浅析钢结构建筑中的设计要点及防护措施

王 敏 徐 昌

（山东科技大学 土木工程与建筑学院 山东青岛 266590）

浅析钢结构建筑中的设计要点及防护措施

王 敏 徐 昌

（山东科技大学 土木工程与建筑学院 山东青岛 266590）

钢结构相比于混凝土结构有着其得天独厚的优势，包括：①质量轻，强度高，塑性好，韧性强；②材质均匀，安全可靠；③工业化程度高，工厂生产，现场装配，工序简便施工速度快。因此钢结构在现代建筑结构中得到了广泛的应用，但钢结构建筑在设计过程中也存在部分问题，本文结合钢结构设计中的要点，对设计过程中的常见问题以及相关防护措施进行了研究。

钢结构；设计要点；常见问题；防护措施

伴随着我国国民经济的良好发展势头，建筑行业也显示出了一片繁荣的景象，工业及民用建筑不管从建筑结构、外观形式，还是从施工质量，设计用材都有了巨大的进步，形式多样、外观优美、质量可靠、用材合理，其中建筑用材的发展尤为突出。在高层建筑及大跨度空间结构中，钢结构形式应用的尤为普遍，钢结构在此类设计中可以更好地发挥出其独特的优势，广泛应用的同时钢结构的缺陷也显得相当明显。为此，本文就钢结构设计中存在的常见问题及防护措施展开论述。

1 钢结构设计中的常见问题

1.1 焊缝的设计

在钢结构当中，钢结构最基本的连接方式为焊接方式，因此钢结构的安全就取决于焊缝质量的好坏，因此就要依照结构的受力性和重要性以及钢材的焊接性能，来对焊接的等级进行选择。在大多数情况下，应该对钢板板材的对接焊缝进行疲劳强度的检验，对于一些比较重要的焊缝，更应该进行检验，焊缝的质量等级至少为二级，对于只受剪力部分可以运用角焊缝，因为应力集中现象较为明显所以焊缝的质量等级大多数是三级。

1.2 稳定的设计

如今，钢结构基本构件的理论研就已经相当完善，其对应各个数值也已经相对成熟完整。但钢结构构件稳定性（整体与局部稳定）的相互影响与设计应用还应该得到进一步研究。由于设计人员缺少工作经验，对构件结构的稳定性能没有深入的了解，就会导致设计的钢结构工程出现失稳的现象，缺少保护结构稳定的理念和经验，导致在一般性的结构设计当中出现低级的失误。并且由于新材料的出现，对于新材料的性能设计者还没有能够进行全面的了解。对于部分问题，需要对基本的钢结构稳定性进行深入的了解以及研究，只有这样钢结构稳定的问题才能更好的解决。

1.3 节点的设计

在进行结构分析以前，需要充分思考以及确定节点的形式，最常遇到的一种状况就是结构分析模型和设计的节点不一致，一定要避免这种状况的发生。依照传力特点的不同，节点可以分成铰链、刚接以及半刚接，最好是选取能够进行简单分析的铰链与刚接。

2 钢结构建筑设计要点

2.1 抗震设防烈度

在设计高层或超高层建筑时，抗震设防烈度的设计时其中重要的设计内容之一，是建筑物能够安全使用的重要保障。在做此类设计时，应该合理考虑建筑物的结构设计要求，设计人员针对不同建筑物的结构设计要求，做出相对应的抗震设防烈度的设计方案，具体情况具体分析，方案经设计人员层层比选，择优录用，这样可以尽可能使设计更为周全，还可以最大限度减少建设时得误差。一般情况下，复杂高层与超高层建筑高度均超过 300m，在做此类设计时，更适合将其建设在抗震设防烈度为“六”的区域，可以减少因地震作用对建筑造成的伤害。由此可以看出，在设计此类建筑时，要综合考虑抗震设防烈度的各种因素，做出适合具体情况的设计。

2.2 结构舒适度

要确保高层与超高层建筑物水平振动的安全性，就要以“以人为本”为建筑设计理念的根本。对建筑结构设计的基本方法这两种高层结构体系是彼此柔软的，但是在设计过程中，我们使建筑物满足人们对舒适度的前提是保证建筑设计的安全性。使高层建筑物的结构设计达到顺风向和横风向顶点的最大加速度是这方面设计所考虑的重要内容。

2.3 施工过程

在对超高层建筑进行结构设计时，必须要考虑结构可行性的问题，不然无论你对建筑设计额的多么合理，技术再怎么先进，也无法满足建筑结构整体完整使用要求。这样就要求我们设计人员要考虑钢材传力效果和关键节点钢材的可靠性，安装建设过程中的操作便利性。对此我们将采取一些特别工艺来保证建筑结构的稳定性，例如：在型钢与其混凝土梁柱节点表面焊接钢筋连接套筒、将钢筋绕过型钢、将钢筋与其表面的加劲板进行焊接处理以及通过在钢板上开洞的方式来穿钢筋等措施。

3 钢结构的防护问题

3.1 防腐蚀

现如今各个国家最常用的防止钢结构腐蚀的办法就是在钢结构构件的表面上涂上一层非金属涂料防锈，这种方法非常的实用，不仅价格低廉，并且涂料可供选择的种类繁多，适应性强、选择的范围广，不会受到大小和形状的限制，但是缺点是非金属涂料没有较好的耐用性，需要对其定期的进行维护。对于大型的钢结构的防腐蚀工作，就需要做一个长期有效的防腐处理，至少要十五到二十年，通常使用热浸渡铝、镀锌技术或者是铝涂层技术或者是热喷涂锌等等，这当中最合适的方法还是热喷涂铝或者锌涂层，在二十世纪九十年代末期，我国的电弧喷涂技术开始得到发展，并且逐步运用到工程当中。

3.2 耐火性

钢结构的构件需要有防火材料的保护，设计防火材料时，应该根据建筑物的耐火等级进行设计，在时候的时候还需要考虑到构件的耐火等级，对于可能会受到高温作用的构件，应该根据不同的情况，使用合理的隔热防护措施进行保护。进行防火处理主要是为了解决在实际的应用过程中因温度过高而造成钢材承载力不足，通过防火处理将钢结构的耐火性提高到设计的要求，防止钢结构因温度迅速升高而引起的结构变形过大，最终造成建筑物坍塌。

4 结束语

本文对钢结构设计当中出现的问题进行了综合性的探究，为钢结构相关的设计工作者提供一些参考，在进行设计的时候，一定要重视钢结构的稳定以及防护工作。总而言之，在对大跨度空间结构、复杂高层结构或超高层建筑进行设计时，要将提高建筑构件的材料利用效率和结构设计的可行性作为设计重点，还要考虑抗震设防烈度、结构舒适度以及施工的具体过程。这样才可以设计出更好，质量更高的高层建筑，可以看出，高质量的高层建筑结构离不开专业的设计人员，只有掌握专业的建筑知识和对整体工程具有全面的了解，才能设计、建造出更完美，舒适的建筑。

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