浅议建筑钢结构设计

浅议建筑钢结构设计　鲁鑫　（东华工程科技股份有Ｆ蚣司）　摘要：钢结构建筑设计的构思成功关键所在是技术构思与表现，　在方案设计的深化中，需要同结构工程师，设备工程师，甚至包括机　械工程师密切配合。随着社会的发展，高层钢结构住宅工业化和商品　化程度在不断地提高，能够把设计、生产、施工和安装整合为一体。进　而使住宅产业化水平得以提高。基于钢结构具有强度高、自重轻、抗　震性能好和材料可回收再生等诸多优点，高层建筑目前在我们的城　市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也　越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城　市建设中。面对这样的形势，我们把高层建筑的钢结构设计进行讨论　研究。　关键词：建筑设计钢结构设计生产施工高层　Ｏ引言　在建筑行业，钢结构设计应用的时间已经不短了，我　们都知道，建筑钢结构的优点有很多，相比较传统的混凝　土结构和砌体结构等，它性能稳定，质量轻强度高，抗震性　能好，施工时可以在厂房进行加工再到现场装配，不仅装　配的完整度好精密度高，而且能够大大的加快施工进度缩　短工期。因此，其在高层建筑方面的运用已经经历了数十　年。同时它还有一个非常贴切的称呼，大家叫它“绿色建　筑”，因为其不仅基础造价低，材料可回收和再生，而且可　以节能、省地、节水。作为一种绿色环保建筑，近年来，钢结　构住宅已被建设部列为重点推广项目。因为钢结构建筑设　计具有建筑设计的一般属性，建筑师不是随心所欲在作设　计，业主设计任务书对建筑师的平面和设计构思等发生的　作用是重大的。客户希望设计师有更好的业绩，而且希望　在其最终产品的确定过程中，设计师和市场专家都能更高　效的参与决策。在这个阶段，建设项目更强调整体设计、更　强调专业设计师、市场专家及开发商之间的协调，设计过　程包括了持续的信息和知识的交流与整合。　１钢结构工程设计原则　１．１钢结构设计服务于钢结构的施工与使用，钢结构　工程使用目的是为了创造效益。公共建筑偏重于社会效　益，工业建筑则偏重于经济效益。因此，“钢结构经济性”是　钢结构设计的另一个重要方面。　“钢结构经济性”原则应从总体上加以分析，不能仅从　某一方面孤立地去考察。在很长一段时间内，钢结构设计　以耗钢量为标准，即耗钢量低就是先进的设计、是好的结　构体系或形式，这在钢材匮乏的年代，节约钢材是一种重　要的手段。然而，总体而言，单纯以耗钢量为评价标准是不　完全的，也不尽合理。对门式刚架轻型钢结构房屋，全面评　价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制作费、安　装费、施工周期及基础费用等。　因此，钢结构设计时，必须对钢结构体系的经济性进　行深入分析和全面的考察，只有综合效益最佳的方案或钢　结构体系才是合理的。评价结构体系的合理性，不仅要看　耗钢量指标，还要看总体造价，也要看工期的长短，建筑物　的早日投入使用或投产可获得的使用效益。此外，钢结构　【上接第１　１８页】　过验证适合于本地区使用的，方可进行大力推广，主要的　是首先要在本地区进行试点。②当推出的新产品需复合使　用时，要考察工作性能是否可靠，如不可靠，有无其它替代　产品。③新材料如属替代当地大量使用的某种淘汰产品　时，要考察原材料的贮量是否可足够供给，需要掌握形成　新产品的原材料是否可就地取材。（　掌握新材料在使用过　程中易发生的质量问题，有无防控措施等问题，认真调查　了解新材料在实际工程中的应用情况。⑤认真调查了解新　材料的使用特性，及周围环境条件的变化是否会对该材料　的使用特性产生影响，包括正反两方面的内容，尤其要注　意材料特性不足的方面。　３工程设计方面　３．１引发原因由设计单位质保体系不健全，设计人员　的责任心不强或设计的构造不合理，没有根据实际情况精　心选用建筑构配件，也是产生工程质量通病的原因。例如在　许多钢筋混凝土框架梁板节点处，梁上部负弯矩钢筋配置　过多，且排放不合理，加之柱筋对钢筋实际排放位置的影　响，钢筋净距不满足规范的最小间距要求，造成混凝土浇注　困难、振捣不实、强度降低、出现孔洞等现象。