钢结构中存在的问题及对策分析

梅晓燕

中国海诚工程科技股份有限公司 上海 200031

1 钢结构设计在建筑结构施工中的重要作用

1.1 加强监督机制

钢结构设计是工程第一部分，在建筑工程中起着十分重要的作用。钢结构体系由于材料的特性，使得结构形式可以多样化，灵活化。而且钢结构是近年来快速发展的一种结构形式，各种条件不太成熟，一些计算原则、计算方法等都存在着争议。钢结构施工市场发展也良莠不齐。所以在工程中要加强监督机制。钢结构设计应满足符合国家规范；且设计前需要计算原则清晰准确，计算方法符合要求，才能进行施工图设计。并且在施工图设计完成后，需要提交审图单位进行施工图审图，审查合格后才能进行后期施工。

1.2 加强钢结构的设计深度

目前，钢结构多用于厂房、办公楼和大跨度场馆类建筑。在钢结构工程设计过程中，设计师在整个工程设计中应按正确的计算原则及计算方法进行设计。在设计中要满足钢结构工程主体的安全和稳定性，还要考虑钢结构工程的各个构件之间的连接。如：钢柱与钢梁连接、钢梁与钢梁连接、支撑的设计及外围护结构的连接，以及钢柱与基础连接等等。这些连接节点不仅需要满足规范要求，也要满足施工的可能性及方便性。钢结构工程设计图纸对后期的钢结构加工和现场安装工作具有指导作用。合理的钢结构节点设计可以减少钢结构加工前期的工作量，提高钢结构工程安装效率，保证钢结构工程的施工质量，从而影响到整个建筑物的最终质量。

1.3 钢结构的设计施工方面的一些问题

在钢结构设计前，需要了解业主对建筑的功能要求及立面等要求，以保证后期交付后能满足业主的使用要求。从施工过程中来说，施工配合及各个阶段的质量检查非常重要。这是确保整个施工质量的重要保证。钢结构工程的防腐蚀工作至关重要，这一点在设计说明中一定要明确。另外由于钢结构本身材料的性能，对防火要求比较高，所以防火设计也是钢结构存在的一个重大问题[1]。

2 钢结构设计原则

钢结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，还要有良好的耐久性。

由于稳定是钢结构设计的一个最主要的原则问题，所以结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。钢结构的稳定可分为结构整体稳定和构件本身的稳定两种情况。根据现有计算软件，门式钢架、桁架、以及排架结构，都是按照平面分析，所以要保证这些结构的整体稳定，还需要在平面外设置支撑来保证，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上下弦水平支撑和垂直支撑等。计算时在结构的平面内，主要依靠结构自身的刚度来保证，计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。在结构平面外主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的水平荷载（风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等）。受弯构件的局部稳定可以通过以下方式实现：通过控制宽厚比，使之达到屈曲的极限承载能力，不在构件整体失效前屈曲；允许在构件整体失效前屈曲，然后利用其屈曲后强度达到构件的承载能力，对梁设置横向或纵向加劲肋，以解决不考虑屈曲后强度的梁的局部稳定问题[2]。

3 建筑结构设计中钢结构设计的优化对策

3.1 判断建筑的情况

首先，应根据建筑图判断该建筑是否适合采用钢结构，采用何种钢结构形式。

根据抗震规范要求，建造钢结构住宅一般不宜超过12 层，钢结构在抗震性能受结构布置规则性影响，因此，平面布置应规则，对称。竖向构件宜连续。不规则结构在地震时容易受到破坏。

3.2 优化钢结构的整体布置与类型

钢结构设计前应根据单体的功能及荷载情况，选择合适的结构形式，选择合适的钢结构构件，如钢架跨度较大，或者荷载较大的情况下，可将实腹式钢梁改为桁架结构。在结构布置中，要根据每个构件的受力情况及相互间的关系，优化构件的布置位置及截面尺寸，保持整体统一，使构件之间能够协调一致，将整体构件与结构最佳受力状态得到充分的发挥，促进结构的延伸性。

3.3 改善钢结构节点设计

在钢结构设计中，构件的承载力虽然重要，但是节点部位对结构的安全性尤为重要。因此设计中需要做好准备工作，根据连接节点的具体情况，确定节点的荷载情况，判断节点的连接形式。要使得结构的受力合理，传力清晰。钢结构节点设计主要分为柱脚节点和梁柱连接、梁梁连接节点。如柱脚是将柱底反力有效传递给基础，常用的钢结构柱脚有外露式柱脚、外包式柱脚、埋入式柱脚等。根据建筑的特点选择合适的柱脚形式，可以保证结构安全，也可以避免工程上的浪费。梁柱及梁梁连接节点有钢接节点、半钢接节点及铰接节点[3]。

3.4 做好防腐设计的选择

腐蚀防护结构在建筑结构规划中起着重要作用。因此，设计人员应根据建设项目的实际要求，充分选择合适的防腐方法。在钢结构中，组件可以涂防腐蚀涂层以形成防止其腐蚀的保护系统。如果钢结构暴露于空气中的时间过长，则防腐蚀设计非常重要。对于柱脚的防腐，规范要求需要用混凝土将柱脚包裹并高出地面。

4 结语

总而言之，钢结构设计是建筑设计的重点内容，也是保障建筑项目稳定性、安全性的关键。通过分析当前钢结构设计的现状问题，从加强设计管理工作、优化设计方案、灵活调整设计内容等角度出发，不仅强调了钢结构设计的价值，提升了钢结构设计效率和质量，还优化了钢结构设计人才资源，保障了钢结构与建筑结构协调性。在这样的环境下，钢结构设计得以优化发展，建筑结构设计的科学性和有效性也进一步提升，对建筑行业发展意义非凡。