钢结构在建筑结构设计中存在的问题及解决措施梁超群

钢结构在建筑结构设计中存在的问题及解决措施梁超群

梁超群

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司广西柳州545001

摘要：随着时代的发展，为了满足经济发展的要求，传统的建筑方案已经无法满足时代的发展。近年来钢结构建造技术不断的完善，钢结构建已经成为了当前工业建筑、基础人文设施建设的重要保证。

关键词：钢结构；建筑结构设计；问题；解决措施

1建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析

在当今的建筑行业之中，所谓钢结构，通过将各类钢板进行科学焊接、热轧等加工，让钢板形成施工所需钢型。建筑钢结构主要分为2种，分别是轻钢与重钢，其中，轻钢的自重小，占地面积也特别小，主要应用在跨度比较小的建筑工程当中。与轻钢相比，重钢自重较大，虽然重钢自重比轻钢大，但是，和常规的钢筋混凝土结构相比较来说，其优势特别显著，重点被应用在跨度特别大的建筑工程项目当中。钢结构设计作为建筑结构设计的重中之重，不仅对建筑项目的质量有影响，而且影响着我国建筑行业的发展方向。钢结构设计与钢结构制造业紧密相连，故加强建筑结构设计钢结构设计特别关键。从建筑结构设计角度来考虑，该类设计不仅需要设计人员具备良好的空间想象能力，而且其专业技能要过关。与混凝土结构设计相比，钢结构设计难度比较大，设计者要具备多年工作经验，遵守国家设计规范进行设计，并结合建筑工程项目的具体施工工况，明确钢结构设计重点，在提升钢结构设计质量的同时，减少钢材损耗。

2钢结构在建筑结构设计中存在的问题

2.1钢结构设计方案不合理

我国钢结构设计起步较晚，在很多时候使用的都是国外钢结构设计方案，而没有考虑到我国的现实实际，造成了钢结构设计中很多不科学、不合理的地方，耗费了大量人力和财力。例如，在钢结构设计中较为先进的美国就与我国国情不同，其钢结构设计对于地震和风荷载的设计与我国规范不尽相同，如果照搬其方案，就会产生建筑物很多不合理问题，造成资源浪费。

2.2腐蚀性问题

钢结构本身缺乏一定的抗腐蚀性，尤其是处在阴暗潮湿的环境中，假如该结构是处于具有侵蚀性的环境当中，那么，钢结构会很快在短时间内发生锈蚀，这样在一定程度上就严重影响了其承载力的变化，据调查结果显示，之所以钢屋架倒塌事故频繁发生，是因为在诸多的事故中都是因为钢被腐蚀的过度严重，并且长期没有得到维修所致的。

2.3钢结构稳定性问题

若钢结构出现失稳现象，建筑工程项目会出现严重的坍塌，引发大规模的工程事故，究其原因，主要是因为钢结构设计者在实际的设计工作当中，没有充分考虑钢结构的支撑作用。如果钢结构吊装位置不合理，网架与桁架当中的各个杆件受力不均匀，特别容易引发严重的结构失稳现象。钢结构在设计、使用的过程当中，存在一定的稳定性问题，设计人员与钢结构施工者经过认真协调，并提前制定好针对性较强的失稳防范对策，能够保证建筑钢结构更为安全。

3钢结构在建筑结构设计中问题的解决措施

3.1静力平衡法

静态平衡法和中性平衡法简称平衡法。它们是求解钢结构稳定极限荷载的重要方法。对于具有平衡分岔点的弹性稳定问题，分岔点有两个相似的平衡状态，也就是发生微笑变形结构平衡状态和原结构状态。平衡法是根据结构微笑变形后的应力状态，建立了求解分岔屈曲荷载的平衡方程，在大多数情况下，可以得到多个解。而分岔屈曲荷载是要取其中最小的解。然而，在具体工程的结构中，通常，只要得到结构的屈曲荷载就行。虽然无法准确判断钢结构平衡状态的稳定性，然而，当外部荷载达到一定程度时，平衡法可以确定弹性结构体系平衡路径分岔点对应的临界荷载。

3.2钢结构抗震设计

彻底了解钢结构之间的稳定性关系可以保证钢结构稳定性的设计，因此应该注意钢结构的抗震结构。在设计钢结构时，钢结构应尽可能简单和正确。连接钢构件时，应根据实际情况进行某些操作。为了使屋顶框架和屋顶板之间的连接，屋顶梁和柱足够稳定以改善钢结构的抗震性，可以提高建筑物的安全性能。此外，钢结构的抗震强度还取决于所选择的支撑形式和位置，因此在设计中应考虑这些因素，以减少这些因素对钢结构抗震性的影响。

