淺談多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計
關鍵詞：多層輕鋼框架結構；優(yōu)化設計；理念；方法
一、多層輕鋼框架結構的特點
近年來，我國建筑行業(yè)整體發(fā)展步伐較快，已經初步形成了具有中國特色的建筑設計理念、技術模式與監(jiān)管機制，正逐步實現(xiàn)與世界先進建筑領域的接軌與融合。目前，我國建筑結構設計呈現(xiàn)了多元化的發(fā)展趨勢，針對不同的布局情況與功能需要，建筑工程項目分別采取不同的結構模式。[1]我國現(xiàn)在主要應用的建筑結構有鋼筋混凝土結構、網(wǎng)架結構、鋼結構、多層輕鋼框架結構等多種形式，每一種結構都具有其獨特的優(yōu)勢與特點。其中多層輕鋼框架結構為最近幾年才得到廣泛應用的建筑結構之一，具有極大的適用性與發(fā)展空間。
目前，多層輕鋼框架結構是國內外應用和發(fā)展速度最快的輕型結構形式之一，在住宅、辦公樓、旅館等多層建筑中得到了廣泛的應用，并且逐步形成了工業(yè)化生產的新型模式，能夠全面滿足各國建筑行業(yè)的用量與功能需求。多層輕鋼框架結構的特點主要體現(xiàn)在：地震作用小、自重輕、基礎簡單、建筑表現(xiàn)力強、整體效果美觀、設計理念新穎、節(jié)省鋼材等方面，完全符合現(xiàn)代建筑行業(yè)的時代發(fā)展需求，以及建筑工程項目的具體設計要求。[2]如此諸多優(yōu)越性能，使得多層輕鋼框架結構的發(fā)展前景極為廣闊，很有可能成為未來建筑行業(yè)的主要建筑結構。同時，隨著多層輕鋼框架結構研發(fā)與探索工作的不斷深入，對于荷載作用下的靜力性能研究也取得了令人滿意的成果，但是對于其動力特性和抗震性能的研究工作仍需及一步強化。
二、多層輕鋼框架結構設計中存在的問題
多層輕鋼框架結構是一種新型的建筑結構，我國建筑行業(yè)正式應用多層輕鋼框架結構的時間也比較短，尚未完全掌握結構設計的重點與難點，設計工作中的弊端與問題也就逐漸暴露出來，這些問題都是需要設計單位和設計人員高度重視的，并及時尋求有效、科學、合理的解決方案與具體措施。目前，在我國多層輕鋼框架結構設計中存在的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）、設計理念不完善
在世界建筑行業(yè)發(fā)展歷程中，最初各國建筑結構設計普遍采用容許應力的理念，后來又逐漸出現(xiàn)了破損階段計算的理念方法。20世紀50年代中期，美國建筑學家首先提出了極限狀態(tài)的設計理念，并且取得了較為理想的實際效果，進而在全世界范圍內得到了廣泛的推廣與應用。[3]建筑結構極限狀態(tài)設計理念的發(fā)展與完善，在世界建筑史中占據(jù)十分重要的地位。目前，我國多層輕鋼框架結構設計中，普遍采用了以極限狀態(tài)設計理念為基礎的設計模式。近年來，通過國內建筑行業(yè)專家、學者，以及各高等學府建筑專業(yè)人士的不懈努力與鉆研，極限狀態(tài)設計理念逐步實現(xiàn)向更完善、更科學的方向發(fā)展。[4]但是隨著建筑科學技術的創(chuàng)新發(fā)展和電子計算機的普遍應用，多層輕鋼框架結構的設計理念也需要注入更多的科技元素與技術元素，否則難以實現(xiàn)多層輕鋼框架結構設計工作的科學發(fā)展需求，甚至有可能阻礙我國建筑行業(yè)整體設計理念的全面發(fā)展和進步。
�。�2）、結構強度設計仍需加強
多層輕鋼框架結構主要由各類輕型鋼材組成，輕型鋼材的自重較小、自身強度性能較差，多層輕鋼框架結構的強度主要取決于輕型鋼材的強度，因此，在建筑結構設計中一定要加強強度的設計，并且力爭以科學的措施與方法提升結構的整體強度。多層輕鋼框架結構設計中，設計人員一定要注意對于結構模式，以及材料品牌、型號的確定，以保障建筑結構施工工作的順利進行和完成。[5]目前，在國內建筑材料市場中不同品牌的輕型鋼材價格會有很大的差異，這與鋼材的質量有很大關系的。多層輕鋼框架結構是建筑物的整體框架，其強度設計是否符合國家相關質量標準，將直接關系到建筑物的使用年限與抗震性能等多方面的問題，必須引起工程設計人員的高度重視。
�。�3）、缺乏對于設計圖紙的全面審核
在國內多層輕鋼框架結構設計工作中，由于設計單位普遍受到任務重、人手不足、審核機制不健全等原因的影響和限制，往往缺乏對于設計圖紙的全面審核，這個問題是急需得到解決與改善的，否則很有可能影響到建筑結構的施工環(huán)節(jié)。對于多層輕鋼框架結構設計圖紙的全面審核是保障施工活動順利進行的主要依據(jù)，也是建筑工程項目質量與進度保證的先決條件之一，因此，建筑工程設計單位必須逐步重視對于設計圖紙的全面審核，以確保設計圖紙的科學性與可操作性達到實際需求，嚴格保障多層輕鋼框架結構施工工作的順利進行。[6]多層輕鋼框架結構設計圖紙普遍較為復雜，其所涉及的內容也相對較多，設計人員要在熟悉工程項目整體建設目標的基礎上，對建筑結構設計圖紙做全面的審核，并將審核結果上報相關工程技術管理部門，請其進行復審，待復審也通過后，方可允許施工單位組織施工。如果多層輕鋼框架結構設計中忽略了對于圖紙的審核，必然會影響到多層輕鋼框架結構施工的進度與質量，甚至有可能危及到整個工程建設項目的施工。
�。�4）、結構抗震性能設計不足