再如在许多工　程实例中，设计人员没有针对建筑外墙上易于形成热桥的　某些薄弱部位进行热工计算，并采取相应的构造措施，导致　了墙体局部泛霜、结露、发霉、长毛等质量通病的发生。　３．２预防措施（ｊ亡）施工图审查机构应严格把关，并有　１１９　针对性地进行重点审查。对常发和危害性、影响性较大的　通病，进行提前预防，根据本地区特点总结出在本地区施　工图设计中易发问题。②要按照国家有关法律、法规和技　术标准的要求，认真把关，看其是否符合设计文件要求，尤　其是对地基基础、主体结构和竣工工程的验收，认真履行　质量验收的责任。③对建设单位提出的违反强制性条文的　要求，要坚决予以拒绝，坚持执行建筑工程技术标准。④质　量无保证的建筑材料和建筑构配件，要求设计人员在设计　中不要选用或推荐使用。⑤在选用构、配件或节点构造的　标准图集时，为了避免工程质量通病，我们要尽量认真考　虑工程的实际情况，避免选用不当的情况发生。⑥避免由　于具体问题表达不清，使施工企业难以应对，坚持达到设　计深度要求。⑦努力提高设计人员的专业技术水平和职业　道德水准，加强对设计人员的技术培训和职业道德教育，　增强设计人员的责任感和使命感。⑧设计单位要严格按审　图程序对图纸进行审核，重点审核设计中是否存在常发的　质量通病。尤其是要考虑各专业间的协调配合问题，建立　健全各项质量管理的规章制度和质量保证体系。　综上所述，只要从每一个环节上都做好防控工作，下　决心从各个不同的角度来了解工程质量通病发生的根源，　工程质量通病的防治就一定会取得新的成就。我们要独立　地开展工作，尽力消除质量隐患，杜绝质量事故的发生，施　工单位要提高职业道德，增强质量意识。

　设计是要系统考察主要建筑材料的供应情况，及当地的制　造与安装水平等，同时还应与业主加强沟通。　１．２根据实际情况，合理的建筑结构体系应该是刚柔　相济的。因此如果结构太刚则变形能力差，强大的破坏力　瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后　全部毁坏：但是太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但　容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。但是刚柔的　程度历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只　是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答　案。这就要靠设计者与业主进行沟通来确定一个方案。　１．３钢结构体系的“适用”原则是针对钢结构体系的　功能要求而言的，钢结构体系适用性与建筑物的使用功能　有密切联系。为此在结构设计时，必须把握以下方面：对建　筑物的功能、特点和所处的环境条件有充分的了解，如建　筑物是民用建筑还是工业建筑，民用建筑是用于展览馆还　是体育馆等，工业建筑是钢结构仓库还是钢结构厂房，钢　结构厂房的生产工艺对建筑结构的影响情况等；建筑物对　防火、保温、隔热、隔振和防腐蚀有何要求；对建筑所在地　的环境状况和气象条件应有足够的了解：建筑物内是否有　特殊设备或特殊载荷作用，及吊车的设置情况如何等。　２钢结构建筑主要施工方法　２．１对于钢结构加工制作箱型柱，我们一般使用钢　板。所有加工以及钢结构构件的除锈和焊接都在加工车间　完成。　对于箱和筏基础底板的挑板问题，我们从结构角度来　讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢　筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长　筋，较节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式　处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采　用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位　