3.3在进行钢结构设计时，要充分考虑防腐问题

在钢结构的实际应用过程里，为了能够确保建筑物的整体美观度，有的施工人员可能会采取相应的喷射的措施。但是，因为铝和锌都含有一定的化学物质，所以腐蚀性相对较强，在进行喷抹过程中，必然会使相应的钢结构遭受一定的破坏，因此为了能够达到防腐的目的，可以在相应的钢结构周围喷涂防腐结构，这样就能确保钢铁不被腐蚀。

3.4加强钢结构的防护性设计

钢结构的防护性设计主要根据腐蚀的原理进行防腐设计，刚结构的防腐蚀处理可以有以下两个方面进行设计：一是设计阶段的原材料选择直接选用耐候钢，这样可以在根源上加强钢结构的防护性能；二是在设计阶段明确钢结构表面要进行热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行表面处理。同时在钢结构设计中可以增加缺陷责任期处理设计，要求在钢结构采用涂层法进行维护处理。对于明显环境恶劣暴露部位的钢结构，设计阶段可以进行极阴设计，使钢结构能够得到保护。这样可以在设计阶段就能够加强钢结构的防护性能。

3.5科学选择焊缝等级，加强施工节点工艺设计

在钢结构建筑的结构设计中，根据结构设计方案与建筑工程项目施工建设要求，进行建筑结构材料的科学选择，确保材料质量、性能能够满足实际需求。并在此基础上，根据钢材性能进行焊缝等级的科学选择，从而确定焊缝施工标准，进行焊缝工艺技术的优化，以提升焊缝质量。与此同时，根据钢结构体系、钢结构布局情况，做好施工节点设计工作，确保节点位置、节点连接方式的科学与合理。此外，在钢结构建筑的结构设计中，也应注重其他因素，如结构锈蚀、材料腐蚀等对建筑整体稳定性、安全性、耐久性的影响。加强钢结构防腐、防火设计，通过科学选用防腐材料与方法，提升结构设计质量。

3.6重视钢结构构件的设计

在钢结构建筑设计中，构件设计是设计重点，要确保钢材的合理性，基于施工的技术标准，选择合适的材料，为了使施工顺利进行，在设计钢结构主体部分时，通常选取一种材质的材料。除此之外，为了节约施工成本，也可以综合选择施工材料，只要施工材料符合相关的技术标准就行。在选择材料时，必须保证钢材的强度大于Q345的标准。现阶段，在施工过程中，钢结构设计软件的功能得到优化和升级，可以对截面进行处理和验算，整体优化钢结构截面，对设计过程进行了简化处理，因此，设计人员只需要在软件处理的基础上进行微调就行。

3.7防火设计要点

在当前的建筑工程中，关于钢结构的防火设计要严格根据施工项目的防火等级、防护种类的要求以及防火的具体情况作出针对性的防火设计和材料选择。尤其对防火材料的选择，要求选择较涂层厚并且粘结强度较大的材料，进而确保钢结构的整体防火指数和防火功能。而在钢结构的防火材料选择中，如果厚型的材料仍然不能达到防火标准，此时可以选择薄型的耐火材料，尤其要做好吊顶设计中的压板材料的防火处理和防锈处理。防火标准和防护等级是确定钢结构防火设计方案的两大依据，能够确保钢结构设计中对防火水平的提高。钢结构设计要以稳定的对称布置为好，减少结构扭转，以上下贯通方式保证钢结构设计中的刚度连贯性和稳定性。L型或T型的钢结构设计是保证钢结构有效发挥作用的两种形式，钢结构最好位置是处于结构外围，这样能更好地增强建筑构造的抗扭曲和变形效果。

3.8提升钢结构的稳定性

为了保证建筑钢结构的可靠性、稳定性得到双重提升，设计者要严格遵守有关规定与条例进行设计，避免钢结构出现大规模失稳现象。例如，在进行框架柱稳定性计算时，设计者需要选取合理的稳定参数。稳定参数选取完毕后，经过全面的计算，方可确定最终的钢结构设计方案。建筑结构设计当中的钢结构设计关联性较强，一旦某个环节出现差错，建筑工程的稳定性会立即下降，对工程项目中的其他构件安装产生较大影响。所以，钢结构设计人员要结合结构的受力情况、结构特征，在满足国家相关规定的基础之上，进行合理的设计。当然，钢结构设计者还要与施工单位沟通，结合施工单位提出的异议，在重点部位进行有效的优化，保证钢结构设计水平得到全面提升，推动建筑行业的绿色发展。

结语

综上可知，当下钢结构建筑在我国的建筑使用率越来越高，这种建筑的方案不仅减轻了对环境的危害以及对资源的损耗，还能最大程度的满足人们的需求，虽然当下该项技术还存在着一些问题，但我相信在不久的将来该项技术一定会推动我国的发展。

参考文献

[1]赵建英.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(3):2449-2450.

[2]董翠娟.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].建筑工程技术与设计,2017,(13):1290-1290.

[3]唐道刚.探讨钢结构优点与建筑钢结构设计与实现[J].建筑工程技术与设计,2017,(5):449-450.