钢结构房屋结构设计中常见问题分析

张晓锋

摘要：伴随着经济的飞速发展，我国在建筑领域取得了不小的成就。同时，现代技术更新换代速度极快，我国的钢材需求量明显增加，人们对钢材质量的关注度也越来越高。这就要求我们必须完善钢结构的设计，尽可能减少设计过程中可能出现的问题，增强日后使用时的安全性。本文主要阐释了钢结构房屋结构的优点，探析钢结构房屋结构设计中的问题，并提出有效的解决方法。

关键词：钢结构;房屋结构设计;常见问题

使用钢材作为建筑材料，还可以满足在建筑上大开间、以及灵活分间的建筑需求。而且钢材与其它建筑材料相比强度要高，所以承受相同的荷载时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装且节约建筑材料。

一、钢结构房屋发展的优势

钢材塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。

二、钢结构在房屋结构设计中的常见问题分析

2.1钢结构的稳定性问题

钢结构的稳定性缺陷问题主要分为两大类，一是几何缺陷;二是力学缺陷。几何缺陷主要包括：钢結构构件的初始弯曲、初始偏心及板件的初始不平度等，几何缺陷主要是以附加应力的形式影响钢结构的力学性能，使其刚度降低，承载力减弱。力学缺陷通常是指：初始应力和力学参数的不均匀性，其中残余应力是影响最大的力学缺陷，残余应力在构建截面是自相平衡的，但是残余应力的存在会导致部分构件截面直接进入屈服，失去刚度，导致钢结构整体稳定性降低。

2.2钢结构设计防火问题

在钢结构建筑中，使用的建材主要以不易燃烧的钢材为主，但是钢材在温度达到一定数值时，便会发生断裂，将会影响到整个建筑结构的安全性能，存在极大的安全隐患。所以钢结构中，火灾是最大的安全隐患。所以在钢结构作为建筑材料的使用中，要考虑到用辅助材料对于钢结构的耐火性进行加强。

传统的钢结构防火设计使根据火灾性能确定耐火等级，同时根据耐火等级确定钢结构材料的耐火极限和燃烧性能，最终根据耐火试验确定参数，选择钢结构的防护材料和构造方法。目前根据最新的设计理念设计阶段可以采用TS-TC耐火设计方法按照耐火等级确定耐火极限t，求出构建临界温度Ts后，以t、Ts为控制条件求出构件保护层厚度，进行耐火涂料厚度设计。

2.3钢结构的防护性问题

金属的腐蚀是材料防护的关键所在，实际使用过程中，工程师在注重建筑材料的结构的时候，并不能考虑到建材在使用中的防腐蚀情况，在风力、雨水的外部因素的侵蚀之下，就会影响钢结构的使用寿命，从而影响到建筑物的使用寿命。有些钢结构要埋入土中，对于这些钢材料不进行合格的防侵蚀包装，就会对钢结构的各种性能造成严重的影响。

三、钢结构房屋结构设计的具体措施

3.1设计阶段对整体结构作弹塑性二阶分析钢结构的稳定性

结构的稳定承载能力本身属于一种非线性问题，设计阶段需要进行弹塑性二阶分析，通常是采用数值方法进行求解，常用的有数值积分法、有限单元法等进行求解，本文主要介绍假想荷载法。

假想荷载法是利用较多的稳定性计算方法，简单来说就是根据构建理论初始的倾斜率作用转化为等效水平力对初始无倾斜初始框架的作用，得出的力即为假想水平力。同时假想水平力必须要通过精确的二阶弹塑性分析结果校准确定，目前假想水平力法已经通过了一系列的基准校核。基本可以运用于设计阶段的精确分析。通过放大系数的二阶弹塑性分析可以简化为由一阶分析结果得到近似解，利用钢结构的内力用于校核平面的稳定性方程式，得到相关的承载力参数校核，现阶段可以在设计阶段用于初步的校核适用。

3.2加强钢结构的防护性设计

钢结构的防护性设计主要根据腐蚀的原理进行防腐设计，刚结构的防腐蚀处理可以有以下两个方面进行设计：一是设计阶段的原材料选择直接选用耐候钢，这样可以在根源上加强钢结构的防护性能;二是在设计阶段明确钢结构表面要进行热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行表面处理。同时在钢结构设计中可以增加缺陷责任期处理设计，要求在钢结构采用涂层法进行维护处理。对于明显环境恶劣暴露部位的钢结构，设计阶段可以进行极阴设计，使钢结构能够得到保护。这样可以在设计阶段就能够加强钢结构的防护性能。

3.3选择合理的结构模型

对钢结构性能有影响的因素不只是原材料的选择，还包括建筑模型的结构。纲结构在使用中，可以分为网状钢架、框状钢架、平面钢架，它们具有不同的使用作用。在实际的使用过程中，要根据建筑物的实际需求，来选用不同的模型，进行科学的设计。将钢结构的性能发挥到最大。

3.4钢结构的防火耐热性能

钢材虽然有很大的硬度，但是它的耐热性能并不高，当达到一定高温时，钢材会发生断裂。因此可以使用降温辅助设备来保证钢材的稳定性。可以利用温度感应装置和喷水装置相结合，当钢结构材料周围温度达到一定程度时，就会触发温控装置来让喷水装置喷水，来降低钢结构周围的温度，以此来保证钢结构的性能。避免因高温致使钢结构断裂造成房屋坍塌。

3.5注重计算分析

在对建筑结构进行数据计算时候，要重视各个结构之间的协调性，并且将地震效应因素计算其中，结合具体的地形，对数据进行精密的计算，来减少模型与实际的误差。

四、结束语

在房屋结构设计中，对钢结构各种性能的考虑要详尽，对其结构的稳定性进行合理具体的分析，在关注钢结构优势的同时，找出因其耐热能力不强等引起的问题，并提出具体的解决措施，使钢结构的应用更为广泛，让建筑业的发展更为节能化、科学化、美观化。

参考文献

[1]张雷，高炜，王玉华.轻钢结构设计中常见问题分析[J].建筑结构，2018，48（04）：64-66.

[2]韩少春.基于钢结构房屋结构设计中常见问题的研究[J].智能城市，2018，4（02）：44-45.

[3]王艳.钢结构房屋结构设计中常见问题的分析[J].智能城市，2017，3（12）：97.

[4]童公明.钢结构设计中的常见问题分析与对策[J].江西建材，2016（18）：44-45.