的要求的同時(shí)，對建筑安全的把控。因此，基層的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行鋼鐵知識的教育和相關(guān)建筑政策的專業(yè)學(xué)習(xí)。

在提高自身科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也要提高自己的科學(xué)知識的掌握。設(shè)計(jì)人員作為工程建設(shè)的設(shè)計(jì)者，自身需要具備先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理方面的專業(yè)知識和基本素養(yǎng)，因此，在工程的實(shí)踐之中，國家建筑部門應(yīng)該對基層人員進(jìn)行必要的科學(xué)與管理知識的培訓(xùn)，定期組織對先進(jìn)事跡和先進(jìn)知識的學(xué)習(xí)與講座，多進(jìn)行基層干部之間的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)研討，以便于促進(jìn)基層設(shè)計(jì)人員的學(xué)習(xí)積極性。建筑部門還應(yīng)該針對基層人員進(jìn)行充分的調(diào)查和分析，以針對性的選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)途徑，提高基層人員的素質(zhì)。

有條件的單位還應(yīng)該選派具有較好專業(yè)知識以及管理能力的基層人員赴先進(jìn)院校研修，學(xué)習(xí)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，從而更好地服務(wù)于我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工設(shè)計(jì)。然而，不管是哪一種培訓(xùn)方式，其根本目的是不變的，旨在建筑施工的全過程中，負(fù)責(zé)工程管理的各級干部能夠較好的勝任工作崗位，領(lǐng)導(dǎo)施工人員做出良好的工作業(yè)績。

我國工程管理工作基本領(lǐng)導(dǎo)隊(duì)伍還要努力提高自身在建筑施工設(shè)計(jì)方面的理論素質(zhì)，加強(qiáng)自身的職業(yè)道德建設(shè)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的施工管理思路，運(yùn)用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)自身的實(shí)際工作，在工程管理工作中充分的體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展精神，促進(jìn)我國鋼結(jié)構(gòu)建筑早日邁進(jìn)可持續(xù)發(fā)展道路。

3.3 從實(shí)際出發(fā)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在我國的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中，建設(shè)部門既對鋼結(jié)構(gòu)外觀有新穎的要求，又對其經(jīng)濟(jì)效益有著期待，再加上我國在鋼結(jié)構(gòu)建筑上的發(fā)展并不如國外發(fā)達(dá)國家，因此，在我國的鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)之中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視建筑的經(jīng)濟(jì)效益，在進(jìn)行新潮設(shè)計(jì)的同時(shí)，也應(yīng)該考慮建筑的實(shí)際建設(shè)成本，設(shè)計(jì)要從建筑的實(shí)際出發(fā)，考慮建筑的安全性和居民的舒適性，不可以僅僅考慮外觀二忽視建筑的實(shí)際用途。

同時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員要對鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際缺點(diǎn)有所了解，鋼結(jié)構(gòu)建筑受到溫度的影響較大，因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注意建筑的用途，假如建筑是作為高溫環(huán)境的廠房，那么高溫很可能造成鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)破壞，影響建筑的安全。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣和設(shè)計(jì)的開展對促進(jìn)我國建筑事業(yè)的發(fā)展建設(shè)具有非常重要的作用，施工管理需要將建筑設(shè)計(jì)建設(shè)的各種人力、物力、財(cái)力資源進(jìn)行有效地整合，是一項(xiàng)系統(tǒng)而且相對復(fù)雜的管理工作。保證鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)化、規(guī)范化以及標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

[1]陳超.多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].門窗,2014(3).

[2]劉琳.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的思考[J].民營科技,2011(11).