現(xiàn)代建筑結構的設計工作中，結構的抗震性能是必須強化的設計內容之一。目前，在國內多層輕鋼框架結構設計中，結構的抗震性能普遍難以真正保障，這主要受到我國現(xiàn)行設計理念與技術的制約。[7]輕鋼框架結構的平動振型情況時有發(fā)生，往往引發(fā)實際結構的低階振型所對應的扭轉系數(shù)相差較大，這就極大的影響了結構的抗震性能。國內建筑工程設計單位正式著手多層輕鋼框架結構的設計年線較短，而且缺乏專業(yè)的理念與技術研究工作，最終導致我國多層輕鋼框架結構設計工作始終處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。
三、如何實現(xiàn)多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計
目前，我國多層輕鋼框架結構設計已經普遍實行了較為科學的設計理念與方法，但是設計理念與方法多是照搬、照抄其他國家建筑行業(yè)的成熟經驗，并不能完成適應國內多層輕鋼框架結構設計工作的實際需要，在進入工程施工階段，很多弊端和缺點都逐漸曝露出來，如果長期的硬性堅持加持下去，必將不利于建筑多層輕鋼框架結構設計工作的科學發(fā)展，以及整個行業(yè)的全面進步。[8]我們必須在現(xiàn)有多層輕鋼框架結構設計理念與方法的基礎上，加以適當?shù)膭?chuàng)新，以滿足建筑行業(yè)的整體發(fā)展需求。實現(xiàn)多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計，可以從以下幾方面做起：
�。�1）、吸收和借鑒世界先進經驗，對我國多層輕鋼框架結構設計加以創(chuàng)新
一些發(fā)達國家對于多層輕鋼框架結構設計工作的研究較為深入，在長期實踐工作中，早已形成一套完善的科學多層輕鋼框架結構設計理念和方法。國內的建筑工程設計單位要注重對國外先進設計理念的吸收和借鑒，但絕對不是全部將其拿過來，直接應用于國內多層輕鋼框架結構設計工作中。[9]同時，國內建筑工程設計單位還要對外國的多層輕鋼框架結構設計經驗做充分的分析與研究，并堅持“去其糟粕，取其精華”的學習原則，結合國內多層輕鋼框架結構設計工作的現(xiàn)狀和建筑行業(yè)發(fā)展需求，加以適當?shù)膭?chuàng)新，逐步實現(xiàn)我國多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計。
（2）、全面提升設計人員的綜合素質
目前，我國多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計工作中，設計人員普遍缺乏系統(tǒng)的專業(yè)知識與先進的設計理念，這是難以保障實現(xiàn)多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計的。我國建筑行業(yè)的發(fā)展中，應逐步將強對于設計人員的在職培訓與知識的強化，使國內設計人員逐步掌握和熟悉世界先進的多層輕鋼框架結構設計理念，并且結合國內建筑行業(yè)的現(xiàn)狀與實際情況，逐步培養(yǎng)更多符合我國多層輕鋼框架結構設計的高素質設計人員，進而實現(xiàn)多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計，以滿足我國建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的時代需求。
�。�3）、在總結多層輕鋼框架結構經驗的基礎上，對設計理念進行優(yōu)化
我國多層輕鋼框架結構設計工作雖然起步較晚，但是在多年的多層輕鋼框架結構設計工作中，設計單位和人員在長期的工作中，也逐步積累了豐富的經驗和寶貴的教訓。[10]建筑工程設計單位和人員的工作經驗是一筆寶貴的財富，是多層輕鋼框架結構設計實現(xiàn)優(yōu)化發(fā)展的基石。國內建筑工程單位要重視對多層輕鋼框架結構設計經驗的積累，并且要定期組織設計人員對階段性的工作做出系統(tǒng)總結，并寫出對工作的建議和感想。建筑工程設計單位只有在不斷總結經驗、教訓的基礎上，對多層輕鋼框架結構設計理念與方法進行科學、有效、合理更新和完善，才能保證多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計。
總結：
我國建筑行業(yè)是伴隨著國內社會經濟的迅速發(fā)展，以及時代的進步，而逐漸興起的一個新型行業(yè)類型。在我國建筑工程項目建設過程中，多層輕鋼框架結構設計工作是一項十分重要的工作內容，直接關系到建筑工程項目經濟收益與社會效益的實現(xiàn)。多層輕鋼框架結構設計在建筑工程項目建設中占有十分重要的地位和作用，但是隨著現(xiàn)代建筑工程設計理念的全面發(fā)展，多層輕鋼框架結構設計的管理工作中也逐漸應用了一些科學化的管理理念與手段。目前，國內對于多層輕鋼框架結構設計工作的理念與方法尚處于初級階段，短時間內還難以形成一套完善的技術與管理理念與方法。在國內的多層輕鋼框架結構設計工作中，設計單位和人員要積極運用科學化的設計理念和方法，才能確保多層輕鋼框架結構設計工作的有序進行，進而實現(xiàn)多層輕鋼框架結構的優(yōu)化設計。
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