建筑钢结构设计中遇到的问题及解决

刘金胜

（武汉建筑材料工业设计研究院有限公司湖北武汉　430200）

建筑钢结构设计中遇到的问题及解决

刘金胜

（武汉建筑材料工业设计研究院有限公司湖北武汉430200）

随着建筑规模的扩大以及功能和造型上的多样化，对钢结构的设计提出了更高层次的要求。本文从建筑钢结构的概念及特点入手，重点对钢结构在建筑设计中遇到的问题进行分析，并有针对性的提出了一系列解决措施，以供同行参考。

建筑设计；钢结构；解决措施

1　引言

新时期，建筑逐步朝着纵向发展，而钢结构结构形式可以说是最好的载体，其应用范围不仅仅局限于民用建筑中，还包括了工业厂房以及公共建筑等。就整体而言，钢结构建筑不仅具有良好的外观，还具有较强的抗震性能和较低的成本等优点。此外，建筑中所需的钢结构材料可以在工地现场完成拼装工作，大大提升了施工效率和施工进度，节约了施工成本。然而，如今在建筑钢结构设计方面仍然存在不少问题，严重影响了其在结构领域的广泛应用。针对这一情况，本文对相关问题进行深入分析，并提出解决方案，对建筑钢结构今后的普遍应用有着非常重大的现实意义。

2　钢结构概述及优势

2.1钢结构的主要概述

经济的发展带动了建筑业的快速发展，钢结构在建筑结构中的应用越来越广泛。钢结构是利用一系列方法加工形成的各种构件进行组合而成的结构形式，具体来说，其可以分为两种不同的类型，即轻钢结构和重钢结构。在跨度较小的建筑结构中一般使用的是轻钢结构，主要原因在于轻钢结构的占用面积相对较小，自重比较轻，应用领域主要是货场、仓库和小型体育馆等。在跨度较大的建筑结构中使用的钢结构是重钢结构。相对于钢结构而言，无论是重钢结构还是轻钢结构，在施工条件的情况下，钢筋混凝土结构的重量往往是钢结构的几倍。这就使得钢结构在建筑结构众多领域的应用取代了钢筋混凝土结构，虽然其应用比较广泛，但是在设计和施工过程中仍然出现了较多的问题。

2.2钢结构优势

（1）钢材本身具有高硬度、高强度、自身质量轻的特点，在和混凝土组合下产生了之前不具有的功能，不仅可以扩大建造的横向、纵向空间，而且还可以减轻建筑物的质量，有益于城市高层建设。不仅如此，在地震时钢结构可以延缓墙壁的倒塌，具有良好的抗震功能。

（2）可以扩大建筑空间，充分利用土地资源。钢材具有高强度、高硬度的特点，与混凝土的组合可以减少墙壁和梁柱的厚度，能够充分分隔有效空间。而传统的砖块混凝土结构受材料性质的限制，造成了墙厚、梁柱厚，既减小了空间又影响了房屋整体美观。

（3）造价低且施工方便。随着我国钢产量的不断提升，钢材的价格也在下滑，再加上钢材自身独特的优势，减少了施工整体材料的使用量，这就直接降低了成本。再者，钢结构材料机械化程度高，大大提高了施工的效率缩短工期，也间接降低了施工成本。

（4）钢材可以回收重复利用，符合可持续发展的方针。在拆迁建筑物时，钢材可以进行回收回炉冶炼，再生产加工投入市场。

（5）钢结构住宅可工业化生产。钢结构构件可以预先在工厂实现工业化，生产方便且速度快，而且便于施工现场的安装，使在施工现场作业量减小。

3　建筑钢结构设计中存在的问题

3.1钢结构设计在市场监管和体制上的问题

由于整个设计市场的管理不到位，导致钢结构设计出现一系列问题，例如，不根据工程实际情况，盲目模仿照抄等。钢结构设计部门在专业综合项目设计中任务比较繁重，并且设计费用相对较高，在人力的花费上较大，受到各种因素的影响使得钢结构的设计较为困难，以至于一些设计院并不愿意采用钢结构这种结构形式，甚至有些设计单位会将钢结构设计分包出去。而分包单位在设计方面缺少经验，部分其设计资质不够，导致建筑行业设计市场出现一片混乱，严重影响到钢结构设计质量。此外，对于钢结构设计，我国建筑行业没有准确的监督机制和法律机制对钢结构设计工作进行规范，导致事故频现。

