民建钢结构设计存在的问题及其应对措施

阮 祥 炬

(中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430071)

民建钢结构设计存在的问题及其应对措施

阮 祥 炬

(中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430071)

论述了民建钢结构优化设计的必要性及特点，对民建钢结构设计存在的问题进行了研究，提出了提升设计人员职业素养、提升设计的专业性、建立设计管理制度等改善措施，以确保钢结构设计的质量与实用性。

钢结构，设计，专业性，质量

0 引言

在民用建筑中,人们对于钢结构不仅要求其具有较高的强度，而且还应具有一定的灵活性，同时还应有良好的抗震性能。在具体的工程应用中，其还应具有较好的隔音与保温效果。虽然钢结构在我国民用建筑中，得到了广泛的运用，但是还存在一定的缺陷，对民建钢结构进行优化设计，是当前建筑行业必须面对与亟需解决的问题，只有解决此问题，才能大幅度提升我国民建的质量。

1 民建钢结构优化设计概述

1.1 民建钢结构设计优化的必要性

1)我国民建工程有速度要求，需要大量采用钢结构。其主要原因是钢结构施工工期短。

2)追求低强度劳动和好的工作环境，促使大量采用钢结构。钢结构工厂化生产，易于产业化，机械化程度高。

3)钢结构是可持续发展的结构。钢结构工厂制作，现场组装，对周围环境污染小。钢结构容易拆除，钢材可回收利用，符合可持续发展要求。

4)政策支持为钢结构发展提供了强有力的保证。由限制使用→合理使用→推广使用→积极推广使用，成为国家十大推广技术中钢结构专利。

1.2 民建钢结构特点

1)自重轻且强度高。由于钢结构的截面比较小，可大幅度增加建筑的使用面积，此外，钢结构自重较轻，可减小外力作用，提升民用建筑的稳定性。

2)韧性以及塑性比较强。钢结构只有较强的塑性和韧性，才可在外力的作用下，不至于引起钢材的变形与损坏，继而才能确保钢材应力的平衡性。

3)材质均匀。只要材质均匀的钢结构，才能具有较好的弹性与应力，继而满足民建的施工需求。

2 民建钢结构设计存在的问题

2.1 缺乏优秀的设计人才

从我国目前民建钢结构设计的情况来看，多数钢结构设计人员缺乏丰富的实践经验，没有扎实的专业知识做支撑，并且部分设计人员对钢结构的基本理论知识掌握不够透彻，使其设计的钢结构与民建钢结构的发展需求不相符。多数设计人员依靠软件的自身设计，没有根据民建的实际需求进行钢结构设计，无法确保钢结构设计的合理性，致使设计出的钢结构与实际需求不相符或缺少协调性。

2.2 设计方案缺乏专业性

在民建钢结构设计中，由于缺乏专业的设计人才作为基础，使得民建钢结构设计缺乏一定的专业性，难以符合民建的发展需求。此外，在民建钢结构设计中，设计人员过分依赖一些先进国家的设计方案，没有根据我国民建的实际情况，对其进行修改，而是照搬，使得设计出的钢结构不仅不适用于我国民建施工需求，而且还浪费大量的人力、物力和财力。

3 民建钢结构设计的改进措施

3.1 提升设计人员的职业素养

在民建钢结构设计中，设计人员应对钢材和连接的强度、钢材疲劳等方面的知识进行充分的掌握与了解。如钢材疲劳按照断裂的寿命和应力高低的不同，可分为高周疲劳和低周疲劳两种，高周疲劳的断裂寿命较长，断裂前的应力循环次数为n≥5×104，断裂应力水平较低，因此也称低应力疲劳；低周疲劳的断裂寿命较短，破坏前的循环次数n=102～5×104，断裂应力水平较高，伴有塑性应变发生，因此也称为应变疲劳或高应力疲劳。在民建钢材设计中，设计人员对这方面的知识进行透彻的理解和运用，利用专业的钢结构设计知识与方法，规避钢结构的缺点[1]。此外，由于钢结构中钢材具有易腐蚀的缺点，对钢结构的质量与使用寿命有着直接的影响，因此，在进行钢结构使用中，应对其表面进行涂漆，增强其抗腐蚀能力，继而提升钢结构的寿命。

