湯偉方

中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇南京 210009

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)階段主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。結(jié)構(gòu)主要是由型鋼和鋼板組成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架部件所組成。同時，對于鋼結(jié)構(gòu)要進行硅烷化、純錳磷化、水洗烘干、鍍鋅等方式的除銹操作。鋼構(gòu)件之間通常是運用焊接、螺栓、鉚釘?shù)确绞竭M行連接。因為鋼結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)的建筑材料質(zhì)量更輕、強度更大、便于施工，所以被廣泛地應用于廠房、場館等建筑之中。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

建筑鋼結(jié)構(gòu)指的是以鋼材作為主要的受力構(gòu)件。通過在使用前進行加強工藝處理，增強鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的承載能力和良好的穩(wěn)定性能，在現(xiàn)代化建筑行業(yè)中有廣泛的關注和運用。隨著我國城市化進程的加快，各種用途的建筑物也是越建越多。當前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢良好，鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)成了不可忽視的發(fā)展方向。要重視鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕、防震、連接構(gòu)造的多元化發(fā)展，以科學嚴謹?shù)膽B(tài)度設計鋼結(jié)構(gòu)方案，給鋼結(jié)構(gòu)建筑物的施工提供更多合理的操作方式?，F(xiàn)階段，建筑鋼結(jié)構(gòu)在建筑使用的占比越來越大。但是由于當下建筑鋼結(jié)構(gòu)技術存在許多的漏洞，造成了許多不可忽視的問題。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范化和標準化問題

我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑還沒有形成相對穩(wěn)定、全面的發(fā)展行業(yè)標準。又因為結(jié)構(gòu)體系使用的地域性差異和企業(yè)差異，很難將鋼結(jié)構(gòu)的使用構(gòu)建出標準化和規(guī)范化體系。與此同時，因為一部分強制性的行業(yè)條文，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的使用非常勉強。在鋼結(jié)構(gòu)使用的過程中，主觀意識非常的強烈，但沒有非常嚴格地執(zhí)行標準，導致當下的建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展體系相當?shù)幕靵y。

1.2 相關專業(yè)人員的知識欠缺

我國鋼結(jié)構(gòu)起步較晚，但是整個行業(yè)的發(fā)展十分的迅速。雖然在現(xiàn)階段已經(jīng)形成了相當?shù)囊?guī)模，但是由于沉淀的時間不夠，所以沒有建立起完善的行業(yè)知識體系。行業(yè)內(nèi)部缺乏實踐經(jīng)驗，使得鋼結(jié)構(gòu)的使用沒有更加科學詳細的設計規(guī)范。在施工過程中使用人員對于市場行情缺少精準的認識，給后續(xù)的工程發(fā)展帶來了許多麻煩。專業(yè)的人員對于市場的基礎了解不足，直接導致鋼結(jié)構(gòu)的后期使用的質(zhì)量得不到保證。

2 鋼結(jié)構(gòu)設計要遵循的原則

2.1 保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是整個設計過程中的重點因素，不論是采用哪一種設計方式，穩(wěn)定性都是其核心要求。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑或者構(gòu)件之中出現(xiàn)了穩(wěn)定性的問題，不僅會引發(fā)許多的安全問題，甚至會造成建筑物的損壞和人員傷亡。在設計過程中要強化專業(yè)設計人員的安全意識，更加嚴肅認真地對待鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性設計。在國內(nèi)外存在許多因為鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的安全事故的例子，主要的原因都是在設計中出現(xiàn)了嚴重的缺陷。專業(yè)設計人員的經(jīng)驗不足，對于設計概念的模糊敷衍以及在對結(jié)構(gòu)薄弱位置的判定不清，這些都是設計過程中出現(xiàn)設計缺陷的基礎原因。

2.2 明確構(gòu)件受力情況

鋼結(jié)構(gòu)的設計者要清楚地知道各種外力在構(gòu)件上的作用情況，明確作用點到基礎的傳遞路徑和傳遞過程中所產(chǎn)生的力的效應，即要在設計過程中考慮到構(gòu)件之間的分工和協(xié)同工作。

