关于钢结构设计的几点看法

2013-08-15邱巍

中国建筑金属结构 2013年10期

邱巍

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州 730000）

当今时代，随着计算机技术的飞速发展与结构分析理论的进一步深入，为研究和发展结构分析设计方法提供了很多现实条件和理论基础，其中钢结构设计在建筑界已得到越来越多的人的认可，它的发展主要是为了更好地适应现代建筑物大跨度、大空间，弥补钢筋混凝土结构的不足。钢结构的特点是：从重量上来讲，它比钢筋混凝土结构轻30%~50%，可以相应的减少人力、财力的支出；从灵活度上来讲，钢结构能够更好的适应各种建筑，减少空间浪费；从经济上来讲，使用钢结构一方面运输较为便利，减少工程时间，另一方面投资效益高，资金回报快。那么，在具体工作中如何更科学的进行钢结构设计呢？笔者接下来谈几点看法。

1 钢结构的重要性

钢结构在最近三十几年来有了很大的发展，随着社会经济和人们生活质量的提高，钢结构设计在建筑界迅速得以推广。钢结构的主要代表建筑有：北京奥运场馆、北京动物园金丝猴馆、上海机场等。钢结构在当代建筑领域具有重要地位，原因是其优势很多，笔者认为最主要的有以下几点：

1.1 钢结构的性能具有优越性

钢结构的力学性能很好，承受荷载的能力强，抗震性能也很优越，这些优点都非常符合高层、大跨度等建筑的要求。

1.2 既可以节约建筑时间，又可以提高工程质量

钢结构的绝大多数部件都是通过工厂进行批量生产。当施工需要时，把生产好的各部件直接运到工地，通过焊接或螺栓进行安装，这样大大节约了建筑时间，提升了工程速度。同时，由于各部件是由专业的工厂生产，因此，一定程度上也提高了工程质量，减少了安全隐患。

1.3 钢结构符合现代人的审美要求

运用钢结构可以创造出多种形式的空间与形象，甚至可以超越结构的束缚。它所产生的轻盈、通透、优美、灵巧的效果更加符合现代人的审美要求，这是钢结构在当今建筑界发展极为迅速的重要原因。

1.4 钢结构符合人类发展规律

钢结构之所以受到人们的青睐，还有一个原因是由于它是一项绿色环保的建筑产业，主要表现在：它对资源的利用相对合理，对环境的破坏较小，而且还具有很高的可循环价值，这符合国家的可持续发展战略，符合人类发展的自然规律。

2 钢结构设计的注意事项

钢结构设计成功的关键在于“构思是否切合实际”，笔者作为从事这一学科多年的工作者，对此颇有心得，在这里与大家进行分享。

2.1 判断主体对象是否适用于钢结构是首要要求

钢结构常用在体型复杂、跨度重量较大、经常振动且容易装拆的结构。代表性建筑有：高层大厦、音乐厅、大剧院、会展中心、体育馆、跨越较大的桥梁、较高的电视塔、雕塑等。这些建筑与钢结构自身的特点比较一致，因此，在设计时要优先选用钢结构。

2.2 结构选型时要具体问题具体分析

在结构选型的过程中，要针对不同结构形式进行具体分析其有何种特点。例如：在常有雨雪的地区建造建筑时，设计的过程中就要考虑屋面曲线设计法，因为这有利于积雪和雨水的滑落；在设计大型工业厂房时，会遇到有较大悬挂荷载或大范围移动荷载的情况，这时设计师最好采用网架方式等。

2.3 工程判定不能忽视

在钢结构设计的过程中离不开专业的计算机软件，而想要把结构软件运用的更好，这就需要特别注意对输出的结果做“工程判定”。根据“工程判定”的结果，再进行细致分析。在这一过程中，笔者想要强调的是：无论是设计阶段还是判定阶段，过分的信任和依赖结构软件是不科学的，而是应该更加注重概念设计、工程判定和构造措施，这有助于避免很多问题。

3 钢结构设计所面临的一些问题

3.1 “声音”的问题

建筑学科里有一个重要的子学科是“建筑声学”，它是研究建筑中声学环境问题的科学。由此可以看出，声音与建筑的关系密切，且是建筑设计时的重要考虑因素。因此，在钢结构设计的过程中，需要注意“声音”的问题，作为设计师，要深入研究建筑主体声波传输的处理方法，研究控制建筑主体内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害等相关问题，以保证室内具有良好听闻条件。

3.2 “防火”的问题

所有的建筑都惧怕火灾，钢结构建筑依然如此，虽然钢材是非燃烧性建材，但它却不耐火。当温度达到600℃时，钢材基本损失全部强度和刚度，因此，在进行钢结构设计时一定要重视防火保护措施，如不注意防火保护措施，一旦发生火灾极容易酿成悲剧。例如：美国世贸中心大楼外墙，这是由排列密集的钢柱组成，外层包以银色铝板，在美国911事件中，两个塔楼分别受到飞机撞击后所产生的大火使得钢材软化，最终导致大楼坍塌，许多生命因此丧生。所以，在钢结构设计时一定要注意“防火”的问题。