摘要：钢结构作为建筑结构主要的结构类型，钢结构是通过热扎、钢板、冷弯以及焊接承受或者传递荷载的形式，它具有可靠性高、自重轻、安装方便、抗震效果好、施工时间短、回收利用率好、环境污染少等特点。和传统混凝土结构相比，它具有大、高、轻等发展优势，目前，在全球工程建设中已经取得了良好的应用效果。本文结合我国建筑钢结构设计，对建筑钢结构设计特点、原则、常见问题以及解决措施进行了简要的探究和阐述。
关键词：钢结构；常见问题；措施
前言
近年来，随着经济的发展，钢结构在土木工程中的应用日趋广泛，技术越来越成熟，国家相应出台了不少规则、手册、图集来规范设计、施工行业。但毕竟结构体系千变万化，设计、施工人员在应用过程中还是会产生诸多的问题。这就要求设计人员必须掌握与此相关的各种知识。文中论述的几个问题几乎是任何一项钢结构设计都要遇到的基本问题。从表面上看这些问题非常简单，然而不少设计人员在处理这些问题时却把握不准。究其原因在于这些问题看起来简单，其内涵却非常丰富，涉及到很多非结构专业的问题。因此希望以下的论述能对钢结构设计人员有所裨益。
一、钢结构设计特点以及原则
1.1 钢结构设计特点
（1）强度高
在建筑施工中，钢结构具有很高的强度特性，韧性和塑性相比其他建筑都好；如比砖石、木材等，强度都要高出很多。因此，被广泛应用于大荷载、大跨度的结构设计中。拥有较好的塑性，在一定条件下结构就不会因为超载出现断裂；韧性，则是结构适应动力荷载的主要因素。另外，钢结构拥有良好的吸能力和延伸性，也是抗震性良好的基础条件。极高的钢材强度，构件截面制作薄且小，当受到压力影响下，就能满足施工要求，有时也会让强度不能正常发挥。
（2）材质均匀
在钢结构内部，材质相对比较均匀，在应力范围内部，几乎处于完全弹性的状态，从而让钢结构受力状况满足工程力学计算结果。其次，在轧制以及冶炼过程中，钢材质量也有得到严密的控制，从而让材质在极小的区域波动。
（3）施工周期短，制造简单
在建筑结构设计中，构成钢结构的材料，几乎全部属于成材，非常单纯，加工便利，通过机械就能直接操作。在作为专业的金属结构构件时，也能拥有极高的精确度；在工地构件拼装中，通过安装方便的普通型螺栓或者强度很高的螺栓都能进行，有时甚至直接在地面进行拼装或者焊接成较大的单元进行吊装，从而为缩短施工周期创造条件。除了上述特点外，已经建成的钢结构建筑，在改建或者加固中也比较方便，如在结构螺栓连接钢结构建筑中，根据施工要求就能进行拆迁。
二、钢结构住宅设计中遇到的具体问题以及解决策略
1、钢结构住宅的设计规范
根据原国家建设部印发的《钢结构住宅产业化技术导则》，钢结构住宅在初期设计的过程中，应该遵守以下规范。
（1）总体设计方面：钢结构住宅建筑应该满足标准化、定型化、多样化和通用化的原则，在钢结构住宅的各部分设计中应该严格做到模数协调，在总体设计方面追求钢结构建筑的建筑、结构、水电暖气综合设计的原则。
（2）平面设计方面：应该充分体现钢结构设计的系列化原则，充分适应钢结构构件的标准化设计和标准化应用，要做到标准化与多样化组合的结合，实现多样模块化以应对多种建筑情况，考虑梁、柱、楼板等实际情况进行钢结构设计中的模块化设计，充分适应钢结构住宅个性化、多样化和可操作性的需要。
（3）竖向设计方面：楼板构造的选型应该充分考虑到受力、隔音和管线布置等要素来合理确定层高，在管线铺设方面应该尽量使用空闲的空间来集中铺设管线，易于管线的维修管理等。
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（4）围护结构方面：围护结构应该对抗震性能和连结性有较高的要求，围护结构的墙体应该采用轻质且高强的墙体，确保隔热、保温、隔音、防水、防火和防裂等各方面的综合性能，对墙面涂料也要有较高的要求。
2、钢结构的稳定性问题
