陳文臺 孟石平 陳洪官

摘 要：伴隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的建筑產(chǎn)品消費(fèi)需求。同時(shí)，在建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級后，建筑產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建，也推動了建筑設(shè)計(jì)向多元化方向發(fā)展，如建筑設(shè)計(jì)理念的多樣化、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層次化、建筑產(chǎn)品生產(chǎn)制造的產(chǎn)業(yè)化等。加上新時(shí)期要素市場配置資源功能的增強(qiáng)，在市場機(jī)制作用下，消費(fèi)者對性價(jià)比的普遍重視等，共同造成了對鋼結(jié)構(gòu)的廣泛需求。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，選取鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)問題淺談作為研究題目，概述了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義，剖析了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在的問題。并以此為基礎(chǔ)，提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);工程設(shè)計(jì);問題

鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)，旨在通過力學(xué)原理與計(jì)算方法，對建筑物進(jìn)行基本的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，突出其骨架與主體，為其賦予整體格局。從鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容看，它包括結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計(jì)算、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)工程采用鋼基骨架結(jié)構(gòu)，主要由鋼板、熱軋鋼板等材料與構(gòu)件共同組成。與傳統(tǒng)時(shí)期采用的磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，強(qiáng)度高、韌性大、結(jié)構(gòu)內(nèi)部緊密性好、均勻分布程度高。由于鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢相對較多，所以范圍正在逐漸擴(kuò)大。從應(yīng)用意義方面看，可以起到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、改善居住環(huán)境等實(shí)際效果，有利于鋼結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)出綜合效益。

1 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于新興領(lǐng)域，雖然發(fā)展較晚，發(fā)展速度相對較快。正是由于鋼結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)勢較大，應(yīng)用范圍較大，所以，在要素市場資源配置功能增強(qiáng)的情況下，鋼結(jié)構(gòu)工程行業(yè)發(fā)生了諸多問題。以鋼結(jié)構(gòu)工程生產(chǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條中居于主導(dǎo)地位的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為例，一方面，在防火設(shè)計(jì)方面仍然存在對連接部位安全設(shè)計(jì)不全面的情況。另一方面，鋼結(jié)構(gòu)中使用的鋼材截面相對較小且強(qiáng)大較大，所以，在使用過程中強(qiáng)度控制與優(yōu)勢發(fā)揮也不太充分。尤其是在設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)方面，對于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量體系管理標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換能力相對較弱，在設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)安全性方面，容易埋下隱患。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)問題分析

2.1設(shè)計(jì)質(zhì)量問題

鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量問題與其設(shè)計(jì)難度趨于一致。具體而言，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)流程相對復(fù)雜。加上專業(yè)化程度較高，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，一些設(shè)計(jì)院即使接到了此類項(xiàng)目，也會委托第三方公司進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種情況下，存在設(shè)計(jì)監(jiān)督不到位、設(shè)計(jì)質(zhì)量復(fù)審不全面、設(shè)計(jì)質(zhì)量評估難等實(shí)際問題。另一方面，即使設(shè)計(jì)院自行設(shè)計(jì)，也缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)積累，其中存在一定的創(chuàng)新性、探索性，也不能提除風(fēng)險(xiǎn)性。所以，設(shè)計(jì)中的質(zhì)量問題仍然十分嚴(yán)峻。

2.2防火設(shè)計(jì)問題

建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)不到位的問題相對明顯。從原因方面看，主要是對于鋼結(jié)構(gòu)中使用的鋼材料的性能的全要素分析不足，而且，對于實(shí)際使用鋼材耐火性的界限范圍缺乏匹配的實(shí)驗(yàn)論證。例如，鋼材雖然可以起到一定的防火作用，但是導(dǎo)熱性能較好，當(dāng)溫度過高時(shí)，仍然會引起附屬物發(fā)生火災(zāi)，并且產(chǎn)生熱膨脹現(xiàn)象，從而導(dǎo)致材料變形、結(jié)構(gòu)受損、承載力下降等實(shí)際問題。根據(jù)當(dāng)前的研究看，溫度在600攝氏度左右時(shí)，鋼材料的韌性、強(qiáng)度均會趨于無效，在脆性增加的同時(shí)，極容易造成安全事故。

2.3設(shè)計(jì)人員素質(zhì)問題

由于鋼結(jié)構(gòu)工程屬于新興領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員在這方面積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相對較少。加上現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)發(fā)生了一些變化，需要對整條產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)行統(tǒng)籌分析。目前，鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)人員對于產(chǎn)業(yè)鏈知識相對欠缺，加上在BIM技術(shù)等配套的設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用方面，熟練性與各類軟件的操作全面性，也存在一定的問題。整體上看，設(shè)計(jì)人員綜合素質(zhì)仍然有待提升。尤其在數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用、設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)置等方面，也存在較為明顯的短板。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)優(yōu)化對策

