［摘要］近幾年以來(lái)，城市化進(jìn)程越來(lái)越快，建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展，各式各樣的建筑物如雨后春筍般涌現(xiàn)。隨著人們生活水平的提升，對(duì)建筑的實(shí)用性和安全性要求也越來(lái)越高。在現(xiàn)代建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的優(yōu)越性，其應(yīng)用在建筑中的范圍也越來(lái)越廣。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，探討了建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用情況，且分析了其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
［關(guān)鍵詞］鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加固；設(shè)計(jì)要點(diǎn)
進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)的工業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快，工業(yè)的發(fā)展需要大量的廠房，對(duì)建筑行業(yè)提出了更高的要求。在現(xiàn)代建筑中，鋼結(jié)構(gòu)建筑形式得到人們的認(rèn)可和推崇，被應(yīng)用于社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展領(lǐng)悟中。對(duì)比磚石結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有其自身優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在力學(xué)性能和材料的性能等方面�；诋�(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展情況，鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅僅是一類結(jié)構(gòu)工具，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘活愔薪�，在特定的性能系�?shù)下，能夠在建筑中發(fā)揮獨(dú)特的功能，保證建筑的質(zhì)量。所以，在建筑工程中，強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的作用。
1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論
一般而言，從經(jīng)濟(jì)性和物理性方面判斷鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：針對(duì)物理特性，為了有效確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量，必須提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的物理承受力，綜合考慮分布特征、體系特點(diǎn)和荷載性質(zhì)等情況；針對(duì)經(jīng)濟(jì)方面，在建筑施工過(guò)程中，可以大大的節(jié)約施工成本�？傮w而言，在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，不僅僅要確保剛度的均勻程度以及力學(xué)模型的清晰度，還要確保柱間扛?jìng)?cè)支撐的分布均勻。在建材市場(chǎng)中，鋼結(jié)構(gòu)占據(jù)著很大的比例，受到施工單位的青睞，主要是因?yàn)椋海?）其他的鋼筋材料與鋼材不同，鋼材的可塑性非常強(qiáng)，一般不會(huì)由于載重問(wèn)題而出現(xiàn)折斷的情況，在受到外來(lái)作用力時(shí)，鋼材內(nèi)部會(huì)合理的平衡與分配外來(lái)作用力。（2）鋼材質(zhì)地均勻�；谔囟ǖ膽�(yīng)力，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槭芰ψ饔茫a(chǎn)生的實(shí)際彈性與力學(xué)計(jì)算中的理想數(shù)據(jù)比較接近，材質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都相當(dāng)穩(wěn)定。（3）鋼材的強(qiáng)度相對(duì)較大。與一般建筑材料比較，鋼材的強(qiáng)度很大，抗震性能良好，具體抗震等級(jí)如下表所示。除此之外，鋼材的體積很小，在實(shí)際施工過(guò)程中，可使用的面積比較大。鋼材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較緊密，而自身的重量較小，一旦遇到突發(fā)自然災(zāi)害，可以有效減輕建筑物的重量，降低整個(gè)工程的造價(jià)水平。
2現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1相關(guān)專業(yè)人員的知識(shí)欠缺。眾所周知，我國(guó)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的研究比較晚，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家具有一定的差距。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念傳入我國(guó)后，發(fā)展的速度非常快，目前已經(jīng)具有一定的規(guī)模，然而由于其傳入我國(guó)的時(shí)間比較短，因此尚未構(gòu)建一套完善的行業(yè)知識(shí)體系。在鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)內(nèi)，缺少實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員沒(méi)有設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的施工方案。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員沒(méi)有精準(zhǔn)的把握建筑市場(chǎng)行情，阻礙了后續(xù)施工的順利進(jìn)行。由于技術(shù)人員沒(méi)有充分的調(diào)查和掌握建筑市場(chǎng)，無(wú)法保證建成的鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量。2.2鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。在我國(guó)建筑體系內(nèi)，尚未形成相對(duì)全面、穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在鋼結(jié)構(gòu)體系使用過(guò)程中，由于企業(yè)差異與地域性差異的存在，導(dǎo)致很難使用建立的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)體系。除此之外，由于有些強(qiáng)制性的行業(yè)行文導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)體系的使用比較勉強(qiáng)。在使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格的遵守相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，致使目前的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展體系比較混亂。
3現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)要遵循的原則
3.1控制建筑的高度。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑物時(shí)，對(duì)建筑物的高度有明確的要求，通常要控制建筑物高低于35m。一旦修建的建筑物過(guò)高，在地震來(lái)臨時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑就容易受損，出現(xiàn)人員傷亡的狀況。3.2體現(xiàn)出計(jì)算和構(gòu)造的一致性。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑時(shí)，實(shí)際構(gòu)造和計(jì)算數(shù)據(jù)要保持一致，基于建筑物的受力結(jié)構(gòu)和載荷特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行綜合分析。在施工過(guò)程中，尤其要重點(diǎn)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保鋼結(jié)構(gòu)各方面性能都符合建筑的基本要求。3.3保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，穩(wěn)定性是必須重點(diǎn)考慮的因素，無(wú)論采取何種設(shè)計(jì)方法，都必須將穩(wěn)定性設(shè)計(jì)擺在首要位置。