钢结构建筑在设计中的应注意的问题

钢结构建筑在设计中的应注意的问题

武琪

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摘要：在我国建筑工程中设计是主要工作，建筑空间集约化和施工高效环保是建筑行业的总体发展目标。在此背景下，建筑钢结构得到了较快发展。建筑钢结构在工业厂房、公共建筑以及民用住宅小区等方面都具有较广的应用。相比传统钢筋混凝土建筑结构来说，建筑钢结构不仅具有较高的抗震能力、较低的成本还具有较好的外观优势。此外，建筑钢结构的大部分结构建造环节都在预制场加工完成，在建筑施工现场主要是吊装和装配工作，不仅提高了施工效率还达到了环保要求。但随着建筑使用需求的不断增加，建筑钢结构设计暴露出一些问题，这些问题对建筑钢结构设计的可持续发展有一定制约作用。基于此，本文针对具体问题开展深入分析研判，并提出了解决问题的具体措施，对建筑钢结构的发展具有一定的积极促进作用。

关键词:钢结构；设计；问题；策略；设计要点

引言

中国现代化建设步伐加快，建筑业迎来了新的发展机遇，呈现一派繁荣景象。当前人们对于居住条件提出更高的要求，除了满足使用需要之外，还要提高建筑物的安全度。长期以来建筑工程施工采用混凝土结构，导致整体压力大而且污染环境，随着绿色发展战略提出，钢结构施工技术得以应用，本文的研究中，基于钢结构的基本介绍，明确钢结构建筑施工技术要点，提出控制钢结构建筑施工质量的有效措施。通过充分发挥钢结构建筑优势，使建筑符合绿色发展要求。

1钢结构概述

钢材强度高，在满足稳定的前提下，钢构件截面要比其他材料要小，大幅减少了构件占据空间的体积，提高空间利于率。随着钢产量不断增加，材料成本降低，钢结构在建筑工程中使用逐渐扩大。由于其可实现工厂化，统一标准化施工，不仅缩短施工时间，同时钢结构生产工厂化标准化技术的发展，对建筑业的技术改进起到了推波助澜的作用。与其他材料相比，钢结构有独特优势。首先，钢材的强度和强重比高、塑性和韧性好。钢材在受力状态下，当其内部应力超过允许应力时，不会因发生突然断裂，还可以继续抵抗外部荷载。这种在受到外力作用虽然产生较大变形但不发生断裂的性质，对结构的抗震性能提高十分有利。可以避免因突如其来的地震力而使结构发生整体垮塌。有利于减小地震力带来的结构破坏，减少人员伤亡和降低经济损失。其次，钢材质地均匀，更符合材料的计算假定条件，在进行钢构件和结构设计时，能使计算模型的内力情况与实际相吻合而清楚各构件的实际受力情况，即安全又经济。第三，钢结构实行工厂标准化生产，产品质量好，施工现场安装，不仅施工效率得到提升，而且施工质量得到保证。因此，钢结构满足设计人员更高的建筑需求。

2高层建筑钢结构的优点

高层建筑钢结构在结构设计方面、施工方面以及使用方面都具有较大优势。其优点主要有以下几方面：第一，建筑钢结构可以弥补传统钢筋混凝土建筑结构的不足，它易于分割的优势更是大大提高了施工效率。第二，建筑钢结构施工中会用到轻质墙板等绿色环保材料，可以充分降低不可再生能源的消耗。第三，钢结构建造使用的型钢型号基本都是国标型号，可以有效实现技术集成化，进一步提高了建筑钢结构建造设计水平和实用性能。第四，钢构材料的工业集成化程度高，同时也是一种可再生材料，满足建筑节能环保的基本要求。第五，建筑钢结构整体质量较轻，可以减少地基处理的投入费用。第六，建筑钢结构具有较好的经济效益和社会效益。

