钢结构住宅建筑设计探讨

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　　摘    要：住宅建筑钢结构占有很多的优势，其具有较强的性能，重量相对较轻，强度较高，同时还具有一定的抗震能力。但是同时它也有不利的一面，像是钢结构失稳造成安全事故的发生，严重阻碍工程进展，本文首先阐述了当前钢结构设计中存在的问题，然后对钢结构设计的问题解决措施进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
　　关键词：钢结构;住宅建筑设计;问题;解决措施
　　1  引言
　　在进行钢结构设计的时候，必须要遵从设计原则，保证所设计的结构具有一定的规范性和合理性，既安全又可靠。另外所设计的结构设计需要满足住宅建筑的实际需求，必须有较强的强度、稳定性以及持久的耐性。在设计的过程中还要能够保证材料的节约，减轻钢结构的重量。设计过程中还要注意尽量减少制造以及安装时间，减少不必要的成本。只有这样才能够保证整体的住宅建筑质量。
　　2  当前钢结构设计中存在的问题
　　2.1  钢结构设计质量较低
　　进行钢结构设计是一项极费时间和经历的工作，此项工作回报较低，因此大部分正规设计机构不愿意单独承接钢结构的全部设计任务，而是将部分钢结构设计任务转交其他设计机构。这些机构大部分水平较低且未经国家认证。在钢结构设计建模、钢结构详图设计等方面存在很多的问题，由此造成住宅建筑物建设过程中及建成后因结构问题发生倒塌和损坏等事故。
　　2.2  钢结构设计较为简单
　　目前住宅建筑物钢结构设计大部分都比较简单，在设计上缺乏深度。这一方面是因为部分设计机构在钢结构设计上的专业水平较低，另一方面也是由于大多數设计院将钢结构任务交给水平较低的设计人员，这些人员大多缺乏具体的项目经验，只是依靠其所具备的专业知识，照搬规范程序进行设计。这样设计出来的钢结构工程可能与实际情况并不符合，会出现住宅建筑节点中全部使用全焊接节点和全栓接节点，忽略了设计所造成的住宅建筑结构不稳固等不安全因素。
　　2.3  钢结构设计方案不合理
　　我国钢结构设计起步较晚，在很多时候使用的都是国外钢结构设计方案，而没有考虑到我国的现实实际，造成了钢结构设计中很多不科学、不合理的地方，耗费了大量人力和财力。例如，在钢结构设计中较为先进的美国就与我国国情不同，其钢结构设计对于地震和风荷载的设计与我国规范不尽相同，如果照搬其方案，就会产生住宅建筑物很多不合理问题，造成资源浪费。
　　2.4  钢结构设计未考虑施工难度
　　钢结构设计不仅要考虑到现实的国情，还要考虑到钢结构住宅建筑物建造中的各种困难。大部分钢结构设计人员都没有进入过施工现场，其设计经常给安装人员造成了很大的麻烦，浪费大量人力。例如，在住宅建筑物设计的过程中目前大部分设计人员采取的都是全焊接结构，在现实安装的过程中，这种结构非常复杂且构件形态特异，有很多杆件相较于节点，如果住宅建筑物位置较高那么就会产生很大的安装误差。
　　3  钢结构设计的问题解决措施
　　3.1  综合实际情况进行钢结构设计
　　现代住宅建筑结构有很多形式复杂、层数多、高度高、跨度大的住宅建筑物，受温度作用较高、受风、地震作用较大的情况。针对这类住宅建筑进行钢结构设计过程中，设计人员不能照搬照抄国外设计方案，要切实结合施工现场，结合住宅建筑物的实际状态，并综合考虑住宅建筑的安全性和整个施工过程的经济性。
　　3.2  加强钢结构住宅建筑的设计深度
　　3.2.1  加强钢结构的防腐设计
　　钢结构在稳固性和经济性上虽然优于其他住宅建筑结构，但是钢结构如果长期暴露于空气中非常容易受到潮湿环境的腐蚀，被腐蚀的钢结构的构件截面会因锈蚀减小，由此减小钢结构的使用寿命。这就要求，设计者在进行钢结构设计的同时注意防护设计，防腐材料要能够充分阻绝氧气和水分对钢结构的侵蚀，具有较强的附着力。室内钢结构防腐材料的厚度一般在100μm左右，暴露于空气部分的钢结构防腐材料厚度一般在200μm左右，地面下钢结构材料需要特别采用混凝土进行包裹，在腐蚀性较强的环境中，则需要适用专门的防酸漆防止腐蚀。
　　3.2.2  加强钢结构抗震设计
　　我国多数地区位于抗震设防区，多震的特点决定我国的住宅建筑物必须要将抗震性作为设计的一个重要因素。在进行具体设计的过程中要特别注意钢结构的受力均匀合理、钢结构连接处的稳定性、钢结构的支撑形态以及墙体结构与柱子板件的高厚比例等，从而保证钢结构在面对地震时具有良好的延性。
　　3.3  规范钢结构节点设计
　　钢结构节点是钢结构设计中的重要环节，设计者要深入分析钢结构节点的受力特征，根据钢结构承力情况，对节点进行分类：刚性节点和铰节点可用于承力较大的住宅建筑物，半刚性节点可用于一般性住宅建筑物中。具体而言，设计人员在节点设计中要注意以下事项：第一，针对不同层次设计不同形式的焊接方式，要特别注意焊条和镶嵌的金属材料的符合度以及焊缝中心和连接物中心的一致性。第二，要避免使用铆接形式。铆接形式的抗剪切能力较差，容易造成钢结构错位。在设计的过程中应使用新型栓接方式，以更好的发挥螺栓的性能。第三，在梁腹板设计中加强对连接板和梁腹板性能的检验，同时，要加强对孔壁局部受压情况的验算。
　　3.4  加强对构件截面的设计
　　构件截面设计是钢结构设计的核心环节，需要准确对截面进行估算，包括支撑系统和梁柱的截面大小。通过板件宽厚比、高厚比预估钢结构截面，优选截面延性等级较高的界面，并通过截面的受力状态确定钢柱的截面大小，同时确定选用槽钢、H型钢作为钢结构的原材料。
　　4  结束语
　　钢结构由于其较好的性能和较低的造价，目前已经成为我国住宅建筑结构设计中一种主流方式。在钢结构设计中还存着很多不完善的因素，这些问题主要是由于管理机制、监督机制不完善以及设计能力较低造成的。在加强钢结构设计的过程中，我们应加强钢结构的实际应用方式、加强钢结构住宅建筑的设计深度、规范钢结构节点设计同时加强构件截面的设计，从而提升钢结构设计的科学性，确保建筑工程的安全性和经济效益。
　　参考文献：
　　[1] 聂世杰.分析建筑结构设计中钢结构设计的重要作用[J].建材与装饰，2018（22）.
　　[2] 莫大霖.分析建筑结构设计中钢结构存在的问题[J].建材与装饰，2018（22）.
　　[3] 魏家圣.分析建筑结构设计中钢结构存在的问题[J].居舍，2018（25）.
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