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，如若構(gòu)件出現(xiàn)了穩(wěn)定性問(wèn)題，不僅僅會(huì)造成安全隱患，甚至還會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須努力提升設(shè)計(jì)人員的安全意識(shí)，采取科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)出更多優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品。近幾年來(lái)，由于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題產(chǎn)生的安全事故有很多，出現(xiàn)這些問(wèn)題的原因主要是沒(méi)有重視鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。3.4明確構(gòu)件受力情況。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師必須明確構(gòu)件上外力作用狀況，確定作用點(diǎn)到基礎(chǔ)的傳遞過(guò)程與傳遞路徑中產(chǎn)生的力效應(yīng)，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合考慮構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)與分工工作。
4現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)的程序比較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)者具有實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)，熟練掌握設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合相關(guān)的技術(shù)要求。所以，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要把握好各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量。4.1科學(xué)選擇鋼材及焊縫質(zhì)量。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑時(shí)，要注重選擇質(zhì)量好的鋼材，選取適宜的焊縫等級(jí)，在正式施工開(kāi)始前，必須制定科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，明確設(shè)計(jì)方案中焊縫質(zhì)量和鋼材質(zhì)量的具體要求，保證選取合適的鋼材。在選擇鋼材時(shí)，要選取那些屈服強(qiáng)度好、抗拉伸能力強(qiáng)的鋼材，滿足施工的具體要求，在處理焊縫時(shí)，也要明確施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選取高質(zhì)量的的焊縫技術(shù)，確保施工質(zhì)量。4.2重視鋼結(jié)構(gòu)的選型工作。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，必須重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)選型，其對(duì)施工目標(biāo)與設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)具有直接影響。在結(jié)構(gòu)選型過(guò)程中，必須設(shè)計(jì)具體的方案，基于整體的結(jié)構(gòu)體系，充分考慮力學(xué)關(guān)系等，選取最適宜的結(jié)構(gòu)選型，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性。4.3重視鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，構(gòu)件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，要確保鋼材的合理性，基于施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的材料，為了使施工順利進(jìn)行，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)主體部分時(shí)，通常選取一種材質(zhì)的材料。除此之外，為了節(jié)約施工成本，也可以綜合選擇施工材料，只要施工材料符合相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就行。在選擇材料時(shí)，必須保證鋼材的強(qiáng)度大于Q345的標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)階段，在施工過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的功能得到優(yōu)化和升級(jí)，可以對(duì)截面進(jìn)行處理和驗(yàn)算，整體優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)截面，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，因此，設(shè)計(jì)人員只需要在軟件處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)就行。4.4重視結(jié)構(gòu)布局的科學(xué)性。在實(shí)際施工過(guò)程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)布局的合理性。通常情況下，施工方案、施工工藝和施工技術(shù)會(huì)影響結(jié)構(gòu)布置。在施工時(shí)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的具體要求和設(shè)計(jì)方案，對(duì)結(jié)構(gòu)布置的施工方式進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性。4.5重視做好建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐防火涂裝。在鋼結(jié)構(gòu)防腐防火涂裝施工時(shí)，目的是提升鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑具有防火性，抵抗火災(zāi)的干擾。在實(shí)際施工設(shè)計(jì)中，一般先涂抹防腐材料，然后在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防火材料，通常融合防火相關(guān)涂料與防火底漆、面漆、中間漆中的關(guān)鍵成分，避免防火涂料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在涂裝具體的防火涂料時(shí)，必須先使用機(jī)械除銹，清理鋼材的表面，避免灰層、油污等現(xiàn)象的出現(xiàn)。4.6重視做好鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的施工設(shè)計(jì)。為了保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性與穩(wěn)定性，必須加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的施工管理，設(shè)立出科學(xué)、合理的節(jié)點(diǎn)，綜合考慮整體鋼結(jié)構(gòu)施工的需求以及設(shè)計(jì)涉及的所有因素，制定一套合理的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)建筑。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)時(shí)，必須參照具體的施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選取合理的節(jié)點(diǎn)位置，掌握正確的施工方式，保證節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提升整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性與穩(wěn)定性。
5結(jié)語(yǔ)
總而言之，在我國(guó)建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)由于具有良好的特性，受到人們的認(rèn)可和推崇。在建筑設(shè)計(jì)，科學(xué)、合理的使用鋼結(jié)構(gòu)材料，可以有效的降低施工成本、縮短建筑周期，提升建筑的抗震能力和環(huán)保水平，符合國(guó)家關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的基本要求，提升了建筑整體的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步。在今后建筑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)建筑將會(huì)占據(jù)大量市場(chǎng)份額，為了推動(dòng)我國(guó)城市化進(jìn)程，必須大力推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用。
