中国建筑上海设计研究院有限公司第六设计院 200062
摘要：钢结构具备质量轻、强度高、延性好等特点，并且其使用寿命较长，应用范围特别广泛。最近几年以来，由于人们对建筑工程的要求逐渐提高，如何才能够满足现代人们的生活与生产需求，已经成为施工单位与设计单位面临的主要问题。为了能够提升现代人们的生活与生产水平，本文深入分析建筑结构设计中钢结构设计中存在的几个核心问题与对策。
关键词：钢结构房屋；结构设计；常见问题
1钢材作为建筑材料的优势
相对于整体性好、可模性好、耐久性和耐火性好、工程造价和维护费用低的混凝土而言，钢的强度高、塑性及韧性好、耐冲击、性能可靠、易于加工成板材、型材和线材，有良好的焊接和铆接性能，被建筑行业不断使用。（1）钢材较其他材料具有体积小，质量小的优势，这不仅可以极大地降低建筑所用资金，还可以利用较小的空间创造更大的价值，节省了占地和原料消耗。（2）钢材较其他建筑材料具有更强大的抗压性，由于它的强度大且韧性好，可以抵抗住别的材料不能承受的正负向挤压的同时还能够根据需要变换成不同的形式，使得建筑过程中材料间贴合性更好，更具有视觉效果。（3）钢材如果真正使用到建筑物材料之中，那么对于整个建筑的抗震性能的提高也有着极大的帮助，使得房屋的安全性也随之提高，更促进了建筑业的经济发展。
2钢结构在房屋结构中的建造优势
2.1材料强度高，自身重量轻
钢材强度较高，与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。
2.2钢材韧性、塑性好、材质均匀、结构可靠性高
抗震性能较好，可以抵御较大的超负荷承重。由于钢结构内部均匀，使得钢结构的房屋更加稳固，内部致密而不易有缝隙，让各处的衔接都是恰到好处。
2.3钢结构制造安装机械化程度高
由于钢结构它具有可塑性强的特点，所以使得许多的工厂制造、机械化管理制造都需要它的出现，由它参与的机械行为，制出的零件更加具有可用性，同时，它帮助工厂提升机械化效率，提升工厂工作速度，大大缩短了机械工期，对盈利和国家经济的带动起到一定作用。
2.4钢结构密封性能好
由于钢结构致密性好，保证在用作建筑材料的过程中始终处于密封状态，所以它是一种制造高压容器和大型的压力型运油设备的重要材料。
3钢结构在房屋结构设计中的常见问题分析
3.1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：钢结构构件的初始弯曲、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。
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3.2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。
3.3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。
4钢结构房屋结构设计的具体措施
4.1提升钢结构的稳定性
为了保证建筑钢结构的可靠性、稳定性得到双重提升，设计者要严格遵守有关规定与条例进行设计，避免钢结构出现大规模失稳现象。例如，在平面结构当中，设计人员要提前进行钢结构平面稳定性计算，保证结构布置更为合理，并适当增加构件，对钢结构进行全面的稳定性控制，保证结构计算简图更为科学。在进行框架柱稳定性计算时，设计者需要选取合理的稳定参数。稳定参数选取完毕后，经过全面的计算，方可确定最终的钢结构设计方案。
建筑结构设计当中的钢结构设计关联性较强，一旦某个环节出现差错，建筑工程的稳定性会立即下降，对工程项目中的其他构件安装产生较大影响。所以，钢结构设计人员要结合结构的受力情况、结构特征，在满足国家相关规定的基础之上，进行合理的设计。当然，钢结构设计者还要与施工单位沟通，结合施工单位提出的异议，在重点部位进行有效的优化，保证钢结构设计水平得到全面提升，推动建筑行业的绿色发展。
4.2综合考虑钢结构腐蚀问题
在建筑结构设计钢结构设计过程之中，设计者要综合考虑到钢结构腐蚀问题，钢结构的抗腐蚀性能差，设计者需要真正认识到这一问题的严重性。想要进一步提升建筑项目外观质量，一般对外部的钢结构采取喷锌处理，也可以采用喷铝处理方法。但是，因为锌和铝比较容易与外界空气发生氧化反应，对钢结构产生较大的腐蚀，因此，在实际喷抹的过程当中，施工人员需要提前在钢结构表层涂抹防腐蚀保护层，避免钢结构被腐蚀。通过综合考虑钢结构腐蚀问题，能够降低钢结构出现腐蚀的概率。
4.3加强钢结构防火设计
对于钢结构设计人员来讲，在进行设计时，还要考虑结构的防火性能，做好钢结构防火设计工作，特别注意以下问题：首先，明确钢结构的位置，并根据钢结构的具体分布位置，选择相应的防护材料。其次，对钢结构实施防护处理之后，钢结构重量会增加，占用空间也不断增加，故设计人员要对建筑工程进行全面的设计。最后，根据钢结构施工的难易情况，从经济角度进行考虑，现阶段，比较常用的钢结构防火措施主要为：在钢结构表层涂防火料，加强混凝土防火保护、在钢结构内部进行通水冷却等等。
结语
房屋是人们身体的港湾也是人们灵魂的安居之地，房屋的安全和稳定不仅可以保障人类居住的安全性，还可以让人类更有归属感。所以希望工程师可以在以后的设计过程中不断提升自我的科学文化水平，平时进行经验的积累，使得最后的设计一步到位；施工者提升思想道德修养，用真诚的心对待工作，从根源出为广大人民提供基本的安全保障。希望相关人员可以仔细研究钢材料的特性和基本优势，合理利用其优势的同时，注意到稳定性、保护性、抗震性等基本问题，在实践中不断优化钢材料的弊端，想方设法缩小其所带来的问题，把它的优势进一步展现，问题进一步解决。
参考文献
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论文作者:李想
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：钢结构论文; 耐火论文; 钢材论文; 结构论文; 稳定性论文; 性能论文; 结构设计论文; 《防护工程》2019年12期论文;