浙江树人大学
摘要：随着国家经济建设的快速发展，我国建筑行业也在不断的开拓创新｡其中钢结构设计关系着整个建筑工程的施工质量｡因此，在建筑工程的施工中必须要确保钢结构设计的水平质量，才能保障工程的安全顺利开展，并有效提高建筑工程在市场中的竞争优势｡但是目前我国的钢结构设计水平与生产质量参差不齐，在设计的过程中还存在较多的问题，致使建筑工程安全存在一定程度的隐患，所以相关设计人员要高度重视钢结构的设计问题，有效提高钢结构设计的水平与质量｡
关键词：钢结构；设计；问题；措施
前言
随着我国的建筑工程的规模不断开拓加强，工程中对钢结构产业的需求量越来越大｡钢结构因为其材料均匀，具有韧性好､强度高､布置灵活等优点｡被大量的应用到各种大型工程中去｡钢结构的设计水平直接关系到工程的质量与安全，所以，相关设计人员必须要拥有高水平的技能，才能确保钢结构的设计效果｡但是在钢结构的实际设计中，因为受到各种因素的影响，导致设计环节还存在较多的问题｡以下本文将对如何提高钢结构水平进行了探讨，同时针对设计中存在问题，提出了一些相应的建议的策略｡
一、现代钢结构建筑特点
钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料､不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性｡同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本｡在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象｡建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑｡例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转､平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建筑设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一｡钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高｡其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体｡并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这类型建筑成为标志性建筑｡发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国｡钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工｡钢结构与砖混结构住宅相比，可节能 60%以上，冬夏季空调设备可节约耗电 30%以上，结构的废旧利用为 100%，与砖混结构比较，同样楼层净高条件下，钢结构维护墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。
二､钢结构中建筑设计所面临的问题
（一）钢结构中建筑设计的防腐问题
钢材如果长时间暴露在室外受到风雨等自然力的侵蚀，必然会生锈老化，其自身承载力会下降，建筑的美观也会受影响｡因此防腐问题也是钢结构建筑设计需要解决常见问题，目前的做法主要是采用新型防腐和构造材料｡在实际建筑设计中设计人员在遇到钢结构建筑中对所设计的建筑都做出特别的要求，比如涂刷防锈涂料，防火涂料属于油漆类｡防火涂料一般做法为先刷红丹防锈底漆两度，再刷钢结构面漆两度｡另外对钢结构建筑的钢结构构件施工也有确定的要求，比如构件出厂前涂红丹防锈底漆一道；钢结构安装调整后，将其清洗干净，然后再刷一度底漆，两度面漆｡然而现在虽然有各种不同类型的防腐涂料但较为有效的防腐涂料还需外国进口。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国主要采用的防腐蚀方法，是从构件的表层涂抹防腐蚀材料，这也是最简单最实用的方法，不仅实施的成本较低，并且可以选择用的防腐蚀材料种类也非常多，实用性较强，并且也不会受构件使用范围以及形状大小的限制｡
