摘要：近些年来我国建筑钢结构发展迅速，建成了或正在建设一大批大跨度及高层钢结构，使我国钢结构的设计水平得到很大提高。钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型。钢结构已愈来愈广泛地被应用在国内外高层建筑及大跨度结构中，钢结构将是未来结构发展的主流方向。然而，钢结构施工还存有不少问题亟待研究解决，如何做到设计合理、经济适用、施工安全将是留给广大科研设计施工人员永远的问题。
关键词：钢结构；工程；设计；问题；分析
1钢结构工程设计存在的主要问题
1.1钢结构的腐蚀及防腐
造成钢结构腐蚀的原因很多。首先是环境因素，钢结构长期暴露在相对湿度比较大的环境中，就会产生腐蚀现象，而且环境中的酸、盐等化学物质也会使钢结构的腐蚀加速；其次是由于设计的不合理，例如：钢架和墙体之间应该保留足够的空间，便于维护；还有施工时控制不良，主要是由于涂料质量控制及施工过程涂膜厚度的检查不严格造成腐蚀问题出现。钢结构的腐蚀生锈降低钢结构的强度和承载能力，减少钢结构的使用寿命，一旦由于腐蚀造成钢结构变形、断裂、垮塌就会造成难以挽回的损失，并且钢结构腐蚀影响建筑物的美观。因此，当务之急是做好防腐工作。选择防腐涂料要考虑涂料的防腐年限、保光保色性、是否便于维修等。防腐蚀年限小于5年为短期防腐蚀、5年至15年为中等防腐蚀、大于15年为长效防腐蚀。室外钢结构宜采用环氧富锌底漆两度、环氧云铁中间漆两度、聚氨酯面漆两度，总漆膜厚度不小于150μm的长效防腐涂料。室内钢结构宜采用铁红醇酸底漆一度、云铁醇酸防锈漆一度、醇酸面漆两度，总漆膜厚度160μm。
1.2设计项目层层转包造成设计质量下降
设计项目层层转包主要表现在：当前各大设计院的设计任务相当繁重，所承揽的工艺及综合专业部分设计收费较高，不愿意承接钢结构设计任务，或者缺乏钢结构的设计经验，故往往将钢结构部分分包给另一单位。层层转包的另一表现为借用“资质”或者叫“买图纸”，一些无资质的单位，拿到工程后，用买来的图纸搞设计，使设计质量存在重大隐患。当前设计市场比较混乱，对设计质量缺乏有效控制，缺乏严格的检查和监督，所出现的许多倒塌事故无不与设计资质有关。如不规范市场，严格资质管理，会造成严重后果。
1.3设计理念落后
过于保守或过于‘先进’，不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级。一些设计人员对复杂工程缺乏经验，心中无底，盲目追求高标准，造成设计过于保守，任意加大安全等级，对结构构件不分主次，重要性系数取值任意加大，一些设计人员甚至互相攀比，层层加码。由于上述原因往往造成结构构件过大，投资大量增加，这都是设计方案不合理造成的。
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2 钢结构工程设计应注意的细节
2.1钢结构稳定设计的原则
（1）结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面外失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的稳定计算必须和结构布置相一致。（2）结构计算简图和实际计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是对框架柱的稳定进行计算分析。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。（3）设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互结合，使二者有一致性。结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予不同的节点约束条件，对桁架节点应尽量减少杆件的偏心，这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的问题。但是，当涉及稳定性时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。
2.2结构选型与结构布置
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计"，它在结构选型与布置阶段尤其重要.对一些难以做出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
2.3预估截面
结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。初学者需注意，对应不同的结构，规范中对截面的构造要求有很大的不同。如钢结构所特有的组成构件的局部稳定问题。在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择安全、经济、美观的截面。
2.4结构分析
目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形。简单结构通过手算进行分析，复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析。
2.5工程判定
要正确使用结构软件，还应对其输出的结果做"工程判定"。根据"工程判定"选择修改模型、重新分析，还是修正计算结果。不同的软件会有不同的适用条件，初学者应充分明了。此外，工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定差别，为了获得实用的设计方法，有时会用误差较大的假定，但对这种误差，会通过"适用条件、概念及构造"的方式来保证结构的安全。钢结构设计中，"适用条件、概念及构造"是比定量计算更重要的内容。工程师们不应该过分信任与依赖结构软件。
2.6构件设计
构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，它减少了结构师的很多工作量。
2.7节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分考虑与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。
2.8 图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。
3结束语
随着我国钢产量的增加，钢结构在建筑中的应用必然会越来越广泛，因其具有施工速度块，安装误差小等优点，也必然会产生越来越深远的影响。因此，应加强对钢结构工程设计问题的分析，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，同时还要广泛的在民用建筑和工业建筑大力推广使用，尤其是在石油行业中的普遍应用，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构的优点，从而促进钢结构工程的蓬勃发展。
参考文献
[1]薛发.建筑钢结构工程设计中的几个问题[J].现代物流报，2013（03）：59.
论文作者:覃莫愁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/17
标签：钢结构论文; 结构论文; 构件论文; 截面论文; 稳定论文; 节点论文; 框架论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;