3.1提升設(shè)計(jì)穩(wěn)定性

第一，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該先對鋼結(jié)構(gòu)工程中的剛度參數(shù)進(jìn)行細(xì)致分析，并針對桿件安裝實(shí)際情況調(diào)研，認(rèn)識到桿件安裝偏心的實(shí)際問題。從而在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)盡可能保障設(shè)計(jì)指標(biāo)的全面性、數(shù)據(jù)分析有效性。第二，需要針對鋼結(jié)構(gòu)框架，計(jì)算其穩(wěn)定性。目前通過BIM技術(shù)中使用的參數(shù)計(jì)算軟件、結(jié)構(gòu)模型，均可以細(xì)化構(gòu)件要素，進(jìn)而更為細(xì)致的分析每個(gè)部分的穩(wěn)定性與整體穩(wěn)定性。需要注意的是，鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相對較少，通?？梢酝高^對施工中發(fā)生的問題的總結(jié)，逆向收集設(shè)計(jì)中容易發(fā)生的問題。例如，施工時(shí)的附加荷載應(yīng)力集中的問題容易發(fā)生，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該做好相應(yīng)的抗應(yīng)力計(jì)算。再如，在無熱橋輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)工程中的冷熱橋問題的解決相對棘手。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)對相關(guān)工程的案例分析，如通過對洪珠澳大橋中應(yīng)用連接件解決冷熱橋問題的案例進(jìn)行細(xì)致分析，均有利于增強(qiáng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性。

3.2增強(qiáng)防火設(shè)計(jì)

應(yīng)該從鋼結(jié)構(gòu)材料本身出發(fā)，針對其導(dǎo)熱性、耐火性能分析，再采用有效的防火設(shè)計(jì)方案。例如，目前在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)獲得有效應(yīng)用的截流法、疏導(dǎo)法，既能夠起到較好的阻熱效果、保護(hù)原材料，也能夠運(yùn)用充水冷卻的辦法，消耗掉鋼結(jié)構(gòu)材料中的熱量。以疏導(dǎo)法為例，可以通過對自動噴水系統(tǒng)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，增強(qiáng)其防火功能。具體而言，在噴頭數(shù)量方面，應(yīng)該滿足鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)配置需求。在自噴配水管的規(guī)格方面進(jìn)行一致性匹配，噴頭的連接，應(yīng)該與暖通、電力等管線進(jìn)行相關(guān)性分析，避免阻礙。在位置的選擇方面，噴頭應(yīng)該結(jié)合實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)梁柱結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行位置定位分析，規(guī)避間距問題。另外，需要將自動噴水滅火系統(tǒng)的安裝與周邊環(huán)境進(jìn)行綜合檢查，并確保其清潔性，這樣才能確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在嚴(yán)格安裝施工與使用時(shí)的可用性。

3.3提升設(shè)計(jì)人才綜合素質(zhì)

鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的綜合性要求非常高，除了不同設(shè)計(jì)人員之間的密切配合之外，還需要作為個(gè)體的設(shè)計(jì)人員具備一定的綜合素質(zhì)，包括全面的知識素質(zhì)、專業(yè)化的技術(shù)素質(zhì)，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)較高的職業(yè)倫理素養(yǎng)。具體而言，要做到全知、專能。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性與生產(chǎn)制造其它環(huán)節(jié)的體系化操作密切關(guān)聯(lián)。因此，設(shè)計(jì)人員需要考慮到技術(shù)路徑與管理路徑的融合問題，并在資源融合的思路基礎(chǔ)上，使技術(shù)與管理實(shí)現(xiàn)“兩管齊下”目標(biāo)。因此，建議在新時(shí)期根據(jù)實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)工程行業(yè)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營需求，從鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)管理的角度，對設(shè)計(jì)人員實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)專題化培訓(xùn)，以此使其綜合素質(zhì)得到全面提升。比如，嚴(yán)格培訓(xùn)、考核上崗、按能安排分配任務(wù)等，均可以促進(jìn)其素質(zhì)培育。

4 結(jié)束語

總之，鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，具有較大的比較優(yōu)勢。因此，在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該綜合考慮設(shè)計(jì)、材料、施工、訂單、銷售、運(yùn)維管理等多個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性。同時(shí)，根據(jù)在施工方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該在嚴(yán)格的對其施工工藝進(jìn)行細(xì)化剖析，確保設(shè)計(jì)時(shí)，選擇的制作技術(shù)、安裝技術(shù)、焊接技術(shù)等，與設(shè)計(jì)方案相一致。結(jié)合以上初步分析，建議在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中，盡可能按照建筑工程項(xiàng)目產(chǎn)品的生產(chǎn)建設(shè)構(gòu)成要素與鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)管理指標(biāo)需求為準(zhǔn)。在系統(tǒng)性設(shè)計(jì)與配套性設(shè)計(jì)相結(jié)合的路徑下，實(shí)施對鋼結(jié)構(gòu)工程的合理設(shè)計(jì)，保障設(shè)計(jì)的安全性，預(yù)防后續(xù)施工中發(fā)生設(shè)計(jì)方案與施工方案實(shí)施時(shí)發(fā)生矛盾問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]石永久.中美建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法比較——焊縫連接[J].鋼結(jié)構(gòu)，2020，35（5）：34-49.

[2]樊婷婷.基于土木建筑下的鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用及相關(guān)研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021，10（2）：30-31.

[3]侯謙.裝配式鋼結(jié)構(gòu)蒸壓條板外墻一體化施工技術(shù)及監(jiān)理工作要點(diǎn)[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2021，19（4）：105-106.