钢结构设计在房屋设计中的重要性与策略探讨

张辉

武汉人和环艺建筑设计院有限公司 湖北武汉 430300

钢结构具备质量轻、强度高、延性好等特点，并且其使用寿命较长，应用范围特别广泛。最近几年以来，由于人们对建筑工程的要求逐渐提高，如何才能够满足现代人们的生活与生产需求，已经成为施工单位与设计单位面临的主要问题。

1 建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析

在当今的建筑行业之中，所谓钢结构，通过将各类钢板进行科学焊接、热轧等加工，让钢板形成施工所需钢型。建筑钢结构主要分为2种，分别是轻钢与重钢，其中，轻钢的自重小，占地面积也特别小，主要应用在跨度比较小的建筑工程当中。与轻钢相比，重钢自重较大，虽然重钢自重比轻钢大，但是，和常规的钢筋混凝土结构相比较来说，其优势特别显著，重点被应用在跨度特别大的建筑工程项目当中。钢结构设计作为建筑结构设计的重中之重，不仅对建筑项目的质量有影响，而且影响着我国建筑行业的发展方向[1]。从建筑结构设计角度来考虑，该类设计不仅需要设计人员具备良好的空间想象能力，而且其专业技能要过关。与混凝土结构设计相比，钢结构设计难度比较大，设计者要具备多年工作经验，遵守国家设计规范进行设计，并结合建筑工程项目的具体施工工况，明确钢结构设计重点，在提升钢结构设计质量的同时，减少钢材损耗。

2 钢结构在房屋结构设计中的常见问题分析

2.1 钢结构的稳定性问题

钢结构的稳定性缺陷问题主要分为两大类，一是几何缺陷；二是力学缺陷。几何缺陷主要包括：钢结构构件的初始弯曲、初始偏心及板件的初始不平度等，几何缺陷主要是以附加应力的形式影响钢结构的力学性能，使其刚度降低，承载力减弱。力学缺陷通常是指：初始应力和力学参数的不均匀性，其中残余应力是影响最大的力学缺陷，残余应力在构建截面是自相平衡的，但是残余应力的存在会导致部分构件截面直接进入屈服，失去刚度，导致钢结构整体稳定性降低。

2.2 钢结构腐蚀问题

因为钢材料容易发生腐蚀，在具体的使用过程当中，钢结构经常被腐蚀，在湿度较大的施工环境之中，钢结构腐蚀现象会特别的严重，一旦钢结构发生腐蚀，结构内部的各个构件承载力明显下降，发生大规模安全事故的发生增加。针对钢结构混凝土屋架结构特点能够得出，因为钢结构腐蚀出现的倒塌事故发生概率能够达到40%。

2.3 钢结构设计防火问题

在钢结构建筑中，使用的建材主要以不易燃烧的钢材为主，但是钢材在温度达到一定数值时，便会发生断裂，将会影响到整个建筑结构的安全性能，存在极大的安全隐患。所以钢结构中，火灾是最大的安全隐患[2]。所以在钢结构作为建筑材料的使用中，要考虑到用辅助材料对于钢结构的耐火性进行加强。传统的钢结构防火设计使根据火灾性能确定耐火等级，同时根据耐火等级确定钢结构材料的耐火极限和燃烧性能，最终根据耐火试验确定参数，选择钢结构的防护材料和构造方法。目前根据最新的设计理念设计阶段可以采用TS-TC耐火设计方法按照耐火等级确定耐火极限t，求出构建临界温度Ts后，以t、Ts为控制条件求出构件保护层厚度，进行耐火涂料厚度设计。

3 钢结构房屋结构设计的具体措施

3.1 加强钢结构的防护性设计

钢结构的防护性设计主要根据腐蚀的原理进行防腐设计，刚结构的防腐蚀处理可以有以下两个方面进行设计：一是设计阶段的原材料选择直接选用耐候钢，这样可以在根源上加强钢结构的防护性能；二是在设计阶段明确钢结构表面要进行热镀锌、热喷铝（锌）复合涂层进行表面处理。同时在钢结构设计中可以增加缺陷责任期处理设计，要求在钢结构采用涂层法进行维护处理。对于明显环境恶劣暴露部位的钢结构，设计阶段可以进行极阴设计，使钢结构能够得到保护。这样可以在设计阶段就能够加强钢结构的防护性能。

3.2 提升钢结构的稳定性

为了保证建筑钢结构的可靠性、稳定性得到双重提升，设计者要严格遵守有关规定与条例进行设计，避免钢结构出现大规模失稳现象。例如，在平面结构当中，设计人员要提前进行钢结构平面稳定性计算，保证结构布置更为合理，并适当增加构件，对钢结构进行全面的稳定性控制，保证结构计算简图更为科学。在进行框架柱稳定性计算时，设计者需要选取合理的稳定参数。稳定参数选取完毕后，经过全面的计算，方可确定最终的钢结构设计方案。

3.3 钢结构的防火耐热性能

钢材虽然有很大的硬度，但是它的耐热性能并不高，当达到一定高温时，钢材会发生断裂。因此可以使用降温辅助设备来保证钢材的稳定性。可以利用温度感应装置和喷水装置相结合，当钢结构材料周围温度达到一定程度时，就会触发温控装置来让喷水装置喷水，来降低钢结构周围的温度，以此来保证钢结构的性能。避免因高温致使钢结构断裂造成房屋坍塌。

3.4 选择合理的结构模型

对钢结构性能有影响的因素不只是原材料的选择，还包括建筑模型的结构。钢结构在使用中，可以分为网状钢架、框状钢架、平面钢架，它们具有不同的使用作用。在实际的使用过程中，要根据建筑物的实际需求，来选用不同的模型，进行科学的设计。将钢结构的性能发挥到最大[3]。

4 结语

通过对建筑结构设计之中的钢结构设计要点进行综合分析，能够保证建筑项目结构更为可靠，建筑结构设计更加合理。钢结构设计者在具体的设计工作当中，要不断创新，定期更新原有的结构设计理念，保证钢结构设计过程中的问题得到彻底解决，进一步提升建筑工程的美观性。