建筑结构设计中钢结构设计的重要性与策略探讨

杨鹏

摘要：本文主要就建筑结构设计中钢结构设计的重要性、存在问题以及解决的策略进行简单的探讨，仅供参考。

关键词：建筑结构设计；钢结构；问题；重要性

前言

钢结构以其独有的稳定好、使用寿命长以及内部结构牢固等特性成为使用率最高的建材之一。而随着人们对建筑结构更高要求的提出，建筑施工单位对钢结构的设计也有了更多的设想，然而钢结构设计存在诸多问题，基于此，下文主要针对钢结构设计进行分析。

一、建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析

在实际的建筑结构设计过程中，钢结构设计是至关重要的组成部分，其主要是指将钢结构设计蓝图到钢结构产品的演变过程，对于现代钢结构制造业的可持续发展有着关键性的影响。从建筑结结构设计的的性质来看，其中存在的钢结构设计不仅具有几何成分，更具体表现了技术性的相关因素。因此，这就对设计人员的专业知识能力提出了较高的要求，设计者在对建筑结构设计中钢结构进行设计时，必须严格遵守相应的设计蓝图要求，其实结合建筑工程项目的施工性质，充分掌握工程图纸中的设计要点，并将蓝图中的平面线条联想出一个完整清晰的立体结构，以此来保障钢结构设计的高质量。但是，在这一设计工程中，设计人员应该清楚的认知到，如果其中任何一个设计环节出现错误，都将会严重影响构件的安装质量，极有可能危及到建筑结构整体的安全稳定性，这就很容易引发重大的安全事故，造成人员的伤亡。除此之外，设计师还要切实遵守建筑建筑结构设计中钢结构的设计规范，真正了解到构造要求、结构受力特点等方面的要求。只有这样，才能设计出合理的连接接地玩形式，使其能够满足于国家规定的标准要求。与此同时，设计人员还需要加强对建筑结构设计中钢结构设计中关键部位的优化设计，从根本意识上认知到建筑结构设计中钢结构设计的重要性，以此来不断提高建筑结构设计中钢结构设计效率与质量，促使建筑工程施工的顺利开展。

二、钢结构概述

近年来，经济的快速发展带动了建筑业的发展，在建筑中钢结构的应用有很多。钢结构指的是采用钢板进行焊接、热轧、冷弯等方法加工形成的钢型。轻钢结构和重钢结构是钢结构的两种类型。 轻钢结构在跨度较小的建筑中应用较多，例如货场、仓库、体育馆场、办公楼等，主要特点是自重轻，而且占用的面积相对较小。重钢结构在跨度较大的建筑中应用较多，例如电子厂房。相对于钢筋混凝土来说，无论是轻钢结构还是重钢结构，其自重相对较小，在强度、负载、跨度等条件一样的情况下，钢筋混凝土比钢结构重3倍。钢结构虽然在建筑中得到广泛的应用，但是在施工过程中却出现了问题。

三、当前建筑结构设计中钢结构设计中主要存在的问题

1）根据大量相关调查数据表明，引起钢结构事故的主要原因是由于钢结构失稳而导致的。一般情况下，钢结构失稳类型具体分为两个方面，一方面是局部失稳，另一方面则是整体失稳。而钢结构整体失稳基本都是由局部失稳间接造成的，尤其是当受弯部位的尺寸大小超过合理范围时，就很容易出现失稳的现象。并且，钢结构失稳常常会受到很多方面因素的影响，其中，最突出的一点问题就是，设计人员在对建筑钢结构进行设计时，并没有充分考虑到支撑作用的重要性，这也是导致整体失稳的常见因素之一。而局部失稳具体是指当钢结构的吊装位置不同时，网架、桁架中的杆件受力性将会发生改变，近而发生失稳情况。可以说，只要有钢结构的存在，势必就会有一定的失稳风险。所以，无论是设计者，还是施工人员，都必须告诉重视这一问题，并充分做好一切防范保护措施，以此来保障建筑工程项目的建设质量。

2）腐蚀一直被认为是钢结构的慢性病。钢材的抗腐蚀性能较差，尤其是处于湿度较大、有侵蚀性介质的环境中，会较快地生锈腐蚀，削弱了构件的承载力。我国在一次钢筋混凝土屋架、木屋架、钢木屋架和钢屋架等的事故统计中发现，钢屋架出现倒塌事故占38.62%，而由于腐蚀并缺乏维修的原因占比重很大。

3）众所周知，钢材性能随温度升降而变化，耐温性较差，当温度达到430- 540℃之间时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量将急剧下降，失去承载能力。用耐火材料对钢结构进行必要的维护，是钢结构研究的一个重要课原地垂直塌落，形成“扁饼”效应。这起震惊世界的事故，其直接原因是火灾。建筑物的耐火能力取决于建筑构件耐火性能的好坏，在火灾发生时其承载能力应能延续一定时间，使人们能安全疏散、抢救物资和扑灭火灾。

四、建筑结构设计中钢结构设计的策略

1）在符合钢结构设计的一般原则前提下，要保证钢结构的稳定性还需满足以下条件：钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体考虑，目前钢结构大多是按照平面体系进行设计，如桁架和框架、保证平面结构不出现平面外失稳，要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致，如增加必要的支撑构件等。实用计算方法所依据的简图与结构计算简图保持一致中层或多层框架结构设计框架稳定分析通常是省略的，只进行框架柱的稳定计算、由于框架各柱的杆件稳定计算的常用力法、稳定参数等是依据一定的简化典型情况或假设者得出的，因此设计者要能保证所有的条件符合假设时才能应用。

2）设计人员进行建筑结构设计中钢结构设计时，应该充分考虑到防腐蚀的问题。这是因为钢结构在实际的使用过程中，为了保证建筑物外观整体的美感，施工人员通常都会对其进行喷锌或喷铝。但是，由于锌、铝都是化学物质，具有较强的腐蚀性，在喷抹过程中，势必会对钢结构造成一定的损坏，这就需要在钢结构外部涂抹一层防腐结构，以此来保护钢铁不被腐蚀。

3）设计过程中就应考虑防火灾。钢结构的防火保护有多种方法，这些方法主要有：钢结构防火涂料保护、防火板保护、混凝土防火保护、柔性卷材防火保护、耐火钢、結构内通水冷却等。选择钢结构的防火设计时，应考虑下列因素：钢结构所处部位，需防护的构件性质；钢结构采取防护措施后结构增加的重量及占用的空间；防护材料的可靠性；施工难易程度和经济性。

结语

总而言之，在建筑工程结构设计中钢结构设计至关重要，建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。一是所做结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；二是所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；三是尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。

参考文献：

[1]雷宏钢.钢结构事故分析与处理[M].北京：中国建材工业出版社，2003.

[2]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社.2000.