3钢结构建筑应注意的问题

3.1提高钢结构的消防设计

耐火性差是钢材作为建筑材料用于工程中的缺点特征之一，温度对钢材力学性能的影响非常明显。钢材虽然作为建筑材料在材料可燃性划分中属于不燃材料，但是当钢材处于高温环境下时，其材料的力学性能会随着温度升高而降低，如屈服强度、弹性模量等。在所受温度达到550℃左右时，钢材力学性能降低幅度更为明显。一般在15min左右结构就会丧失承载能力而发生结构垮塌。国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明，火灾发生后，20min已经是钢结构的承载极限。如何在火灾发生时延长结构的耐火时间，并在有限的时间内减少人员的伤亡成为消防设计的关键。具体控制要点如下：(1)通过建筑物的重要性确定火灾危险类别，正确选定结构的耐火等级；(2)根据耐火等级编制合理的火灾防护方案；(3)按建筑的使用功能和规模划分防火区间；(4)根据各防火区间面积和人员流动情况确定疏散通道；(5)合理布置消防设施。

3.2钢结构抗火抗腐蚀设计策略

在全面提升优化建筑钢结构设计的同时，要对建筑防腐蚀防火设计给予重点关注，保证钢结构建筑防火设计和防腐蚀设计满足相应的等级。建筑设计人员在选择钢结构表面耐火涂层时，要选择燃点较高的涂层材料，有效提升钢结构建筑的防火性能。在提升钢结构建筑防火性能的同时，也要采取积极有效的措施提升建筑钢结构的防腐蚀能力。钢结构的腐蚀过程并不是一蹴而就的，而是长年累月的作用过程，虽然钢结构腐蚀过程缓慢，但是其对建筑钢结构的危害较大。而建筑钢结构的防腐策略也侧重在防腐蚀涂料的选择上。为了更好地消除钢结构材料被腐蚀的风险，可在建筑钢结构材料表面覆盖防腐性能较好的涂层。此外，钢结构材料在经过防火设计和反腐蚀设计处理后，还需要控制钢结构表面没有焊渣残留、没有油渍残留以及钢毛刺等，而且钢结构设计中还要提出残存污渍的处理措施。

3.3对钢结构变形合理控制

钢结构建筑施工过程中，会有不规则结构存在，如果不能采用科学有效的处理措施，施工的时候会出现变形问题。在变形非常严重的情况下，质量缺陷问题就会存在，还会留下安全隐患。所以，将相应的施工预变形技术引入，能够有效解决这些问题，建筑钢结构整体性能提高，建筑结构有较高的安全稳定性，施工质量有保证。比如，技术人员对于建筑工程的使用性能、工程进度、安全指标以及质量要求要充分考虑，对于钢结构构件的长度进行调整，或者预留钢梁拱以及混凝土后浇带的设置，使得施工顺利展开并按期完成任务。考虑钢结构会产生变形、沉降以及压缩等问题，对整体结构造成不良影响，在施工的过程中，就要合理应用预变形控制技术，发挥其优势。通过采用模拟的方式对数据进行预测并详细分析，对可能产生的变形问题提前处理，有效规避施工风险。

3.4钢结构框架剪力墙的节点设计

钢结构节点位置的设计形式通常有焊接和螺栓连接两种形式。高层钢结构建筑的梁体和柱体节点焊接形式通常采用诸如翼缘坡口焊等高强度焊机模式，其焊接质量不低于二级。对于钢结构H形钢梁和建筑结构钢腹板的焊接形式可以采用角焊的焊接形式。而对于钢结构建筑中使用的方钢管（厚度＜16mm）的焊接可以采用熔嘴电渣焊焊接形式。高层钢结构建筑结构梁和结构柱节点处的梁腹板的连接通常采用螺栓连接，螺栓连接的设计采用的是高强度摩擦性螺栓，每个螺栓抗剪承载力设计值与摩擦面的个数和摩擦面的抗滑移系数相关，钢结构梁体和柱体的节点采用双剪连接模式，所谓双剪连接模式就是两个摩擦面共同作用。

结语

建筑行业迅猛发展给建筑钢结构设计带来较大机遇的同时，也给建筑钢结构设计带来了较大挑战。钢结构设计人员需要对设计过程中出现的问题进行科学合理的分析，在分析结果的基础上，采取行之有效的解决措施。此外，钢结构建筑设计所涉及的知识体系更新较快，所以相关从业人员要不断学习理论知识，并将理论知识与实践经验相结合，将钢结构设计的优势发挥到极致，有效提升工程建设的整体质量。

参考文献

[1]曾宪伟.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨[J].中国建筑金属结构,2022(1):102-103.

[2]郑超毅.钢结构设计在房屋设计中的重要性与策略探讨[J].中国建筑装饰装修,2021(10):126-127.