趙洋
摘 要:當(dāng)前,鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程實(shí)際施工中得到大力實(shí)踐和應(yīng)用,特別是在高層建筑越來(lái)越多的情況下,給予鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)提出更加嚴(yán)格的要求。高層建筑作為鋼結(jié)構(gòu)的一種高質(zhì)量的載體,使整體建筑結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的外觀和較強(qiáng)的抗震效果,也是在高層建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)。和以往的磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,其具備較好的韌性和強(qiáng)度,且鋼結(jié)構(gòu)本身形式多樣,在加工和運(yùn)輸方面比較便捷,但是設(shè)計(jì)師們應(yīng)該注意高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工還存在一定的問(wèn)題,在實(shí)際的工程中應(yīng)提出改進(jìn)的辦法來(lái)確保高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用有足夠的科學(xué)理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);安全問(wèn)題及解決措施
伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國(guó)在建筑領(lǐng)域取得了不小的成就。同時(shí),現(xiàn)代技術(shù)更新?lián)Q代速度極快,我國(guó)的鋼材需求量明顯增加,人們對(duì)鋼材質(zhì)量的關(guān)注度也越來(lái)越高。這就要求我們必須完善鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),盡可能減少設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,增強(qiáng)日后使用時(shí)的安全性。
一、高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全問(wèn)題
(一)質(zhì)量問(wèn)題
在建筑工程實(shí)際施工過(guò)程中,鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用以及設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的一套流程,設(shè)計(jì)的整體方向以及應(yīng)用模式都加大了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度,此外,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)費(fèi)用的高昂成為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的主要設(shè)計(jì)障礙。專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目在整體設(shè)計(jì)中占有比較重要的專業(yè)地位,因此,專業(yè)研發(fā)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)科研人員都因?yàn)閮?nèi)在或者外力因素對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有太大的工作熱情,也缺乏探索的精神和實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn),所以大部分這種需要鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑工程一般都會(huì)委托第三方公司進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣就不能最大程度地保證鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)監(jiān)控的范圍,由于目前較為混亂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑市場(chǎng),沒(méi)有相關(guān)法律法規(guī)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)有的約束,也沒(méi)有整體市場(chǎng)的監(jiān)督機(jī)制,使得有些問(wèn)題沒(méi)有從根本上解決,促使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)亂象問(wèn)題就不能從根源上把控,往往這些問(wèn)題就最容易導(dǎo)致建筑工程安全事故的發(fā)生。
(二)火災(zāi)隱患
雖然在生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)時(shí),材料為不易燃燒的鋼材,但是當(dāng)溫度達(dá)到一定高度時(shí),鋼材便會(huì)發(fā)生脆性破壞,導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生失穩(wěn),影響其性能,形成一定的破壞。因此,火災(zāi)是鋼結(jié)構(gòu)中潛在的危險(xiǎn),在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)房屋時(shí)要考慮到防火問(wèn)題,在使用鋼結(jié)構(gòu)作為建筑的主要材料時(shí),必須涂刷防火材料來(lái)提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力。
二、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全措施