建筑工程师对房屋结构设计的过程中一般只注意设计结构的负荷强度和是否变形的问题，对所运用结构的稳定性是常常忽略的突出性问题，无论是火电厂厂房建设还是居民住宅房屋建设在钢结构的稳定性方面都会遇见一系列问题。然而，在对房屋设计中，钢结构的稳定性对于房屋使用的持久性起着至关重要的作用，如果在建设过程中由于钢结构稳定性差而产生事故，不仅会对建筑投资商造成严重的经济损失而且也会影响人们的生命健康。在钢结构的稳定性方面，稳定性已经成为钢结构的重要设计环节。建筑工程师在对房屋钢结构的分析计算过程中先根据测量数据建立对房屋结构的基本模型，但是这一基本模型与实际建设过程中房屋的结构是存在一定差距的，其数据会有很大的波动，这样就会造成运用理论知识产生的数据与实际情况存在偏差，进一步导致房屋建设过程中钢结构稳定性差。
3、钢结构节点的设计
一般情况下，铰接点的形式较为简易，施工也较为方便，但是它会使梁跨中弯矩加大，从而增加建筑的钢材用量，刚性节点形式复杂，但是对钢材的利用有所节约，与之相比，半刚性节点由于其复杂的受力特性，应用较为罕见。根据实际情况调查，在选用钢结构进行住宅建筑的企业中，半刚性节点的应用率仅为10%，说明它的技术还需要进一步提升。
4、钢结构建筑墙体材料的选用
钢结构的特点是轻便、灵活，所以在墙体材料的选择方面，要符合其特点，不适合采用黏土砖等质量较大的材料，而应该采用空心混凝土砌块、加气混凝土和压型钢板与轻质保温材料组成的符合墙体或者CS 板、OSB 板等。这些轻质材料的防水和放渗透能力都比较好，保温效果也很好，施工较为简便，作为建筑墙体的强度也足够。
5、钢材的防火问题
钢结构虽然有着各种优点，但作为一种常见的金属，它必须要考虑防火、防水和防腐蚀的问题，钢材的耐腐蚀性、耐热性都比较差，一旦被热源、腐蚀源或者水源靠近太长时间，就极易产生问题，对钢材的承载能力产生一定的损伤。以一般的建筑用钢材（Q235 或a345）为例，在全负荷的状态下，失去静态平衡稳定性的温度极值大约500℃，在300℃以上时就会产生一定危险，如果在发生火灾的情况下，火场温度大约800℃以上，钢材结构远远达不到防火要求。钢材防火措施中较为常用的是防火涂料或者在外面包裹混凝土等，而事实上这就丧失了钢结构本身的优势。合适的钢结构住宅的防火措施可以分为主动防火措施和被动防火措施，主动防火措施一般有防火探测和警报系统、消防喷淋系统（气体、液体、泡沫灭火）、防火隔离区等，而被动防火措施则主要利用各种技术对钢材的防火性能进行强化，一般情况下有以下几种形式：使用外包保护层对钢材进行保护使其耐火性增加的外包法，外包法一般有实体外包（如混凝土外包）或者板材外包（如防火石膏板外包）等；利用膨胀材料使钢材在受热时材料产生膨胀，以形成一层耐火保护层；将钢材设计成空心注水也是防火的良好方法，可是这种方法的造价和技术要求都比较高，不适合广泛应用；或者把钢结构屏蔽在耐火材料建造成的墙体中，但是这会导致建筑的有效使用面积有所减少。
三、结束语
为了保障钢结构设计成果，工程设计师必须根据钢结构设计特点以及原则，在施工规范的原则上，切实把握好施工标准和施工流程。针对上述容易出现和忽略的问题，必须根据解决措施，对其进行灵活处理，从而让钢结构设计更加合理、经济，设计水平更高。
参考文献：
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[3]顾长波 浅谈在建筑结构设计中常见问题的分析[ J ].城市建筑，2013（2）.
[4]黄澄莹.房屋建筑结构设计中常见的问题探析[ J ].中国建设信息，2013（12）.
论文作者:马军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
标签：钢结构论文; 建筑论文; 钢材论文; 结构论文; 住宅论文; 措施论文; 稳定性论文; 《基层建设》2017年第22期论文;