钢结构建筑在结构设计中存在的问题分析

钢结构建筑在结构设计中存在的问题分析

袁纪炎

中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海 市 200135

摘要：结构设计是建筑工程项目设计中的重要内容，设计的科学性、合理性、准确性对建筑工程项目及其建设施工的稳定性、安全性、可靠性与耐久性存在直接影响。因此，加强建筑结构设计至关重要。基于此，本文以钢结构建筑为研究对象，就钢结构建筑结构设计中存在的常见问题进行了简要分析，并联系工程实例，基于结构设计方案分析，落实结构设计优化对策，以供参考。

关键词：钢结构；建筑设计；结构设计

引言

从西汉时期的铁索桥到20世纪初的京张铁路桥，钢铁材料在我国建筑中的发展使用是十分漫长的。20世纪中后期世界上逐渐兴起的大跨度结构建筑、高层建筑、超高层建筑使得钢结构的使用进入飞速发展时期，人们逐渐认识到钢材的性能适应现代建筑的发展要求，这种环保型材料开始应用于现代高层、超高层建筑中。

1 房屋建筑结构

对于房屋建筑而言，房屋建筑结构设计是一项前置工作，其主要功能体现于房屋建筑的结构规划，通过合理的规划，能够确保房屋建筑的安全性、功能性、实用性、舒适性等等，以此来满足人们对房屋的需求。此外，基于建筑的建设目的不同，该建筑还可能需要包含部分特殊材料与技术，如此就进一步加大了房屋建筑结构设计的复杂程度。为了确保房屋建筑的质量，通常房屋建筑在正式建设之前，需要预先对结构进行设计，在确认设计方案之后才能进行施工。从理论上来说合理的房屋建筑结构设计，能够有效提高建筑的质量，并实现建设的目的。但有的房屋建筑结构设计中，在设计方案、实施设计方案两个方面，均存在一定的不足，极大地影响了房屋建筑的质量。

2 钢结构建筑在结构设计中存在的问题

钢结构建筑作为以钢制材料为主要结构材料的新型建筑体系，以其抗震性能好、现场施工简便、稳定性强、经济效益高、节约环保等优势在房地产行业、建筑行业等领域得到广泛应用，成为高层、超高层建筑主流工艺。但由于我国钢结构建筑研究起步较晚，在结构设计中仍存在诸多问题，有待进一步改善。基于工作经验归纳与总结，钢结构建筑在结构设计中较为常见的问题主要有以下几点：

2.1结构节点设计问题

节点设计是钢结构建筑结构设计中的主要内容，节点设计的合理与科学，能够有效提升钢结构建筑结构稳定性、牢固性，确保钢结构建筑在抗震方面优势的有效发挥。但在实际设计过程中，节点设计不合理问题普遍存在。追其原因：①结构设计人员专业知识与经验不足，并未根据钢结构建筑实际要求与现场施工条件，进行综合分析，是结构分析模型中的阶段设计与实际不相符，影响结构整体稳定性、安全性[1]。②在节点设计过程中，所设计的节点形式，所选用的节点连接方式不科学，无法达到结构稳定性、牢固性要求，影响结构整体质量。

2.2结构焊接设计问题

钢结构建筑施工建设过程中，涉及到焊接内容相对较多，因此焊接工艺选用的科学与合理，对钢结构建筑结构安全与可靠存在直接影响。这就需要相关工作人员能够立足实际情况，结合建筑结构受力情况、钢材焊接性能，确定焊接等级。并在设计中，明确焊接工序、焊接控制变量、焊接质量检验方法，为结构焊接施工提供有益指导，确保焊接质量符合建筑项目建设要求。但在结构设计中，由于存在图纸套用、设计审核形式化、设计程度不足等现象，易出现焊接等级选择不科学，焊接方案不合理问题，引发结构变形、坍塌等故障的产生。

2.3结构稳定加固问题

结构稳定与牢固是钢结构建筑结构设计的重要指标。随着近些年钢结构建筑结构设计理论与实践研究的不断完善，钢结构构件稳定性参数、钢结构稳定性设计规范等相对成熟。但由于影响结构稳定性的因素相对较多，包括施工因素、地质条件因素、气候条件因素、材料因素等，需工作人员注重实践经验积累，立足钢结构建筑建设要求，进行综合分析，并在不断创新与优化中，优化加固技术，提升钢结构局部与整体稳定性性。目前，部分工作人员由于工程经验有限，在结构设计中过度追求标准，存在设计保守（激进）现象，不利于结构稳定性的提升，且易增加钢结构建筑投资金额，不利于企业经济效益与社会效益的提升。

3 建筑结构设计中钢结构的设计策略

3.1钢结构加固设计

在进行钢结构加固设计的时候需要合理考虑荷载、钢结构承受力以及节点性质，需要在这个基础上不断调整钢结构附加杆件的承受力。另外，还需要同时扩大钢结构整体受力的极限值，充分考虑空间钢结构协同工作的性质，做好加固设计，使其能够进一步增加整体的刚度，进行标准化验算。如果有需要增加刚度，目前主要是增加支撑点和结构刚度，或者进一步调整结构的自振频率等，从而能够改善钢结构整体的刚度和承载能力，进一步提高整体的稳定性。在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，确保钢结构整体的水平抗力达到要求，降低整体的负荷，增加整体的结构刚度。

3.2构件设计及节点设计

为实现钢结构设计的优化，必须针对构件截面优化及验算，以缩减钢结构成本，对比较复杂的钢结构，需要做好各构件截面的验算工作，特别是做好节点模块的设计工作，这是钢结构设计工作的关键点。在这个过程中，需要进行等强设计及实际受力状况的分析。在设计过程中，其主要的板块包括焊接、梁腹板及翼缘等。节点施工过程中，需要做好现场焊接的施工及检查工作，做好螺栓的安装紧固工作，实现各项安装程序的协调，严格按照设计图展开施工。

3.3钢结构腐蚀问题的探讨

钢结构的耐腐蚀问题是结构设计人员需要重点关注的。在设计钢结构时，设计人员要根据具体情况采用适宜的防腐蚀措施，增强钢结构的耐腐蚀能力。为了有效解决钢结构的腐蚀问题，可以在钢结构上涂抹具有防腐蚀能力的材料，给钢结构添加防腐蚀的防护层，增强钢结构的耐腐蚀能力。保护涂层具有良好的附着力，有利于解决钢结构的腐蚀问题。如今解决钢结构的腐蚀主要方式是涂装防锈漆，根据建筑工程的具体情况和施工要求进行，同时需要充分考虑防腐设计的保养以及维护方法，从而能够对涂装进行选择半永久性和永久性。

3.4防火设计要点

对于建筑工程中的钢结构防火设计而言，必然要选择耐火性和防火等级较高材料。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。

4 结论

结构设计质量是保证钢结构建筑质量与使用安全的前提与基础。面对日渐增多的钢结构建筑工程项目，建筑企业以及相关工作人员应不断提升钢结构建筑结构设计能力，掌握钢结构建筑结构设计中存在的问题，并遵循安全、合理、科学、经济等原则，采取行之有效的措施与方法进行结构优化，以提升结构设计质量，为钢结构建筑可持续竞争发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]张宏亮，孙耀胜.高层结构设计中存在的问题及设计方法[J].工程建设与设计，2019（05）：32-33+36.

[1]李喃．浅议建筑钢结构的稳定性设计［J］．四川水泥，2017(1):

87+143．