2.3 體現(xiàn)出計算和構(gòu)造的一致性

在建筑的鋼結(jié)構(gòu)設計中計算數(shù)據(jù)要和構(gòu)造達到一致性，依據(jù)建筑物的載荷特點以及其自身的受力結(jié)構(gòu)進行分析。特別要注重的是鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能的設計，保證從各個方面都要符合建筑的要求。

2.4 控制建筑的高度

在采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物設計過程中，要嚴格把控建筑的高度，一般不能超過35m。假如鋼結(jié)構(gòu)建筑搭建的過高，很容易在地震過程中受損，甚至造成人員傷亡。

3 鋼結(jié)構(gòu)設計的應用

鋼結(jié)構(gòu)的建筑設計可以分為高層和低層2種，大多數(shù)別墅都采用的是低層鋼結(jié)構(gòu)設計，高層的鋼結(jié)構(gòu)設計更多的應用于公寓等。鋼結(jié)構(gòu)有著自重輕、強度好、工業(yè)化程度高的明顯優(yōu)勢，在建筑行業(yè)中被廣泛地使用。鋼結(jié)構(gòu)建筑在優(yōu)化設計、節(jié)約資源、循環(huán)利用等方面也有明顯的作用，為創(chuàng)設綠色、可持續(xù)的建筑行業(yè)做出很大的貢獻。實際上，鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的發(fā)展也受到自身弊端的影響，導致的設計和施工方面都出現(xiàn)了許多的質(zhì)量方面的問題。

在一些重型的廠房建筑的設計和修建中，也會運用到鋼結(jié)構(gòu)設計。常見的有冶金、造船、機械制造等。因為這些建筑的特點是跨度大、高度大、噸位大，建筑的設計還要進行耐久性和經(jīng)濟性的考慮，使用鋼結(jié)構(gòu)無疑是最佳的選擇。大跨蓋屋的結(jié)構(gòu)，在提供了寬敞的內(nèi)部空間的同時，也容易設計成為造型優(yōu)美、獨特的結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)能夠很好地滿足內(nèi)部造型固定的要求。在地震帶之上的鋼結(jié)構(gòu)建筑要遵循抗震設計理念，一般以框架-支撐、框架-剪刀墻結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力體系的主要手段。這樣不僅能增強建筑的抗震能力，也可以提供不同的設計思路。

4 鋼結(jié)構(gòu)在設計中存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能實際上并沒有想象的那么優(yōu)秀，在結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)中表現(xiàn)得更加明顯。大多數(shù)的小高層結(jié)構(gòu)布置達不到設計的規(guī)則要求，直接導致鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能不及格。建筑的彈性設計和彈塑性層間位移等結(jié)構(gòu)驗算都不能滿足抗震規(guī)范的要求，直接影響了鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)的建筑受力體系沒有明確的考核細則，針對鋼結(jié)構(gòu)的不同建筑樓層都沒有詳細的分析說明。在一般設計過程中，選定鋼結(jié)構(gòu)框架支撐體系如何節(jié)省鋼材，如何在設計方面提升抗震性能都沒有精準的評價標準。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的設計中，最常忽略的就是和其他建筑材料的銜接度的考量。在現(xiàn)行的設計方案中，鋼結(jié)構(gòu)都是以獨立的形式存在建筑物的設計之中，這不僅影響了建筑的施工，還在一定程度上影響了建筑物整體性能的提升。設計的目的肯定是建筑物的修建，但是由于鋼結(jié)構(gòu)設計的片面性，后期的施工過程中造成嚴重的質(zhì)量問題，給建筑施工方帶來了很多的困擾。在設計層面出現(xiàn)質(zhì)量問題，給施工中的焊接、涂料、下料、裝配等方面留下了許多的安全隱患。

