探析钢结构在建筑结构设计中存在的问题

摘 要：钢结构具有很多优点，这些优点使得钢结构在建筑业备受欢迎。 随着建筑造型和功能的多样化，对钢结构设计提出更高的要求，但是钢结构却在建筑建构设计中出现了很多问题。 如何改进钢结构在建筑结构设计中存在的问题一直是业内人士重点研究的课题。

关键词：钢结构 建筑结构设计 问题

中图分类号：TU318文献标识码： A

1 前 言

钢结构虽然在建筑中得到了广泛的应用，但是钢结构设计中却出现了很多问题：①钢结构设计质量不高，钢结构设计的任务相对繁重，而且相关项目的设计费用较高，在一定程度上增加了钢结构设计的难度，而且设计市场没有相关法律的约束和监督，导致钢结构设计质量不高；②设计人员盲目模仿外国设计方案，受种种因素的影响，外国的设计方案并不完全适用，但是设计人员却盲目照搬外国的设计方案；③钢结构设计方案缺乏深度，承接单位和设计单位的分包，在很大程度上降低了设计的深度，甚至有些设计方案不能满足原设计的要求。 这些问题严重制约了钢结构的发展和应用。

2 钢结构概述

近年来，经济的快速发展带动了建筑业的发展，在建筑中钢结构的应用有很多。 钢结构指的是采用钢板进行焊接、热轧、冷弯等方法加工形成的钢型。 轻钢结构和重钢结构是钢结构的两种类型。 轻钢结构在跨度较小的建筑中应用较多，例如货场、仓库、体育馆场、办公楼等，主要特点是自重轻，而且占用的面积相对较小。 重钢结构在跨度较大的建筑中应用较多，例如电子厂房。 相对于钢筋混凝土来说，无论是轻钢结构还是重钢结构，其自重相对较小，在强度、负载、跨度等条件一样的情况下，钢筋混凝土比钢结构重 3 倍。 钢结构虽然在建筑中得到广泛的应用，但是在施工过程中却出现了问题。

3 钢结构在建筑结构设计中存在的问题

3.1 钢结构设计质量不高

钢结构设计的任务相对繁重，而且相关项目的设计费用较高，在一定程度上增加了钢结构设计的难度，所以很多设计人员都不愿意接这类工作。 此外，有些设计单位缺乏钢结构设计的实践经验，往往将钢结构设计进行分包，一旦分包单位设计资质欠缺，就会给钢结构的设计带来安全隐患。 另外，当前的设计市场没有相关法律的约束，也没有相应的监督，导致严重的后果，如工程事故的发生。

3.2 盲目模仿外国设计方案

我国钢结构设计方案首要考虑的问题是经济效益，而外国的设计方案由于具备强大的经济实力的支持，往往不看重经济效益，因此我国的设计人员照搬外国的设计方案是不符合实际情况的。 有些设计人员盲目追求设计的新颖而没有考虑成本问题，最终导致设计方案不合理。

3.3 钢结构设计方案缺乏深度

承接单位和设计单位的分包，在很大程度上降低了设计的深度，甚至有些设计方案不能满足原设计的要求，例如柱脚设计的错误。 埋入式、外包式、外露式是柱脚设计的主要类型，外露式主要在民宅中应用，底板的弹性和塑性变形决定了柱脚的刚度，所以底板出现变形就会造成钢结构的变形，设计人员如果不充分考虑这些问题，不进行内力分析，预留位移角限度值，一旦出现地震灾害时，就很容易破坏柱脚节点，损坏建筑物。

4 钢结构在建筑结构设计中的改进措施

4.1 规范设计管理，加大监督力度

钢结构设计的特殊性，要求相关部门审查承包商和设计单位的资质，比如钢结构构件的质量、钢结构构件制作能力、施工安装能力等。 承包单位一定要有钢结构设计的资质以及钢结构安装资质，并且能在相关规定下，满足建设的要求。

