钢结构设计及施工图问题探析

牛 吉

（山西大同大学建筑与测绘工程学院， 山西 大同 037000）

钢结构具有重量轻、抗震性能好、工期短、工业化程度高、外形美观等诸多优点。随着我国经济不断发展，钢结构也迎来新的发展契机。但是钢结构工程在我国发展时间较短，在钢结构工程施工监管过程中，需要对施工过程进行监督检查，从而保证钢结构工程质量。

1 钢结构的概念与优缺点

1.1 钢结构概念

钢结构就是将钢材作为主要材料，然后由钢柱、钢梁等多个构建组成。部件之间需要用螺栓、铆钉、焊缝等进行连接，这是目前最主要的建筑结构，也是较为普遍的建筑工程形式。中国是世界上最早运用铁来制造承重框架的国家，早在秦朝时期，铁就作为简单承重框架出现在日常生活中，而西方发达国家是在17世纪开始利用铁。

1.2 钢结构优势

目前来看，最主要的建筑结构是由钢材制作而成。钢材具有自重轻、强度高、可塑性大、变形能力强等多个优势，所以钢材在建造超高、超重、大跨度的建筑物最为适合。

1.2.1 材料强度高

与混凝土、木材相比，钢材的密度与屈服强度都较小，因此在同受力条件下钢材自重轻、截面小，易于安装与运输，并且适用于建造超高、超重、大跨度建筑物。

1.2.2 可塑性高

钢材具有很好的抗震作用。钢材内部组织结构决定了钢材承受冲击力与动力荷载，钢材内部组织结构均匀，与各向同性匀质体类似。并且钢材在实际应用过程中符合计算机理论，所以具有超高可靠性。

1.2.3 机械化程度高

钢结构构件有利于工地拼接与工厂制造，工厂在制造钢结构构件时，由于机械化水平较高，所以制造出的成品精度高、工地拼接速度快、生产效率高等。因此，钢结构成为工业化程度最高的一种结构。

1.2.4 密封性好

将钢结构进行焊接处理可以做到完全密封的状态，因此可以将钢结构看作具有气密性、水密性高的高压容器，这也是钢结构用在大型油池、压力管道的重要原因。

1.2.5 耐热性强

钢结构自身性质受到外来温度影响较小，当温度处于 150摄氏度以下时，钢材性质变化小。因此，钢结构适用于高温车间。但是当表面受热温度达到 150摄氏度左右时，应该采用隔热板对其进行保护处理。

1.3 钢结构的缺点

1.3.1 抗腐蚀性差

在一些潮湿和腐蚀性高的环境中，钢结构很容易生锈。所以为了避免这个现象，需要对钢结构进行定期除锈、播锌和定期养护等。在海洋平台上所用到的钢材，可以采取“锌块阳极保护”等一些特殊手段防止其受到腐蚀。

1.3.2 不耐火

钢结构可以在高温下正常工作，但是当温度过高后，钢材的轻度基本为0。所以，在有放火需求的建筑中，必须采用耐火材料对其进行加工和保护，这样才能提高耐火等级。

2 钢结构设计存在的问题

2.1 钢结构设计质量差

对钢结构进行设计通常会耗费大量的财力，并且设计任务也十分繁重，不仅需要耗费较多的人力财力物力之外，还需要消耗较多时间。通常设计院提出对钢结构进行设计往往不被接受。许多设计单位认为钢结构设计过程过于复杂，就将这类设计进行外包。由于市场上各设计单位设计水平与质量层次不齐，这就导致钢结构设计上出现很多问题。各设计单位在项目外包后，对项目监管不到位，就会出现不合格的钢结构建筑，为未来留下极大隐患。

2.2 设计图纸缺乏深度

承包单位和设计单位对钢结构设计进行外包，这就很大程度上降低了钢结构的深度与专业性，有的设计公司只为了赶工期而对钢结构设计方案不重视，导致背离原设计的要求。最为常见的几种分别是外露式、外包式、埋入式。外露式常用于民宅中，底板的可塑性与弹性决定了柱脚高度，所以柱脚决定钢结构的状态。但是设计人员在设计过程中，往往会忽视这方面问题，最终为日后发生危险埋下隐患。

2.3 设计过程中盲目模仿

在对钢结构进行设计时，各设计单位都对自己的钢结构设计有一定侧重点，并且不同地区侧重点也有所不同。比如，在我国钢结构设计通常将经济性放在首位，而发达国家更注重钢结构设计的质量。但是从调查结果来看，我国很多设计单位在设计过程中，只会盲目模仿外国设计方案，最终出现弄巧成拙的后果。并且在设计过程中，经常会忽视对设计方案进行改进与创新，最终就会导致设计出的钢结构建筑出现千篇一律情况。

3 针对钢结构设计存在问题的解决措施

3.1 优化钢结构设计

在对钢结构进行设计过程中，必须考虑到钢结构自身稳定性、单个钢构件稳定性。由于钢结构自身具有塑形、韧性好、强度高等诸多特点，其构建界面通常需要肢宽壁薄。所以在对钢结构进行设计时，需要选定好钢结构截面具体尺寸，这往往不是由钢材的强度所决定的，是由该结构的稳定性、抗疲劳程度等所控制的。所以，钢结构工程进行设计时，需要注意钢结构的各项系数与稳定值以及风荷载标准值等，并且还要考虑当地施工实际情况，包括施工场地、对构件的运输、加工、吊装等具体情况进行考察，在此基础上对设计图纸进行优化。

当工程整体设计方案确定以后，需要建立完善的受力体系，这是钢结构设计的重点部分。钢结构因其强度高，杆件截面小，多用于工厂化生产、现场组装等。因此，在设计布局方面要对其进行完善，将各节点连接构造更加紧密，从而保证整个受力体系更为稳定。

3.2 提高钢结构设计的可行性

在钢结构设计施工中，往往会遇到稳定性问题，这也是钢结构设计中最需要解决的问题。一旦钢结构出现问题，那么就会造成巨大的经济损失以及人员伤亡。所以，在对钢结构进行设计时，需要把握好钢结构稳定性问题。目前来看，绝大多数钢结构出现稳定性问题时，通常是因为设计者对钢结构设计的经验不足，导致其设计出现薄弱部位。为了避免这类现象再次发生，需要在设计中明确钢结构稳定的基本理论，从而解决钢结构稳定问题。

3.3 优化设计图纸

设计人员在对钢结构进行设计时，必须要遵循工程设计各项规定，对建筑中可能涉及到的具体项目及相应参数进行详细标注，尽可能在图纸上全部表现出来。在图纸设计完工，设计人员需要对设计图纸进行严格审查，对发现问题的地方进行及时修改。

4 结束语

综上所述，在设计钢结构时，仍存在不少问题急需解决，所以在实际工程中，我们应该不断总结自身不足，学习国外先进设计技术，对我国钢结构设计进行改进，使我国钢结构问题得到解决。

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