设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜：窗井部位可以认为　是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并　不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，　窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活　考虑；当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问　题；从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。　２．２钢结构安装。钢结构建筑的楼盖一般多采用压型　钢板与现浇钢筋混凝土叠合层组合而成，它既是楼盖的永　久性支承模板，又与现浇层共同工作，是建筑物的永久组　成部分。　钢结构压型钢板安装时其工序问的流程：钢结构主体　验收合格——打设支顶桁架——压型钢板安装焊接——　栓钉焊接——封板焊接——交验后设备管道、电路线路施　工，钢筋绑扎——混凝土浇筑。　２．３钢结构建筑的混凝土施工。在钢结构建筑工程　中，混凝土部分的施工主要有２个方面：一个方面是现浇　混凝土楼面；另一个方面是核心筒筒壁。混凝土主要通过　砼泵竖向运输。依据工程的结构特点，楼面模板支撑方案　使用Ｈ型梁下翼缘支撑小规格Ｈ型钢，并在其上放置竹　胶板和钢筋。箱型柱内浇混凝土所使用的方法是借助泵的　压力把混凝土从下往上压入箱型柱，即顶升法。　３钢结构住宅安装设计的问题对策　３．１压型钢板在装、卸、安装中严禁用钢丝绳捆绑直　接起吊：运输堆放应有足够的支点，以防变形；铺设前应将　弯曲变形者校正好：钢梁顶面要保持清洁，严防潮湿及涂　刷油漆。下料、切孔采用等离子弧切割机操作，严禁用乙炔　氧气切割；大孔四周应补强。需支搭临时的支顶架，由施工　设计确定，待混凝土达到一定强度后方可拆除。　３．２钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一是选择　和开发外墙板。除满足外墙板的各项技术要求外，还要做　到墙板原材料因地制宜、工作化生产、运输、安装连接方便　等等。　３．３以建筑设计为主导的钢结构住宅建筑，要和其他　专业紧密互动配合。除此之外，钢结构住宅建筑还要注重　解决一些问题，如：如何发挥钢结构的优势和避免钢结构　带来的建筑平、立面单调呆板：还有要解决钢结构住宅建　筑防火、防腐蚀问题等。　３．４当建筑大多数房间较小，而仅一两处房间较大　时，如按大房间确定基础板厚会造成浪费，而按小房间确　定则造成配筋困难，当承载力能满足要求时，可在大房间　中部垫聚苯卸载，按小房间确定基础板厚。　３．５房地产开发商最关心的问题是钢结构住宅的造　价。根据实际情况，钢结构住宅应定位于中、高档住宅，钢　结构住宅建筑是一项系统工程，应从设计、制造、运输、安　装、维修和管理等环节着手加强管理和协调，从而达到降　低成本，提高综合经济效益的目的。　３．６钢结构结构布局不规则，地震时易损坏。如果想　要做到安全合理、节点构造方便可靠。结构抗震性能与结　构布局规则性需要下翻功夫。　４结束语　目前，随着城市经济的发展和高层建筑的增多，我国　钢结构发展也开始迅速起来，钢结构住宅作为一种绿色环　保建筑，已经开始做为重点推广项目。人们的生活水平越　来越高，对钢建筑结构设计也提出了更高的要求。因此，加　快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设　计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，我们要充　分发挥结构工程师的创新能力，因为他们是结构设计革命　的推动者和执行者。　参考文献：　…薛发，国内钢结构住宅的墙体发展状况【Ｊ　Ｊ．工程建设与设计．　２００４－０９．　【２】蔡玉春．钢结构住宅产业化的现状与进展［Ｊ】＿钢结构．２００５—　０１．　【３】姜学诗，钢结构房屋结构设计中常见问题分析【Ｊ］．建筑结构．　２００３年Ｏ６期　【４】王元清等．现代轻钢结构建筑及其在我国的应用．建筑结构学　报．２００２—２．