鋼結(jié)構(gòu)的建筑抗震計算仍處于不成熟的階段，驗算條件和驗算方法都無法滿足節(jié)點和支撐點的要求。在受彎鋼構(gòu)件的局部穩(wěn)定工作中，由于設計方案實現(xiàn)難度大，造成了很多的施工問題。大量鋼材的生產(chǎn)過程存在明顯的質(zhì)量問題，常見的是內(nèi)部夾層問題。在鋼材制造的過程中，要嚴格執(zhí)行國家有關的標準規(guī)范，對于技術上的缺陷積極改進，保證生產(chǎn)的鋼材能夠安全地運用在鋼結(jié)構(gòu)建筑之中。

針對設計工程比較緊的設計任務，設計院會外包給其他的加工企業(yè)，導致不能保證設計方案的質(zhì)量。在鋼結(jié)構(gòu)設計院中承擔一線設計工作的大都是缺乏經(jīng)驗的年輕人，他們?nèi)狈υO計經(jīng)驗，對于設計方案的外在因素考慮不足。他們只是憑借學習經(jīng)驗，照搬模板設計方案。完成的設計方案往往會顯得簡單粗陋，節(jié)點處最長采用的是“全焊接節(jié)點”和“全鑄鋼節(jié)點”，忽略了連接方式的實用性和安全性。加工的技術人員在拿到設計方案之后，對于設計方案的原始意圖不能很好地理解，造成生產(chǎn)出來的構(gòu)件存在質(zhì)量問題。

5 鋼結(jié)構(gòu)設計中解決問題的有效措施

在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設計中，要充分地考慮到材料自身的優(yōu)點和缺陷。結(jié)合材料的綜合因素，提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。在設計的過程中，要對于設計中的問題進行仔細的研究和分析，采取更加有效的改進方案，進而促進鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的發(fā)展。

增強鋼結(jié)構(gòu)設計中的抗震性能，從平面設計的層面進行思考。力求在設計的過程中，保證平面的規(guī)則、對稱。平面形狀要保證建筑物支撐剪力墻以及高樓層的，彈性水平位移和質(zhì)心的水平位移達到平衡。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中，要強調(diào)剪刀墻的配置調(diào)整。設計者在最初就要重視連接構(gòu)件的重要性，這樣才不會因為鋼結(jié)構(gòu)的不合理而造成建筑物的安全隱患。

針對屋面的載荷取值，鋼結(jié)構(gòu)的設計方案要嚴格遵循對于樓板的要求。在保證樓板平面內(nèi)的剛度、整體性、承載力、隔音效果的同時，還要保證水平力可以均勻傳遞到每一個柱子之上。要從整體層面上提升樓板的整體性，要選用鋼梁來形成組合梁，在梁上要設置鋼釘。在強震區(qū)域的建筑設計，鋼結(jié)構(gòu)焊接要留在預制的埋件之中，提升樓板的抗震性能。

在鋼結(jié)構(gòu)的設計之中，為了保證荷載的支撐度和傳力方向的一致性，在設計方案的初期就要做好基礎數(shù)據(jù)的測算。設計人員在鋼結(jié)構(gòu)的設計中要依據(jù)設計要求的基礎來進行計算，并密切結(jié)合專業(yè)保證計算的準確性。把鋼結(jié)構(gòu)建筑的設計規(guī)范更多的融合到平常的設計工作之中，逐步地提升工程的質(zhì)量。

6 結(jié)語

綜上所述，雖然鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛地使用，但是在設計過程中的問題不能夠輕視。想要提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程質(zhì)量，還是要從設計的層面就消除隱患。相關的工作人員，要結(jié)合現(xiàn)階段建筑物鋼結(jié)構(gòu)使用的情況，從不同的方面去找尋鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題的原因。綜合分析實踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，充分掌握建筑鋼結(jié)構(gòu)體系，從根本上保障建筑結(jié)構(gòu)設計中鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。