钢结构在建筑结构设计中存在的问题研究

2015-04-25秦峻英

建材与装饰 2015年45期

关键词：柱脚钢结构建筑

秦峻英秦泉

（桂林市建筑设计研究院广西桂林市 541002）

钢结构在建筑结构设计中存在的问题研究

秦峻英秦泉

（桂林市建筑设计研究院广西桂林市 541002）

随着建筑行业在我国的不断兴起，钢结构在建筑等相关行业中得到了广泛应用。同时多样化的建筑功能和造型的不断变化，也推高了对钢结构设计的要求。但纵观钢结构在建筑结构设计应用中的问题还是很多的，有些问题还比较突出，本文着重从三个方面论述了工程钢结构的优点、存在的问题及解决措施，给读者以有益参考。

钢结构；建筑结构设计；问题研究

前言

钢结构是我国建筑工程钢结构体系中的一种，具有很多优势，所以钢结构的设计应该选择最佳的设计方案，才能有效得利用钢结构的优势并且确保设计的合理性。对于钢结构节点的设计决定了工业建筑的安全性，所以节点设计的合理性需要充分考虑。此外，在建筑设计中，设计人员还需要不断学习专业知识，提高自身的专业技能，为钢结构设计质量的提高奠定坚实的技术基础。

1 钢结构的优点和特性

1.1 功能优越

钢结构的外观形态、钢结构设计布置、以及钢结构尺寸对于建筑的整体外观有着关键性的影响，因此，在设计中，只有将钢结构特性进行很好的把握，将钢结构的性能与建筑完美的结合，体现实用性与美观性的双重结合。

1.2 生态环保

对于建筑长久的发展来看，环保节能的可持续才是必经之路，钢结构的应用在我国建筑中非常广泛，作为建筑施工设计的重要环节，在能源和资源利用领域，钢结构是生态环保的，钢材的反复利用能力强、效能高、强度大，边角材料也有很高的利用价值，从多方面分析可以看出，钢结构的在生态环保方面表现优异。

1.3 优于钢筋混凝土结构

钢结构优于钢筋混凝土结构的原因有：①钢结构比起钢筋混凝土，更加有利于工厂生产，可以减少施工人力，缩短生产周期。②钢材料净重轻、自身结构负荷小、可以减少地基上面的开销；而且钢结构稳定性强，抗震能力好，强度高，结构不易出现断面，为建筑质量铺垫基础，同时可以创造更好的经济和社会效益。

1.4 成本较低，安装便捷

钢结构还有一个比较明显的优势就是经济性好，相比混凝土建筑，其耗材较少，建筑的成本也相对较低，而且钢结构的使用性能较好，各种结构组合更加灵活和简单，安装过程方便快捷，工期也仅仅是混凝土工期的一半，成本明显降低，如果采用大规模集约化生产加工工艺，其成本还会进一步得到降低，给建筑施工企业节省了成本、获取了利润、提高了效益。同时，钢结构的施工还不会受外界环境和施工季节的影响。

2 钢结构在建筑结构设计中存在的问题

2.1 设计质量下降

钢结构部门专业综合项目及工艺的计划费用较高且设计任务比较繁重，再加上其费用低花费人力大所以钢结构设计起来就显得十分困难，所以设计院对这一类的任务不太善于接受。有的设计单位嫌麻烦和复杂，就将此类设计外包出去，目前市场上设计单位鱼目混杂，如果外包单位资质不够，就会给钢结构的设计带来非常大的影响。此外，如果没有好的监督机制也是不行的，就很容易一些非规范的、不合理的建筑钢结构出现，极易引发事故，其后果的产生是非常严重的。