但是这种的防腐蚀材料缺乏长久的耐用性，必须要相关人员进行长期维护，才能确保构件不被腐蚀｡并且这种防腐蚀方法并不适用与大型的钢结构构件，因为大型构件必须要进行长期免维护的防腐蚀处理，一般都会采用镀锌镀铝以及热喷涂铝热喷涂锌的技术，但是这都不是最佳的防腐蚀技术方法｡在上世纪50年代，有些国家采用了电弧喷涂技术对钢结构构件进行防腐蚀处理，但是因为相应技术的欠缺，导致电弧喷涂防腐蚀技术没有被推广应用｡大部分人们都采用的低质量高效率的热喷涂防腐蚀技术｡直到上世纪80年代英国等发达国家对电喷涂技术进行了改良，最大程度的提升了电弧喷涂技术的效率与质量｡所以，现阶段大型钢结构构件的最佳防腐蚀技术为电弧喷涂技术，我国在90年代初已经引进了这项技术，并已大规模的应用到了钢结构的防腐蚀中｡
（二）钢结构中建筑设计的防火问题
火灾是对钢结构建筑的最大危害，钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度达到600℃时，钢材基本损失全部强度和刚度，因此当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，很容易使建筑损坏，从以往发生的钢结构建筑火灾案例可以发现两类现象，一类为防火保护的钢结构在火灾中没有达到规定的耐火时间而破坏，另一类防火保护的钢结构在火灾中超过了预期的耐火时间而并没有破坏｡建筑的构造防火问题一般在钢筋混凝土结构上较易解决，而在钢结构建筑上则需考虑更多的因素，钢结构构件的耐火性对于各类型工程至关重要，设计人员在对防火材料进行设计的过程中，需要依据建筑工程的实际情况的来设计钢结构构件的耐火等级，并对可能接受高温的构建实施耐火防护措施，对钢结构进行防火处理的，目的是为了解决钢结构构件不耐高温的特性，通过对其进行耐火性的处理来帮助构件达到预期的设计标准｡对钢结构防火性处理有多种处理方法原理十分接近，但是在实际进行耐火处理的过程中，无论是应用哪一种方法，构件与耐火处理都必须要通过合理的设计，达到工程的标准和要求｡
（三）钢结构中建筑设计的保温问题
外部环境对建筑的热辐射主要从两个方面影响建筑的热环境：一是透过窗户进入室内，并被室内表面所吸收，产生了加热的效果；二是被建筑的外围护结构表面吸收，其中一部分热量通过建筑围护结构的热传导逐渐进入室内｡由于玻璃可以让阳光直接射入室内从而迅速升高室温，特别是随着新型玻璃材料的不断出现，玻璃的热工性能逐步改进，建筑采光与建筑保温之间的矛盾已日趋淡化，“遮蔽”与“阻隔”走向平衡｡所以对建筑的保温措施主要集中在外围护结构上，而目前对此解决办法有两种较为有效：a.研制､优化保温材料的构造，提高建筑热环境性能｡例如在建筑物得内外表面或者外层结构的空气层中，采用高效反射材料，可以将大部分的红外射线反射回去，从而建筑物起到保温和隔热作用；此外还可运用高效节能玻璃，硅气凝胶，新型节能墙体材料，达到节能的目的｡b.防止保温材料凝结水外保温和中间保温作法｡可防止保温材料由于蒸汽的渗透积累而受潮｡内保温作法则保温材料有可能在冬季受潮，外保温可避免主要承重结构受到室外温度的剧烈波动影响，从而提高其耐久性｡外保温作法对外表面的保护层要求较高内保温和中间层保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成，饰面层的处理比较简单｡
（四）钢结构中建筑设计的吸音问题
