陈小春
身份证号码：452728198909223342 广西南宁 530022
摘要：由于钢结构强度高、安全可靠、密闭性好等优点，目前已被广泛应用于各个领域。但随着建筑造型和功能的多样化，对钢结构设计也提出了新的要求。本文首先阐述了钢结构设计的相关理论，其次分析了钢结构在建筑结构设计中存在的问题，最后提出了相关的改进措施，希望为改进建筑钢结构设计提供参考。
关键词：钢结构；建筑结构设计；问题；措施
前言
钢结构指由钢材加工形成的建筑结构。钢结构是一种重要的工程结构类型。由于钢结构具有重量轻、强度高、韧性和塑性性能好、加工制作方便等诸多优点，因此在建筑工程、桥梁工程以及其他各类工程中有广泛的应用和良好的发展前景。但钢结构设计中存在的问题却制约了其在建筑结构设计中的应用价值，如：设计质量问题、设计深度问题等。因此改进和解决钢结构设计中的问题，对保证建筑结构设计的准确性具有十分重要的现实意义。
1.钢结构的设计原理和计算方法
1.1荷载效应和结构抗力
在结构设计中，把结构所承受的荷载（包括各种外界作用）对任何一项功能指标（比如强度指标、刚度指标等）所产生的最大影响值称为该指标的荷载效应，记为S。结构达到极限状态时所能承受的某项功能指标的最大值称为该项指标的结构抗力，记为R。
影响结构抗力的因素包括：结构的组成、钢材的物理力学性能以及引起性能波动变化的各种因素；结构的施工工艺以及引起施工质量波动的各种因素；结构的工作环境以及引起环境条件波动的各种因素。通常情况下这些因素是随机变量。
影响荷载效应的因素包括：结构所承受的荷载的大小、方向和作用方式；作用时间的变化以及不同计算方法的误差和精度变化；环境因素的干扰；各种荷载效应的相互影响以及结构受力变形后产生的次生荷载的作用。通常情况下这些因素也是随机变量，因此通常情况下R和S都是随机变量函数，即：
2.钢结构在建筑结构设计中存在的问题
2.1结构内力计算模式与构件承载力计算模式不一致
由于整体结构的弹性分析未考虑材料非线性和（或）几何非线性的影响，而构件的非弹性设计却考虑了材料非线性和几何非线性的影响，一般情况下，结构构件达到极限承载力时已处于非线性弹塑性状态，其内力会重新分配。因此，按弹性状态计算结构各构件的内力并不是该构件达到极限承载力时的实际内力。换句话说，整体结构的弹性分析与单个构件的非弹性设计的方法不协调。
2.2有的结构设计人员缺乏经济质量意识
经济质量意识的薄弱，往往导致随意增大结构的安全系数、增大荷载，随意增大构件的截面面积，随意增大构件的配筋。在设计民用建筑时，不要一见梁端裂缝超过0.3mm就加大配筋，其实这样做反而是不安全的，违背“强柱弱梁”的初衷。只要裂缝值不是很大，比如在0.3～0.4mm之间，都可以不用去理会，有以下几个原因：①程序计算时有些有利因素没考虑，如填充墙的反拱作用；②梁的配筋是按弯矩包络图中的最大值计算，在计算裂缝时，应选用正常使用情况下的竖向荷载计算，不能用极限工况的弯矩计算裂缝；③画梁施工图时，梁端实际配筋一般都会比SATWE中的计算结果大，SATWE中给出的配筋值为整数，单位为平方厘米。当梁裂缝在0.3～0.4mm之间时，可以把梁钢筋直径变小，但要满足梁的总配筋值。前面环节要精细些，荷载不要随便放大，配筋的时候放大就行；到处放大，最后只会越来越大。
2.3结构设计体系还存在不足
结构设计这门学问，涉及面非常广，有相对完善的规范体系、较为成熟的计算理论、已经受工程实践检验的计算程序、充足的试验成果和大量的工程经验总结，还有概念设计等先进的设计思想。虽然结构设计的规范统一，计算理论大致一致，甚至计算程序目前在国内也基本上单一，但在实际工程中，依据同一理论、同一规范体系，针对某一特定的建筑物，不同计算程序的计算结果不一致；不同的设计单位或同一设计单位的不同设计者，甚至同一设计者在不同的年龄段，所设计的作品也不相同，有时还相差很大，其差别可能会超出计算精度范围。由此可见，结构设计的依据看似非常严密而有体系，但实际上，如果将结构设计的依据作为科学的体系来看待，还有许多不足。
3.钢结构在建筑结构设计中的改进措施
3.1优质钢材的应用
采用高强度钢材，可以用较少的材料做成功效较高的结构，对于跨度大、荷载大的结构和移动式结构极为有利。工程结构用的高强度钢材一般都是低合金结构钢，研究强度更高的钢材及其合理使用将是重要的课题。同时为了节约材料，应大力生产和推广应用经济断面钢材，如轧制H型钢、T型钢、冷弯薄壁型钢、彩色涂层压型钢板等。研究生产耐火温度不低于600℃的耐火钢可取消或减小防火涂层，是发展优质钢材的一个方面。
3.2创新结构形式
近年来，一些新型结构如网架和网壳结构、薄壁型钢结构、预应力结构、悬挂结构、钢-混凝土组合结构、钢．混凝土混合结构等，在我国得到快速发展。它们耗钢量低，性能优越，能适应新颖的建筑造型，具有美好的发展前景。此外改进钢结构制造的工艺和进行设备更新，提高机械化和自动化水平。应促进一些结构形成系列化、标准化、产品化，实现工厂化批量生产，作为产品投放市场，降低造价。
3.3重视钢结构深度的设计
（1）钢结构的防腐设计
随着建筑工程中钢材用量的迅速增长，钢结构的腐蚀问题日益突出。选择适当的防腐蚀技术、合理的设计、科学的施工、适度的维护管理，是确保建筑钢结构工程安全、耐久的重要措施。钢结构防腐蚀常用措施有采用高耐候结构钢或焊接结构用耐候钢、热浸镀锌技术、冷镀锌技术、彩色涂层钢板技术、热喷涂防腐技术、阴极保护技术和防腐涂料技术。
（2）钢结构的抗震设计
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。即在进行房屋的平、剖、立面设计和结构体系布置时，应尽可能做到房屋体形简单、平面规则对称，同时房屋中抗侧力结构的布置应尽可能的均匀、对称，使房屋各楼层的总体刚度中心尽可能与楼层的质量中心相重合或相接近，并应尽可能使房屋的刚度和质量沿竖向均匀连续、没有突变。
在结构设计中，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。例如，应采用冗余度较高的结构形式，重视结构的整体性；框架结构应设计成强柱弱梁型，以防止形成柱子倒塌机构等。
4.结语
总的来说，建筑钢结构设计，首先应当保证安全耐用和满足使用要求，同时要有先进的技术经济指标。设计者必须全面地、综合地、辩证地考虑到以上各项基本要求，以作出符合高速度发展的社会主义经济的先进、合理的设计。此外，设计人员还要不断的在实践中总结经验，并提高自身的专业技能，这样才能更好地促进钢结构设计的科学化、合理化以及效益化。
参考文献：
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[3]陈获屹.浅谈建筑钢结构设计中应注意的问题[J].城市建筑，2013，（24）：68-69.
论文作者:陈小春
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/17
标签：结构论文; 钢结构论文; 荷载论文; 结构设计论文; 建筑论文; 构件论文; 钢材论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;