2.2 参与建设人员的素质相对不高

不但设计人员钢结构设计工程中的技术水平参差不齐，现场的施工人员和监理人员的专业素质和职业道德，跟民用建筑钢结构的发展水平相比也有差距。从业人员就不能适时的适应民建钢结构的发展需求原因是缺乏专业的知识作为支撑。例如有些专业技术，对于非专业的工作人员来说是难以达到的障碍，而技术人员则必须要下苦工才能完全掌握其技巧，所以钢结构建筑中，施工人员及监理人员的相关专业知识和素养都有待于提高。

2.3 钢结构的设计方案存在问题

由于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。在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。柱脚设计的类型有三种，分别是埋入式设计、外包式设计和外露式设计，其中在民宅设计中使用的设计类型是外露式设计。

2.4 不切实的盲目模仿

关于钢结构设计方案，各家有各家的不同和侧重点，国内和国外的国情也不一样，比如国内比较侧重于考虑经济效益的问题，而国外则不一样，具备较好的经济基础，不太注重经济效益，因此有时一味的模仿国外的方案而不考虑本单位的实际是不明智和不合理的。

3 解决措施

3.1 设计人员要尽力合理设计

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。同时，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。

3.2 贴合建筑使用要求，从实际出发设计

虽然在建筑中大量采用钢结构是大势所趋，但特别关注的是，钢结构是建筑承重的重要部分，因此在设计时，不可喧宾夺主，首要的还是要考虑其钢结构的自身优势，从实用性、安全性的角度着重考虑其应用。千万不可只考虑其结构特色，一味的追求结构上的花哨，这样的设计最后也必然是没有市场的。

3.3 加强设计中的监督机制

由于钢结构设计存在特殊性，所以在进行设计之前需要对承包商和设计单位的设计资质进行审查，检查钢结构的构件质量和相关单位对于钢结构结构制作的能力，还要对施工安装能力进行检查。此外，钢结构设计有热属性，工程主管部门应该加强管理严格进行审查，帮助建筑单位做好一切准备工作。

3.4 进行钢结构的深度设计

所谓深度设计就是要追求精细的工作态度，对于已经列入钢结构施工质量验收规范的内容要一项不拉的验收过去，如果设计的图纸未加说明，验收和施工就缺乏最基本的遵循和依据，造成盲目施工和无法验的后果，以下三个方面就是深度设计的重要部分：

（1）柱脚的抗震设计是深度设计的一部分，钢结构柱脚分为埋入式柱脚、外包式柱脚和外露式柱脚3种：埋入式柱脚是指将钢柱固定在混凝土的基础梁上，外包式柱脚是指钢柱脚被钢筋混凝土包住，外露式柱脚是指混凝土基础表面固定钢柱脚。埋入式柱脚需要考虑的关键因素就是埋入深度，对于轻型工字型柱来说，埋深与柱截面高度比不得低于2，对于H形柱和箱型柱来说，其比值不得低于3。外包式柱脚设计时，外包层的高度与柱截面宽度之比应不低于2.5，从而保证柱脚具有足够的刚度和承载力。另外，柱脚的箍筋需要满足相关设计要求避免外包层出现斜裂缝。外露式柱脚的力学特性研究目前还不是很充分，端点的约束对上部框架的结构整体影响的程度还不是特别清楚。当柱剪切荷载较大而抗震要求不高时，可以选用外露式柱脚，如果抗震要求高，则不采用该柱脚形式。

（2）防腐设计也应该被重视，通常是采用涂抹防腐涂料的措施。对于钢结构构件也有不同的要求，例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐，因而为了提高钢结构的防腐效果，就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料，并利用热浸镀锌技术对其进行处理，利用镀层，达到保护钢结构不被腐蚀，尤其是应加强有机涂料配套技术的应用，以及阴极保护技术的应用，才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。

（3）防火性能的设计也是非常重要的，钢结构建筑在防火性能上要弱于钢筋混凝土结构建筑，通常在钢结构建筑设计中采用的防火措施有以下两种：第一种，采用保全板，将其合理设置在钢结构建筑中，以此起到防火作用；第二种，在钢结构的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用装饰漆涂抹露明部位。