浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题韩自瑞

浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题韩自瑞

韩自瑞

（中国医药集团联合工程有限公司上海分公司，上海200235）

摘要：建筑钢结构在桥梁建设、民用建筑、工业厂房建设中得到了极为广泛的应用，取代了传统的砖混结构，为建筑行业的发展奠定了坚实的基础。但随着建筑钢结构的广泛应用，暴露出越来越多的问题，使人们对建筑钢结构的质量产生了较大的质疑。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑钢结构设计现状及存在问题进行了研究。

关键词：建筑钢结构设计；现状及存在问题

前言

建筑钢结构作为一种新型的建筑技术，逐渐在建筑领域中占据了非常重要的地位，但就目前的情况来看，我国建筑钢结构设计的现状不容乐观，与西方发达国家相比仍存在一定的差距，同时其中也存在很多问题需要加以重视与克服，只有这样才能使钢结构在我国建筑领域发挥更大的优势。

1建筑钢结构设计的现状

目前，随着我国研究人员和设计人员对于建筑钢结构理论知识的深入研究和对国外先进经验的积极借鉴，建筑钢结构设计获得了良好的发展，并应用于各种建筑工程之中，然而，伴随着建筑钢结构投入使用的范围逐渐拓宽，其自身存在的一些问题和不足也得以暴露，进而影响了建筑钢结构设计的内容和过程如建筑钢结构具有较低的耐火性，在建筑钢结构设计时必须予以考虑，并在钢材的关键连接点进行必要的防火处理；再如，与一般建筑材料相比，建筑钢结构具有较高的强度，因此，出于经济效益因素考虑，建筑钢结构设计时常常会采用较薄、截面小的材料然而；另一方面，由于建筑钢结构设计发端于国外，我国相关工作人员的专业性不足，相关设计中常常会存在一些不规范之处，进而影响建筑钢结构设计的整体水平与质量。

2建筑钢结构设计存在问题的特性

2.1建筑钢结构问题的复杂性

建筑钢结构中存在问题的复杂性主要体现在钢结构设计较为复杂，容易出现问题的环节也较多，宏观监控难度较大。即使建筑钢结构出现的问题性质相同，但产生问题的环节与原因也存在较大的差异，加大了问题解决的难度。例如出现焊接裂缝的情况，问题可能出现在焊接裂缝的表面，也可能出现在焊接裂缝的内部，既可能出现在焊接裂缝的金属部分，也可能由于母材受到高温影响发生开裂；裂缝既可能平行焊道，也可能垂直焊道，既可能是受热导致裂缝，也可能是受冷导致裂缝。因此，建筑钢结构问题存在较大的复杂性，需要实际设计施工人员进行详细的分析与核查才能确定。

2.2建筑钢结构问题的严重性

如果建筑钢结构出现了问题，施工人员必须停下目前的施工项目转向问题的处理，由于建筑钢结构问题的复杂性，处理的难度较大，会推延建筑施工项目的工期。如果建筑钢结构出现了不可逆性的问题，只有进行拆除重建，加大了建筑施工成本。如果建筑钢结构出现的问题没有及时被发现，甚至会导致建筑垮塌，造成重大的人员伤亡事故，严重威胁了施工作业人员的生命财产安全。

2.3建筑钢结构问题的可变性

建筑钢结构出现的问题会随着建筑施工的进程而产生变化，从细微到不可发现的裂缝逐步变成巨大的裂缝。例如钢构件的焊接缝隙原本是可以忽略不计的，但是由于受到应力的作用，使焊缝逐渐扩大形成裂缝；钢构件如果长期处于高强度的负荷下，容易发生弯曲、变形，产生重大安全隐患，威胁了社会公众群体的人身安全，也容易产生负面的社会影响。