4.2 以实际为出发点进行钢结构设计

我国钢结构设计方案一定要重视经济效益问题，设计人员要充分考虑成本问题，不能盲目模仿外国的设计方案，一切从实际出发，充分考虑建筑的安全性、舒适性和实用性。 例如钢结构的防火设计。 钢结构的优点虽然有很多，但是也有一定的缺陷，主要体现在钢结构受温度的影响太大，因此其防火能力不强，远远不能满足人们的需要。 钢结构受热在 100~250℃时，当升高温度，会增大钢结构的塑性，同时降低钢结构的抗拉强度；当温度升高到 250℃时，会降低钢结构的塑性，但是在一定程度上提高了钢结构的抗拉强度，导致蓝脆现象；温度在 250℃以上时，就会造成徐变现象；一旦温度在 500℃以上时，不仅大程度的降低钢结构的强度，而且会出现塌落的现象，造成一定的经济损失，情节严重的甚至会造成人员伤亡。 因此，设计人员要重视钢结构的防火设计和隔热设计。 在设计之前，设计人员要对建筑场地进行考察，确定建筑的防火等级，然后结合相关的规范要求进行防火设计，提高钢结构的防火能力。 避免发生火灾时钢结构的变形及脱落。 当前，提高钢结构的防火能力的主要方法是将防火涂料涂在钢结构的表面， 使钢的构件的耐火能力得到有效的提高。 主要注意的是，设计人员在做设计时，一定要考虑发生火灾时疏散人员问题，使安全出口和疏散通道的设计合理化。

4.3 重视钢结构深度的设计

4.3.1 钢结构的防腐设计

钢结构不能长时间暴露在空气中，因为钢结构在空气中暴露太久容易被腐蚀，如果钢结构存在侵蚀性物质，并且处在潮湿的环境，会加速钢结构的腐蚀程度。 被腐蚀的钢结构不仅缩小了构建截面，而且导致钢结构的表层出现锈坑，在很大程度上减少了钢结构的使用寿命。 因此，设计人员一定要重视钢结构的腐蚀问题，并且要结合实际的情况，想出最好的解决对策和最佳的设计方案，提高建筑的安全性。 当前，钢结构的防腐设计通常都是将防腐防锈涂料涂在钢结构表面，从而达到保护钢结构的目的。 这样的涂料的主要特点是电阻较大、附着力较好、致密疏水性较强，在很大程度上阻碍了氯离子、氧气和水蒸气的腐蚀，防腐作用效果较好。 按照相关规定，室内的钢结构的涂料层的厚度至少达到 100μm，而在空气中的钢结构或者露天钢结构的涂料层的厚度至少达到 150μm~200μm， 而在地面或者地面以下的钢柱柱脚， 最好采用 C20 混凝土将其包裹，同时涂料层的厚度至少在 50μm 以上。 需要注意的是，如果钢结构处在酸环境中，则需要使用特殊的涂料如氯磺化防酸漆来保护钢结构。

4.3.2 钢结构的抗震设计

近年来，地震灾害的发生率越来越高，我国属于地震多发国，为了确保建筑和人们生命的安全，建筑结构的设计应当重视抗震性能的设计， 设计人员要尽可能提高钢结构的抗震性能，从而提高建筑物的安全性和稳定性。 建筑钢结构的设计，一定要确保钢结构的规正、匀称和简洁，同时连接方法要选择得当。 柱子和屋架之间以及屋面板和屋架之间的连接一定要稳定牢固，确保地震发生时节点的稳定。 另外，位置的选择、支撑形式的选用是否合理都会影响建筑的抗震能力，因此设计人员要慎重考虑这些问题，同时要积极做好抗震措施。 此外，墙和柱之间的拉结要加强，并将高宽比合理调整，使之有效抗震。

5 结束语

针对钢结构在建筑结构设计中存在的问题，改进措施有很多：①要规范设计管理，加大监督力度。 相关部门要审查承包商和设计单位的资质，比如钢结构构件的质量、钢结构构件制作能力、施工安装能力等，并且在相关规定下能满足建设的要求。②要以实际为出发点进行钢结构设计，设计人员要充分考虑成本问题，不能满目模仿外国的设计方案，一切从实际出发，充分考虑建筑的安全性、舒适性和实用性。 ③要重视钢结构设计的深度。 钢结构设计的改进措施不可能完美，需要设计人员和施工人员在不断的实践中总结经验，不断的改进，才能更好的促进钢结构设计的完善。

参考文献：

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