3.2钢结构设计质量不高

由于市场的管理混乱和监督机构的缺失，从业人员的素质等问题，导致钢结构设计的质量不高，设计方案不合理，设计深度不能够满足工程需要等问题。钢结构设计在资金上存在问题，往往由承接单位和设计单位分包进行设计，这在很大程度上降低了钢结构设计的深度。有些设计方面不能满足原来设计的要求，存在错误的柱脚设计问题，檩条设计问题。尤其是钢结构设计中的稳定性问题尤为突出，通过对最近几年的钢结构工程事故的总结分析，发现大部分都是因为局部稳定性不满足而导致整体结构的坍塌事故。钢结构的抗震验算还不是很成熟，对于验算条件和方法及节点和支撑点，还在不断的完善中。钢结构的防腐问题也容易被忽略。

3.3钢结构设计人员的素质有待提高

在钢结构设计工程中，设计人员的技术水平参差不齐，一些现场施工人员专业素质有待提高，与民用建筑钢结构的发展相比有着较大的差距。由于缺乏专业的知识基础，导致从业人员不能更好的适应钢结构的发展。没有掌握专业技术的非专业人员很难解决结构设计中存在的问题，因此，相关设计人员专业素质有待提高。

4　钢结构在建筑结构设计中的一系列改进措施

4.1完善和规范建筑钢结构设计的思路和步骤

为了能够使建筑钢结构设计更具合理性和科学性，相关设计人员必须严格依据既定的设计方案进行操作，且需要注意将不同环节的具体细节落实到实处。

（1）钢结构的布置和形式。众所周知，钢结构主要有框架、网架、平面架、轻钢等结构形式。每个形式都各有特点，因此工程在选型时，就应该结合具体的情况考虑其特点。虽然钢结构的形式比较多，但是其施工并没有统一的标准和规律，因此，设计人员一定要对建筑施工的实际情况和周边环境进行客观分析，进而综合分析，最终确定出科学、优质的方案。

（2）图纸的编制。设计图纸是建筑施工的前提和基础，因此，为了确保钢结构建筑施工的高质量，设计工作人员必须运用合理、有效的设计方法对图纸加以设计，此外还需要对图纸进行反复操作性判断，并组织一些具有专业素质好，工作经验丰富的设计团队进行整体图纸的最终确定。

4.2针对钢结构设计的一些合理化建议

在建筑钢结构设计中，既要考虑到钢结构材料的优势和缺陷，又要充分考虑钢结构的整体性和稳定性，对于实际设计中的具体问题要根据各个环节的特点进行分析，找出问题并解决问题。

（1）建筑钢结构设计中，设计者要充分重视节点连接构造的重要性。设计中要根据实际情况和各种节点连接特点综合分析采取相应的连接方法，既要保证结构的稳定性和安全性又要尽量实现其经济效益。

（2）建筑钢结构设计中，要充分考虑钢结构部分设计对整体影响和建筑材料的选取。要根据楼层的高度来选择合适的建筑体系，对于选取材料方面也要根据每个设计环节的特点进行选择。例如，在厨卫选材时就要根据厨卫多水的特点选取防水的材料和防水的建筑结构。设计者始终要明白设计过程中的每个部分在整体结构中所起到的作用。

（3）在建筑钢结构设计中，要对屋面荷载进行合理取值。楼板设计是钢结构设计重要组成部分，楼板除了可以将楼板水平面压力和隔音效果传给框架外，还可以将水平的力传导到梁柱上，因此在设计楼板的过程中，要尽量使用组合梁，提高楼板的整体性使梁柱整体受力。

（4）在建筑钢结构设计中，设计人员要实事求是灵活运用知识合理设计。对于设计人员来说，钢结构住宅设计是要充分考虑实际情况进行精密计算的，但在实际情况中，会出现很多突发性问题，此时，设计人员就应该具体问题具体分析了。只有设计者把设计工作渗透到日常的钢结构设计中，才能提高设计能力从而有效的提高工程质量。

5　结语

综上所述，钢结构在建筑工程应用过程中，具有较强的使用和推广价值，既能增加建筑物空间跨度和高度，还能够满足现代化建筑物在外形审美和内部构造上的需求，对整个建筑行业的发展起到了巨大的推动作用。目前在钢结构设计上还存在一些问题，使得其不能有效发挥自身的结构及优势，但是结构设计中存在的难点已经得到技术人员的密切关注。随着钢结构设计的规范化，设计人员专业素质的培养，大量工程经验的积累和研究的不断深入，钢结构设计水平一定会得到大幅提升。

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[2]王志强，刘爽.钢结构设计中常见问题与措施[J].中华民居，2014（18）.

[3]陈获屹.浅谈建筑钢结构设计中应注意的问题[J].城市建筑，2013（24）.

TU391

A

1673-0038（2015）15-0049-02

2015-3-23

刘金胜（1976-），男，工程师，工学硕士，主要从事结构设计工作。