2.4建筑钢结构问题的频发性

建筑钢结构容易出现问题的环节较多，宏观监控难度较大，因此，建筑钢结构在现有的施工技术支持下，出现问题的频率较高，主要体现在日常施工中的事故频发上。

3建筑钢结构设计存在的问题及对策

3.1设计缺乏深度

根据我国建设部有关规定，建筑钢结构的设计应由设计单位完成，然而，一些设计单位不仅具有较低的设计水平，同时经验缺乏，使得建筑钢结构的设计质量下降对于许多建筑钢结构设计，承担任务的设计人员中包含很多刚刚毕业的年轻人，其不仅理论知识不成熟，且实践经验不足，忽略对重要方法、技术的综合分析和研究，盲目的依照书本教材，照抄照搬，其目的仅仅是为了完成任务，而并不深入考虑其设计作品的效果和质量，自然，其设计作品自然缺乏足够的深度；同时，一些建筑钢结构设计图过于简单，仅仅只是一种方案设计或初步的、基础的设计，他们并不会根据实际情况设计其中的重要节点，不会细致评估其是否安全稳定、经济合理及可操作性等，而是一律采取全焊接形式或全铸钢形式，或将本该属于设计方案中的其他重要部分都交给加工企业，如具体的钢结构各节点设置图、各支座详细图等然而，当设计图转至加工企业时，由于他们缺乏相应的计算设施，设计图又可能会承包给别人，承包企业专业知识、设备和能力的不足都可能导致其最后形成的设计图或施工图偏离实际情况和实际要求，为建筑的整体质量和安全运行埋下隐患针对这一情况，建筑钢结构设计单位必须重视相关人员的招聘、培训和考核，不断增进其专业能力和素质，同时严格要求，结构图的设计必须达到一定的设计深度，从而避免职能混淆、作品低劣等情况。

3.2设计偏向于传统和保守

对于一些较复杂或新颖的建筑项目，设计人员缺乏经验与信心，同时为了达到较高的标准和质量，其设计难以突破、更大的偏向于传统和保守，甚至随意增强安全性能和相关系数，如缺乏与具体实际情况的结合，降低钢杆的应力比，始终采取同一等级的钢材和钢材的焊缝，任意的取消焊接的残余应力等，这不仅使得建筑钢结构的构件繁杂、数目增多，也使得工程的成本不断提高针对这一情况，设计单位应加强对自身设计人员的专业考核，熟悉其能力和经验范围，进而将建筑钢结构设计任务的难度和设计人员紧密结合，避免其难以胜任的现象发生。

3.3相关物理问题

众所周知，钢材的导热性能较强，其应用于建筑工程时，要想使得建筑房屋的内外都获得较好的保温效果，进行建筑钢结构设计时就必须综合考虑，评估建筑房屋外围表面的可吸收热量的最大值，因为热量可通过建筑房屋外围传递至建筑内部，也可透过建筑窗户传递至建筑室内，同时，良好的设置并保证建筑室内表面的热量吸收程度，也可促进房屋产生较好的保暖效果此外，建筑钢材具有较强的声音反射性能，在对音乐馆等建筑进行设计时，应全面分析钢材的类型、强度、吸声性能等，进而最大程度的控制噪音干扰。

4钢结构设计中应该注意的问题

4.1钢结构的选型和布置

钢结构高层建筑一般分为四类，一般情况下是不同的，根据他们的侧向力来划分。钢结构设计在实际工作中，主要是概念设计，施工条件如负载能力、功能、制造和安装、使用的材料和其他因素的影响应加以考虑，选择对地震或火灾阻力良好的现实架构。而且实际上通过研究细节、力学对比钢的结构优势。此外，应根据系统配置钢的特点和使用情况，综合考虑的具体性质。在正常情况下，这是必要的，以确保该钢的结构刚度，而且确保对钢结构的受力均匀分布，也尽量减少建筑物的扭转影响，以确保强度层的横向力抵制。在施工时间上要满足不同的功能和建筑要求。

4.2钢结构建筑的抗火设计

尽管钢是由一种非燃烧的材料制成，但在高温下，因为高的热膨胀系数，会造成变形，故虽然钢具有良好的热导率和电阻，还会导致火灾的蔓延。有些钢在600℃的高温时，钢的强度基本上失去了，在火灾中变得很脆弱。高层建筑更有可能导致火灾，且高层建筑火灾较难控制。因此，高层建筑耐火钢的设计是非常重要的。目前，中国的高层建筑钢结构的耐火设计是比较落后的，很多设计不考虑高温、钢的变形和应力，同时也没有考虑各个组成部分之间相互作用的影响。整体抗火设计基于组件级别，是在建筑防火设计的基础上确定的要求。

4.3钢结构设计要重视技术标准和规范

在钢结构的设计，注意做到以先进的技术，经济合理，确保质量，使技术人员应重视学习技术标准和规范，并深入理解和贯彻，形成遵循严格的标准和规范的工作习惯。现在结构钢设计计算和绘图过分依赖电脑，缺乏实践能力的培养。因此，在实践中，应注意切实抓好钢结构所有的设计工作。钢结构设计应注意钢材、连接材料和焊接材料、应用标准，了解相关规定，合理选用材料和质量要求。

5结语

随着建筑市场的不断发展和壮大，人们对建筑工程的施工质量提出了越来越高的要求。然而建筑钢结构设计水平的高低直接影响着建筑工程的施工质量。因此，加强建筑工程钢结构的设计水平，对于提高施工的效率，加快施工工程的进度，促进建筑行业的发展以及社会主义现代化的发展进程具有十分重要的意义。

参考文献：

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[2]王微．浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题[J]．黑龙江科技信息，2013（21）

[3]祝耀林，程碧钱，何邦洲．浅析现代钢结构建筑设计[J]．民营科技，2009（08）