一些建筑大厅中，尤其是在音乐厅中顶棚反射板增加的反射声几乎同时到达听众的双耳，缺少侧向反射带来的围绕感｡在这类建筑的设计中，需要综合考虑材料的使用，包括吸声性能以及装饰性､强度､防火､吸湿､加工等多方面｡目前广泛地应用于音质设计和噪声控制中的解决途径是吸声材料和吸声结构｡吸声材料本身具有吸声特性｡如玻璃棉､岩棉等纤维或多孔材料具有良好的吸声性能，由于空气的粘滞阻力､空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为摩擦热能而吸声材料本身可以不具有吸声特性，但材料制成某种结构而产生吸声｡如穿孔石膏板吊顶｡噪声于建筑密不可分，噪声污染的防治与治理已经成为建筑声学重要的组成部分｡噪声规划､噪声控制等理论也逐渐演化开来｡人们可以听到的声音都属于声环境范畴｡人们可以听到谈话､鸟鸣､音乐､泉水叮咚､歌声等；但也能听到吵闹､机器轰鸣､车辆的轰鸣等噪声｡但主要是有安静要求的房间，如录音室､演播室､旅馆客房､居民住宅卧室等建筑对隔声隔振要求非常高，需要专门的声学设计｡对于旅馆､公用建筑､民用住宅人们对安静的要求也越来越重视｡并尽量靠近声源，会提高隔声效果｡一般隔声间外墙使用隔声性能较好的材料或结构，如砖､混凝土､纸面石膏板墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门或吸声迷道等｡
（五）钢结构中建筑设计的节点问题
钢结构建筑在施工的过程中，整体结构是由钢材的各个节点链接构成，钢材料的强度与韧性虽然要比其他结构更具有优势，但是在建筑使用的过程中，会受到钢筋尺寸与截面的限制而影响整体结构的强度｡而钢结构中的节点是最脆弱的部位，如果节点出现情况就会导致整体建筑出现问题，甚至会造成严重的安全隐患｡钢结构在设计的过程中，焊接是结构的重要连接形式，因此，结构的焊接质量决定了整体结构的安全程度｡在选用焊接等级时需要结合钢结构整体的受力性与重要性｡同还要仔细检查钢板材料焊缝对接的疲劳强度，确保焊接技术合格｡而一些重要位置的焊缝质量需要的达到二级以上，其中钢结构的剪力部分需要采用角焊缝，主要是因为这个位置的应力集中非常明显，所以焊缝的质量等级一般都处于三级｡
（六）钢结构中建筑设计的稳定问题
建筑的施工过程中，同时要对具体施工中存在的不稳定因素与不利条件全面进行了解，在设计方案的过程中，要充分结合施工的具体情况设计合理方案，确保构件的施工安全与施工可操作性的科学合理｡设计师要对我国的气候地震､台风荷载等各种存在的情况进行深入的了解，确保在钢结构建筑的设计过程中，可以依据存在的客观情况进行及时的调整，优化建筑荷载量与抗震设计等，科学合理运用运原材料，以实现对工程的质量的控制｡设计人员在进行钢结构设计时，要严格规范设计程序以及施工的计算内容，有效的加强工程项目的计算深度，同时要对构件的节点进行严格的设计，防止安全事故的发生｡设计人员在对钢结构建筑进行设计时，要重视建筑的成本效益､安全性以及舒适性，在设计的过程中，要充分考虑建筑的实际用途以及钢结构的优缺点｡比如，钢结构建筑受温度的影响会发生变化，所以，在设计高温环境的厂房时，就要避免选用钢结构，防止建筑安全受到影响｡
五､结语
综上所述，以上本文主要叙述的是，钢结构的设计中较为常见的一些问题，通过分析可以看出，钢结构因为其具有独特的优势，被各类大型工程广泛的用于建筑当中｡但是在钢结构设计人员在设计过程中还需要充分考虑各方面的因素，针对钢结构件存在的问题，不断的优化设计质量，以加强钢结构在工程应用的稳定性，进而促进钢结构的不断发展｡
参考文献：
[1]张宗升.浅析钢结构设计中的常见问题[J].山西建筑，2016，32（17）：125～126.
[2]秦炳棋.钢筋混凝土在建筑结构设计中的应用探析[J].科技创新与应用，2015（21）：78～79.
[3]王洁.轻钢结构设计中常见问题的探讨[J].山西建筑，201，37（29）：106～107.
[4]蒋彦涛，白洪源.钢结构住宅技术体系研究及其产业化道路[J].建筑技术，2015，42（6）：542-545.
[5]郑长梅.钢结构引导住宅产业发展新趋势[J].科技致富向导，2015，（30）：421.
[6]叶静芳.抗震又环保钢结构住宅产业化正当时[J].中国科技产业，2015，（3）：105.
论文作者:吕迪华
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
标签：钢结构论文; 建筑论文; 构件论文; 结构论文; 材料论文; 过程中论文; 防腐蚀论文; 《建筑科技》2017年第18期论文;