(一)提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)師需要充分考慮其在建筑中的穩(wěn)定性。第一,設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮整體結(jié)構(gòu)的剛度以及相應(yīng)的穩(wěn)定要求,還要考慮桿件的設(shè)計(jì),桿件在鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際安裝過(guò)程中,容易出現(xiàn)偏心的問(wèn)題。第二,鋼結(jié)構(gòu)框架的穩(wěn)定性計(jì)算。設(shè)計(jì)師需要通過(guò)軟件對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析,結(jié)合軟件計(jì)算結(jié)果依據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行判斷,并根據(jù)工程的實(shí)際情況繪制圖紙,在鋼結(jié)構(gòu)施工中容易出現(xiàn)施工附加荷載應(yīng)力集中的情況,需要設(shè)計(jì)師加以注意。以港珠澳大橋?yàn)槔?,港珠澳大橋在建設(shè)中,相繼攻克了海底深埋沉管隧道、海中人工島快速成島、海上裝配化橋梁、海洋混凝土結(jié)構(gòu)耐久、跨海集群工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等世界級(jí)難題。該工程用鋼量達(dá)到42.5萬(wàn)噸,約為60座埃菲爾鐵塔,是全球范圍內(nèi)首次大規(guī)模使用鋼箱梁的工程。中鐵山橋承建的港珠澳大橋最大標(biāo)段鋼箱梁制造CB01標(biāo),該鋼結(jié)構(gòu)總重約18萬(wàn)噸,可抗16級(jí)臺(tái)風(fēng)、具備抵御8級(jí)地震的能力。另外還有無(wú)熱橋輕鋼結(jié)構(gòu)體系,建筑本身是不節(jié)能的,本技術(shù)應(yīng)用巧妙的特種連接件解決了建筑的冷熱橋問(wèn)題。
(二)加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)
鋼結(jié)構(gòu)材料具有強(qiáng)度高、自重輕,但是耐火性較差的特點(diǎn),雖然鋼材本身并非易燃物品,但是具有導(dǎo)熱的性能,所以設(shè)計(jì)師需要提高鋼結(jié)構(gòu)的防火性能,主要有以下幾種方法:第一,截流法。通過(guò)截?cái)嗷蜃柚篃崃總鬏敚_(dá)到降溫的目的,一般在鋼材表面涂刷一層保護(hù)材料的方法,從而對(duì)鋼材起到保護(hù)作用。第二,疏導(dǎo)法。當(dāng)熱量傳到鋼材時(shí),運(yùn)用充水冷卻保護(hù)的方法,依靠水的蒸發(fā)消耗熱量。例如,廣靈縣河底村在鄉(xiāng)村建設(shè)項(xiàng)目中,率先推廣應(yīng)用綠色環(huán)保節(jié)能鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。在美麗宜居鄉(xiāng)村建設(shè)項(xiàng)目中,率先推廣應(yīng)用綠色環(huán)保節(jié)能鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。提高了住宅的安全性能,并且具有抗震、防臺(tái)風(fēng)、防火、防蟲蟻的特點(diǎn),使房屋可進(jìn)行世代傳承,節(jié)約了時(shí)間和財(cái)富,也保護(hù)了歷史的延續(xù)。其主要使用固體耐火的材料將鋼結(jié)構(gòu)整體包裹起來(lái)。固體耐火材料不但具有不燃性,還有較大的熱容量,使其作為保護(hù)層讓結(jié)構(gòu)構(gòu)件升溫減緩,同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)上部布置自動(dòng)或手動(dòng)噴淋系統(tǒng)。發(fā)生火災(zāi)時(shí),啟動(dòng)噴淋系統(tǒng),進(jìn)而使鋼結(jié)構(gòu)表面形成一層水膜,當(dāng)火焰蔓延到鋼結(jié)構(gòu)表面時(shí),水分蒸發(fā)帶走熱量,延緩鋼結(jié)構(gòu)建筑達(dá)到其界限溫度的時(shí)間,確保在危害來(lái)臨時(shí)最大程度的保護(hù)人民群眾財(cái)產(chǎn)的安全。
(三)注重對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)計(jì)
防腐和隔熱能力是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)是十分必要的,但在實(shí)際操作中,設(shè)計(jì)人員只重視鋼材的強(qiáng)度和承載能力,忽視了防腐和隔熱能力。相關(guān)文件和有關(guān)制度中提到,如果未對(duì)防腐和隔熱能力作出明確規(guī)定,房屋在建成之后就會(huì)因外部環(huán)境的侵蝕,嚴(yán)重縮短使用壽命。所以,有關(guān)單位必須擬定并頒布有關(guān)文件,明確規(guī)定鋼材的抗腐蝕性。同時(shí),要考慮埋入地下的鋼結(jié)構(gòu)部分,使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。除此之外,必須在生產(chǎn)原材料時(shí)做好相應(yīng)的對(duì)鋼材的耐火性測(cè)試,將具體數(shù)據(jù)作為之后預(yù)防措施的重要依據(jù)。
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在當(dāng)前的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目中,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在諸多問(wèn)題有待解決,若想確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠得到有效落實(shí),住建部門則應(yīng)該高度重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。例如,高度重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問(wèn)題,防火性能,充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)等因素,從各個(gè)層面上確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性,進(jìn)而提升鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程領(lǐng)域的整體質(zhì)量。
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