鄭立楠

【摘要】鋼筋混凝土結構在高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比例越來越大，這種情況之下，在建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的工程越來越多。城市建筑所使用的鋼結構建筑具有設計跨度大，強度高的特點，可以實現(xiàn)建筑的特殊外形要求和較低的施工成本，因此，鋼結構在現(xiàn)代建筑之中被廣泛運用。

【關鍵詞】鋼結構；特點；設計要點

在現(xiàn)代的建筑工程之中，使用傳統(tǒng)的混凝土結構已經(jīng)沒有辦法滿足建筑結構的多元化需求，鋼結構是一個特殊的建筑結構，其不僅僅可以補償傳統(tǒng)混凝土結構的各種劣勢，還具有結構構件較輕、施工周期較短、布置靈活方便等等優(yōu)勢，在建筑工程之中有十分廣泛的推廣以及應用。

1、鋼結構概述

經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動了建筑業(yè)的發(fā)展，在建筑中鋼結構的應用有很多。鋼結構指的是采用鋼板進行焊接、熱軋、冷彎等方法加工形成的鋼型。輕鋼結構和重鋼結構是鋼結構的兩種類型。輕鋼結構在跨度較小的建筑中應用較多，例如貨場、倉庫、體育館場、辦公樓等，主要特點是自重輕，而且占用的面積相對較小。重鋼結構在跨度較大的建筑中應用較多，例如電子廠房。相對于鋼筋混凝土來說，無論是輕鋼結構還是重鋼結構，其自重相對較小，在強度、負載、跨度等條件一樣的情況下，鋼筋混凝土比鋼結構重3倍。

2、建筑鋼結構工程的特點

2.1建筑鋼結構工程的復雜性

建筑鋼結構中存在問題的復雜性主要體現(xiàn)在鋼結構設計較為復雜，容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)也較多，宏觀監(jiān)控難度較大。例如出現(xiàn)焊接裂縫的情況，問題可能出現(xiàn)在焊接裂縫的表面，也可能出現(xiàn)在焊接裂縫的內部，既可能出現(xiàn)在焊接裂縫的金屬部分，也可能由于母材受到高溫影響發(fā)生開裂。

2.2建筑鋼結構工程問題的嚴重性

如果建筑鋼結構出現(xiàn)了問題，施工人員必須停下目前的施工項目轉向問題的處理，由于建筑鋼結構問題的復雜性，處理的難度較大，會推延建筑施工項目的工期。如果建筑鋼結構出現(xiàn)了不可逆性的問題，只有進行拆除重建，加大了建筑施工成本。

2.3建筑鋼結構工程問題的可變性

建筑鋼結構出現(xiàn)的問題會隨著建筑施工的進程而產(chǎn)生變化，從細微到不可發(fā)現(xiàn)的裂縫逐步變成巨大的裂縫。例如鋼構件的焊接縫隙原本是可以忽略不計的，但是由于受到應力的作用，使焊縫逐漸擴大形成裂縫；鋼構件如果長期處于高強度的負荷下，容易發(fā)生彎曲、變形，產(chǎn)生重大安全隱患，威脅了社會公眾群體的人身安全，也容易產(chǎn)生負面的社會影響。

3、提高鋼結構設計質量的方法

3.1計算參數(shù)取值的優(yōu)化

在處理鋼結構抗震設計時，應考慮到平扭轉耦聯(lián)計算結構的扭轉效應，振型數(shù)不能小于15，多塔結構振型數(shù)不能小于塔樓數(shù)的9倍，并且在計算振型數(shù)時，應讓振型參與質量大于總質量的90%。但是在現(xiàn)實的施工圖的改善階段，卻經(jīng)常發(fā)現(xiàn)會有缺少處理的振型數(shù)的問題，更有甚者一些結構設計振型參與質量只有總質量的一半，這就會使得結構計算結果產(chǎn)生比較大的誤差。

3.2鋼結構的選型和布置

高層建筑鋼結構通常分為4類，并且它們通常是不同的，要依據(jù)它們的側向力來進行劃分。在實際鋼結構設計工作中，通常是概念設計，應加充分的考慮施工條件比如功能、制造和安裝、負載能力、使用的材料以及其他的影響因素，采用火災或地震阻力良好的現(xiàn)實架構。在施工時間上要滿足不同的功能和建筑要求。除此以外，應依據(jù)系統(tǒng)配置鋼的使用情況和特點，對具體性質進行綜合考慮。一般情況下，這是必須的，這樣才能夠保證結構剛度，并保證均勻分布結構受力，同時也盡可能的降低建筑物的扭轉影響，進而保證強度層的橫向力抵制。

3.3鋼結構的構件設計

首先，構件設計要選擇材料。通常情況下，最常用的材料是Q235和Q345。若對工程管理進行考慮，在主結構上常常會采用單一鋼種，若從經(jīng)濟角度上進行，就需要考慮截面組合的不同強度的鋼材。比如：在偏向于強度控制時，可以選擇Q345；在偏向于穩(wěn)定控制時，可以選擇Q235。因為當前程序技術的快速發(fā)展，一些結構軟件可以對整體結構進行全面的優(yōu)化，我們不但要調整優(yōu)化后的截面，使其達到合理的截面標準，還要對模型的建立、計算長度的參數(shù)定義等數(shù)據(jù)進行考慮。

3.4節(jié)點的設計

若未充分地考慮在結構分析前節(jié)點的形式，就會比較容易出現(xiàn)結構分析模型中的節(jié)點與設計中的節(jié)點形式不完全相同形式。依據(jù)不同的結構傳力特點，我們應該將節(jié)點分成為剛接、鉸接和半剛接。在選用節(jié)點時，要準確判斷節(jié)點的連接形式，進而使設計具有合理性與安全性。除此之外，節(jié)點設計還應充分的考慮吊裝安裝與施工人員現(xiàn)場操作方便等現(xiàn)場問題。

3.5鋼結構建筑的抗火設計

盡管鋼是由一種非燃燒的材料制成，可是高溫下，由于高的熱膨脹系數(shù)，就會發(fā)生變形，所以即使鋼擁有比較好的熱導率和電阻，還是會致使火災的蔓延。有些鋼在600℃的高溫時，鋼的強度基本上失去了，在火災中變得很脆弱。高層建筑更有可能導致火災，且高層建筑火災較難控制。因此，高層建筑耐火鋼的設計是非常重要的。目前，中國的高層建筑鋼結構的耐火設計是比較落后的，很多設計不考慮高溫、鋼的變形和應力，同時也沒有考慮各個組成部分之間相互作用的影響。高層建筑鋼結構的整體抗火設計基于組件級別，是在建筑防火設計的基礎上確定的。

結語：

鋼結構工程的施工在我國剛起步，在鋼結構工程施工控制過程中，要真正發(fā)揮工程控制的作用，要求工程在施工時要嚴格控制好進度，同時工程師也要做好質量把關工作，這樣才能保證鋼結構工程的施工質量。

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