钢结构建筑在结构设计中存在的问题分析
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摘 要：随着近些年我国建筑事业的高速发展，不仅建筑规模、建筑数量得到大幅度提升，建筑类型也呈现出多样化发展态势。钢结构建筑以其稳定性强、抗震性能好、经济效益高、可操作性强等特征得到广泛运用。随着钢结构建筑的增多，其结构设计问题愈发明显，急需加强结构设计及其相关问题的研究，进行处理，提升结构设计科学性、合理性，确保钢结构建筑优势的有效发挥。
关键词：钢结构建筑;结构设计;问题
1 建筑结构设计中钢结构设计的重要性
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。钢结构设计与钢结构制造业紧密相连，故加强建筑结构设计钢结构设计特别关键。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 钢结构稳定性设计的特点
2.1 设计同实际状况统一
对于实际的建筑物在设计时， 通常要对多种因素进行充分的考虑， 如建筑性能、钢结构的搭配材料质量、施工对施工水准、施工环境、楼层高度以及抗震性等。如果要使钢结构具备良好的安全、稳定性， 则需要充分考虑影响钢结构设计的这些因素， 从而科学的制定出一套经济合理、符合多种因素的最理想的结构设计方案。
2.2 钢结构形式多样化
钢结构的形式呈现多样化形式， 和普通钢结构的自重相比， 其自重较轻;预应力钢结构的承载力明显高于普通钢结构， 但钢耗较低;与普通钢结构相比， 它更美观， 节省了大量钢材;与普通钢结构相比， 钢结构的整体强度和塑性韧性有了较大的提高， 钢耗降低， 目前钢筋混凝土组合结构得到了广泛应用等。不同的建筑物会应用不同的钢结构， 具有各自的优点， 在对建筑进行设计时， 应根据建筑物的实际需要选择最佳的使用。不管何种钢结构， 都必须考虑其稳定性。钢结构的重量、塑性、强度、韧性和工业化程度都很好，然而， 刚度保证了低稳定性， 这通常需要验算。钢结构稳定性包括局部稳定性和整体稳定性。
2.3 局部连接安全影响钢结构整体稳定性
许多构件通过各种施工技术组装成钢结构。构件连接的稳定性影响着局部结构的安全， 因此， 它威胁到整体安全， 只有处理好细节， 才能充分保证结构的整体安全。在进行实际施工时， 需要安全评估部件连接处的施工工艺，从而选择出最佳的方案开展施工，另外，要详细记录施工细节，从而为后期查验和复核奠定基础，为了防止返工问题的发生，钢结构的经济性和安全性必须统一。
3 钢结构失稳因素分析
想要判断相关建筑工程的质量和安全， 需要以钢结构的稳定性作为评判的关键性指标。然而， 站在实际设计和施工角度， 钢结构具备多样性特点。相比于传统钢结构混凝土结构， 钢结构可以采用多种连接方式和结构特点， 包括节点承载力、梁柱承载力、拱承载力等， 还需要考虑更多影响钢结构稳定性的因素。站在实践视角， 钢结构容易发生失稳的具体原因一共有四点， 如下文：（1）极值点失稳。对于建筑钢材制作的偏心受压构件， 极限点到达到一定程度后将失去稳定性， 这是极限点失稳最常见的现象。偏心受压现象在实际工程施工中普遍存在， 特别是在非对称结构或特殊形状荷载的设计中， 或如果在以后的建筑使用中引入高质量的配件等， 因设计和应用之间的不匹配， 从而产生不稳定情况。（2）分支点失稳。这种情况主要是由于分支点结构设计不合理而导致局部失稳。完善直杆轴心时与平板受压面的屈曲等现象也包含在上述分支点的失稳中。（3） 跃越失稳。此种类型和前两种理性不同， 其既不是极值点又不是平衡分支点，是从平稳丧失后又想另个稳定平衡点跳跃的状态。简单来说就是这种失稳使以以上两种失稳结构为基础的一次性发展的结果，从而使总体结构都出现不稳定的情况，会严重的威胁到建筑的安全性。如果实际工程项目中有跳跃失稳状况产生时， 需要立即进行加固处理并适时调整钢结构特性，只有当总体稳定性评估和标准要求相符合后方可再进行应用。（4）其他失稳。刨除上面说的三种主要类型，在钢结构中， 若某些连接件发生变形、腐蚀， 或钢结构某些主要部件在如外力作用和温度条件下遭受到损坏，也会使得整体结构出现失稳现象，其也就成了失稳的关键性因素。
4 建筑结构设计中钢结构设计策略
4.1 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。
建筑结构设计当中的钢结构设计关联性较强， 一旦某个环节出现差错， 建筑工程的稳定性会立即下降， 对工程项目中的其他构件安装产生较大影响。所以， 钢结构设计人员要结合结构的受力情况、结构特征， 在满足国家相关规定的基础之上，进行合理的设计。
4.2 综合考虑钢结构腐蚀问题
在建筑结构设计钢结构设计过程之中， 设计者要综合考虑到钢结构腐蚀问题， 钢结构的抗腐蚀性能差， 设计者需要真正认识到这一问题的严重性。想要进一步提升建筑项目外观质量， 一般对外部的钢结构采取喷锌处理， 也可以采用喷铝处理方法。但是， 因为锌和铝比较容易与外界空气发生氧化反应， 对钢结构产生较大的腐蚀， 因此， 在实际喷抹的过程当中， 施工人员需要提前在钢结构表层涂抹防腐蚀保护层， 避免钢结构被腐蚀。通过综合考虑钢结构腐蚀问题， 能够降低钢结构出现腐蚀的概率。
4.3 加强钢结构防火设计
对于钢结构设计人员来讲，在进行设计时，还要考虑结构的防火性能，做好鋼结构防火设计工作，特别注意以下问题：首先，明确钢结构的位置，并根据钢结构的具体分布位置，选择相应的防护材料。其次，对钢结构实施防护处理之后，钢结构重量会增加，占用空间也不断增加，故设计人员要对建筑工程进行全面的设计。最后，根据钢结构施工的难易情况，从经济角度进行考虑，现阶段，比较常用的钢结构防火措施主要为：在钢结构表层涂防火料，加强混凝土防火保护、在钢结构内部进行通水冷却等等。
5 结论
综上所述，虽然钢结构在建筑施工中被广泛地使用，但是在设计过程中的问题不能够轻视。想要提升钢结构建筑的工程质量，还是要从设计的层面就消除隐患。相关的工作人员，要结合现阶段建筑物钢结构使用的情况，从不同的方面去找寻钢结构出现问题的原因。综合分析实践中经常出现的问题，充分掌握建筑钢结构体系，从根本上保障建筑结构设计中钢结构的安全性和稳定性。
参考文献：
[1] 吴晟，刘磊，王福亮.多层民用钢结构建筑结构设计探讨[J].住宅与房地产，2018（31）：60.
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