3.2 提升钢结构设计的专业性

想要提升民建钢结构设计的专业性，应从以下几方面做起：

1)仔细分析其结构。在钢结构设计中，设计人员可通过线弹性分析法、力学分析法等，对其结构进行仔细、准确的分析，确定其内力数据以及变形数据。此外设计人员还可通过相关软件，分析型材钢板的弹性以及非线性因素。

2)考量设计节点。在钢结构设计实践中，最容易出现的差错就是最终节点与当初模型中的形式不相符，出现这种问题的原因就是在对钢结构分析前，没有充分考量设计节点。因此，在实际的钢结构设计中，设计人员应根据节点传力的特性，结合实际民建需要以及实际受力设计方法和等强设计方法，进行钢结构设计，使其应力与强度符合民建需求[2]。

3)判断钢结构设计的适宜程度。一般情况下，在一些楼层高、跨度大、设计复杂的工程中，比较适合采用钢结构，如图书馆、住宅、博物馆等一些地标性建筑。在给这些建筑进行钢结构设计时，设计人员对该项目进行实地考察，看其是否与钢结构特点相符合，确保钢结构在使用中能充分发挥其自身的优势。

3.3 钢结构设计应与实际相结合

在民用建筑中，越来越多的人采用钢结构，由于钢结构在建筑中起着承重作用，因此在钢结构设计中，设计人员应结合建筑结构设计方案，对施工地点和施工条件进行充分考虑，以便设计出与建筑相符的钢结构。在钢结构建筑结构设计的原则之上融入民用建筑的具体要求，充分发挥钢材在建筑结构中的独特优势[3]。由于当温度达到一定程度时，钢材就会出现融化，继而导致楼体倒塌，因此设计人员在进行钢结构设计时，一定要充分考虑火灾等外界因素，对钢结构的影响，在此前提下，确保民用建筑的安全性和实用性，以便增强民用建筑的质量。

3.4 建立完善的设计管理制度

在钢结构设计中，应具有较强的专业性和精密性，因此，相关建筑部门应对钢结构设计的专业性和精密性进行严格检查，并制定完善的设计管理制度与监督制度，以便从源头上确保钢结构设计的专业性和精密性。同时相关部门还应制定严格的奖惩制度，将责任划分到个人，把设计人员的设计方案与其工资进行直接挂钩，对工作人员的工作行为进行规范，这样不仅可以大幅度提升设计人员的专业水平，还可全面提升钢结构设计的质量与实用性[4]。

4 结语

在民用建筑中，钢结构得到了广泛的应用，钢结构不仅具有重量轻、抗震性好的优点，而且其还具有施工快的优点。因此在进行民用建筑施工时，为确保钢结构设计的质量与实用性，设计人员应不断的进行自我学习，学习国外先进的钢结构设计理念以及新的设计软件，从钢结构的最优化设计入手，全面提升我国民用建筑钢结构的设计水平。吸取与我国国情相符合的设计方法，这样不仅可以大幅度降低企业成本支出，还可提升民用建筑的安全性与施工进度，从而确保我国民用建筑的整体质量。

[1] 薛 刚,宋文琦,李树超.基于近红外光谱技术的钢结构防火涂料品牌鉴别方法研究[J].光谱学与光谱分析,2015,1(12):12-15.

[2] 廖芳芳,王 伟,陈以一.往复荷载下钢结构节点的超低周疲劳断裂预测[J].同济大学学报(自然科学版),2014,4(21):22-25.

[3] 王玲玲,李国强.膨胀性钢结构防火涂层耐湿热性能的理论分析与机理研究[J].建筑材料学报,2012,1(14):16-20.

[4] 姜 健,李国强.建筑钢结构抗连续性倒塌各国规范设计及分析[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2014,6(23):26-29.

The existing problems and its countermeasures in residential building steel structure design

Ruan Xiangju

(SouthCentralBuildingDesignInstituteLimitedCompanybyShare,Wuhan430071,China)

This paper discussed the necessity and characteristics of residential building steel structure optimization design, researched the existing problems in residential building steel structure design, put forward the promotion design staff professionalism, promotion design professional, establishment of design management system and other improvement measures, so as to ensure the quality and practicality of steel structure design.

steel structure, design, professional, quality

2015-06-03

阮祥炬(1981- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)23-0029-02

TU391

A