钢结构在建筑工程结构设计中的问题研究

康文慧 山西建筑设计研究有限公司

1 前言

随着建筑行业改革创新发展的不断深入，使得工程建设材料结构变得多元化，其中钢结构凭借稳定性强、制作便捷等优势，成为了工程建设的重要材料。在建筑工程设计中选用钢结构，既能深化结构稳定性与承载力，也能够促进安全施工。

2 钢结构特点

2.1 强度高，自重轻

从钢结构方面分析，其在强度、自重以及应用性等方面都要优于钢筋混凝土结构。同时钢结构截面小，但承载的重量却是钢筋混凝土结构的三倍之多，由此在建筑钢结构设计中普遍采用小截面模式，特别是和混凝土的结合使用，能够切实提高工程建设质量[1]。

2.2 材质均匀

根据建筑施工具体规定要求，钢材内部结构与材质的波动可以有效满足这一要求，而且通过对钢结构受力状态进行测试发现，其弹性性能优良，能够适当地缩短施工工期，有效加强钢结构自身质量。

2.3 可塑性

对于钢结构而言，其具备比较强的稳定性与可塑性。事实上，在进行建筑施工时会产生外压力，其对钢结构造成的影响十分大，然而钢结构并不会出现变形或者是断裂，当外压力处于钢结构极限数值之内，钢结构就具备较强的稳定性[2]。

3 建筑工程钢结构设计面临的主要问题

3.1 钢结构设计方案

设计方案是建筑工程钢结构设计的重要理论依据，而部分设计人员因为能力低、缺乏责任心等，使得设计方案无法达成工程实际要求，例如钢结构柱脚出现设计性问题，延误了施工工期，从而导致资源严重浪费。在进行建筑工程钢结构设计过程中，部分设计人员只是简单的复制、粘贴国外的设计方案，没有考虑到建筑工程实际情况与经济效益，同时也没有没有考虑我国的基本国情，从而设计的钢结构就缺乏科学性与有效性。

3.2 钢结构火灾问题

对于钢制材料而言，其耐高温性能比较差，通常处于430℃～540℃间，若是温度超过了临界值，钢材性能就会直线下降，甚至瞬间就失去了承载能力。由于钢制材料自身耐火性能相对比较差，如果出现了火灾，随着温度的不断增高，就会造成钢结构承载能力消失，难以进行抢救与灭火等有关工作，由此钢结构具有火灾隐患。

3.3 钢结构腐蚀问题

钢制材料自身的抗腐蚀性能比较弱，若是处于侵蚀性环境下或湿度比较大，很容易引发钢结构氧化反应，从而出现腐蚀、生锈等问题。所以工程建设中钢结构的应用往往会出现钢材腐蚀问题，进而影响钢结构自身承载能力，甚至还会埋下严重的安全隐患。

3.4 钢结构稳定性

建筑结构设计必须要高度重视稳定性，在进行建筑结构设计时若是没有关注支撑作用，吊装钢结构的位置存在着偏差，就会造成网架与折架等有关杆件受力情况突变，失去稳定性。实际上，温度变化对钢结构稳定性带来的影响是巨大的，当温度处于100℃～250℃之间，钢结构自身韧性就有所减小；在温度达到250℃时，虽然钢结构韧性略有提升，可是也变得更脆；而当温度超过250℃之后，钢结构稳定性就出现了严重变化，甚至是引发建筑物坍塌。

4 建筑工程钢结构设计问题的应对措施

4.1 培育专业人才，侧重于设计队伍建设

设计人员作为建筑工程钢结构设计工作的主体，其专业性、技术性直接决定着设计质量，所以必须重视专业培训，组织设计人员参与业务教育、培训活动，深入研读钢结构理论知识，汲取钢结构设计实践经验。针对设计人员开展业务考核，而且考核结果应该与其年终绩效等相挂钩。

4.2 增强钢结构防火性能

从建筑工程管理方面分析，安全防火尤为重要，所以在进行钢结构设计时必须重视防火问题，综合考察与分析建筑现场实际情况之后，按照具体规定与要求，编制科学、可行的防火设计方案。并全面研究钢结构材料具有的防火性能、钢结构具体位置、占用的空间以及采取防火措施之后自身重量等情况，采用科学方法完成钢结构防火设计。

4.3 减少钢结构腐蚀

针对钢制材料具有的易腐蚀特性，需要设计人员在进行建筑工程钢结构设计时重点关注防腐措施。为了增添建筑美观性，一般会对钢结构进行喷铝或是喷锌处理，然而由于铝、锌属于活泼金属，以其他物质接触之后容易产生化学反应，从而形成新的物质，由此这一处理就导致了钢结构腐蚀。

4.4 提高钢结构稳定性

为了能够提高建筑工程钢结构的稳定性，就必须严格根据设计标准规定要求进行设计，同时综合分析与研究钢结构有关构件的稳定性。尤其是平面结构构件，其在稳定性计算上必须和结构布置相统一。在计算过程中，应该根据结构计算简图选择计算方法与参考简图，因为计算时使用的稳定参数是受限的，所以必须在达到参数条件要求之后，才可以选用这一计算方法。

5 总结

钢结构作为建筑结构的重要类型之一，在进行钢结构设计时必须从设计方案、火灾以及稳定性等维度着手，全面提升设计水平与质量，保证建筑工程安全，从而推动我国建筑行业的进一步发展。