1、浅谈钢结构在建筑结构设计中存在的问题 【摘要】本文从钢结构建筑的设计基本原则入手，分析了其在建筑结构设计中存在的问题，并以此进行了相应的设计探讨，希望以此来提高钢结构住宅建筑的可靠性，以此来实现我国建筑行业的可持续发展目标。 【关键词】钢结构；基本原则；高层建筑；问题；建议 1、钢结构在高层建筑结构设计基本原则 高层建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠： 1.1 注重钢结构体系适用性，钢结构仅仅是建筑物中的承重部分，起到为建筑本身服务的作用， 因此在设计时首要考虑的原则，是遵循建筑物设计的一般规律，发挥钢结构自身的优势， 满足用户的使用需要， 而不是为了彰显钢结构
2、特色， 牺牲建筑的实用性、舒适性和安全性，这样的设计必然会失去其市场地位，所做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，有良好的耐久性； 1.2 注重钢结构经济性， “ 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。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，所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本； 1.3 尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。 2、钢结构在高层建筑结构设计中存在的问题 2.1 缺乏相关设计标准与
3、规范、对国外设计方案不加变通， 盲目照搬 钢结构在高层建筑行业中的应用日趋广泛，但是在建筑 主管部门现阶段出台的相关设计标准与规范中，尚存在很多不完善之处。例如：轻钢结构在国内尚处于技术空白，而现行的设计标准与规范则主要是针对钢筋混凝土、砖混等结构体系，从而导致设计中缺少可供参考的标准与规范，而在设计方案的审核中，相关部门也多是依靠经验进行审核，无法准确评估设计方案的安全性、合理性与技术性。此外，部分设计人员过于追求国外设计方案的新颖创意， 而忽视成本问题。国外方案的奇特和新颖之下，可能由于设计师自身的创意或者商业目的，出现一些承重体系复杂怪异， 节点连接个性化，安装制造手工化，结构体系不合理
4、的不 利方案，而我国钢结构设计方案首要考虑的问题是经济效益，因此我国的设计人员照搬外国的设计方案是不符合实际情况的。 有些设计人员盲目追求设计的新颖而没有考虑成本问题，选取失误时， 将可能引起钢结构的构件验算出现偏差， 导致基础设计本身出现失误，最终导致设计方案不合理。 2.2 设计图纸深度不足 在钢结构设计工作中，部分设计单位的专业水平较低，对于一些关键技术与问题缺乏深入的研究，往往只是绘制出构件布置图就算完成任务，如：整体计算中结构的阻尼比选取不当，阻尼比选取不当，将严重影响到设计结果；柱脚 设计失误，柱脚常见的设计类型包括外露式、外包式及埋人式三种， 民用住宅设计中， 多为外露式， 此时
5、柱脚刚度取决于底板的塑性或弹性变形， 因此钢结构自身及底板的变形将引起钢结构本身的整体变形， 如果在设计过程中， 对内力分析考虑不周，未预留较大的层间位移角限度数值， 或未考虑底层的柱顶弯矩因钢柱弯矩的反弯点向下移动而增大， 那么当建筑遇到超过一定强度的地震等自然灾害时，容易超出柱脚节点的抗弯极限承载力，使柱脚节点过早遭到破坏，引起建筑物的损毁。对轻型钢结构的概念偏差，目前部分设计人员倾向于采用轻型钢结构的方式 来解决非主要建筑结构或建筑的附属设施， 忽视了全面分析主体结构效应，从而使建筑荷载载体标准下降。实际上，所谓轻型钢结构，是指结构荷载相对承受较轻， 而在建筑的整体设计上， 不应当因选择
6、了钢结构而减少荷载标准， 因此无论设计方案中采用钢结构还是传统的混凝土结构， 在效应分析上都不应当有所不同。 2.3 专业设计人才缺少，钢结构设计质量不高 在国内高等院校的建筑专业教学中，涉及钢结构体系的教学内容相对较少。在工程设计单位现有的技术人员中，对于钢结构相关知识、理论，以及设计原则、方法的了解也比较 少，实践经验的缺乏也严重影响了设计方案的总体质量。加上钢结构设计的任务相对繁重，而且相关项目的设计费用较高，在一定程度上增加了钢结构设计的难度，所以很多设计人员都不愿意接这类工作。另外，在钢结构设计中，各种专业软件得到了广泛的应用，但是设计人员缺少对于设计协调性与合理性的考虑，难以保证施
7、工工艺与设计的实际应用效果。 3、针对钢结构设计的一些合理化建议 3.1 规范设计管理制度， 强化监督机制 钢结构设计具有其特殊性， 建设主管部门应严格审查参与钢结构设计及承包的企业资质。例如审 查期结构件的制作能力及水平、施工安装能力等，确保承接工程的企业具备设计安装资质，能够严格遵守规定，满足钢结构设计及建设的需要 3.2 重视钢结构设计深度 首先判断是否适宜使用钢结构设计。通常情况下，钢结构适用于跨度大、多高层、体型复杂、可能出现大幅振动、高温密封场所、需要经常拆装的建筑结构，例如大厦、住宅、厂房、剧院、展馆、临时建筑等， 在设计之初，应首先考虑设计项目是否符合钢结构的自身特点，是否能够
8、发挥出钢结构的自身优势。 其次，连接节点的设计是整个设计过程中极其重要的环节， 节点设计得当与否，对保证结构的整体性、可靠度以及建设周期和成本有着直接影响。在进行结构设计时，在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式，根据结构构件的选用，传力特性不同判断是选用刚节点、铰节点还是半刚节点。 再次， 重点进行结构分析。在实际设计过程中，应做精确的结构分析，通常采用线弹性分析的方法， 可以通过查阅力学手册等方法明确结构的变形及内力数据， 或者使用软件更为精确地分析型材钢板的弹塑性能、结构的非线性因素等。 最后，重视钢结构的防腐设计和抗震设计，钢结构不能长时间暴露在空气中，因 为钢结构在空气中暴露太久容
9、易被腐蚀， 被腐蚀的钢结构不仅缩小了构建截面，而且导致钢结构的表层出现锈坑，在很大程度上减少了钢结构的使用寿命。当前，钢结构的防腐设计通常都是将防腐防锈涂料涂在钢结构表面，从而达到保护钢结构的目的。而在钢结构的抗震设计方面，由于我国属于地震多发国，设计人员要尽可能提高钢结构的抗震性能，确保钢结构的连接方法要选择得当、柱子和屋架之间以及屋面板和屋架之间的连接稳定牢固，确保地震发生时节点的稳定等。 3.3 截面优化和安装设计 在进行截面优化时，必须综合考虑以下几点：（ 1） 构件强度、稳定验算。截面尺寸的优化必须满足强度、稳定性的要求，从而满足结构设计的安全性要求。（ 2） 刚度要求。截面尺寸在优
10、化时，结构的整体刚度必须满足有关规范规定的变形控制要求，即横梁的最大挠度、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处柱的最大水平位移必须满足有关规范规定的变形限值。（ 3） 构造要求。优化截面尺寸必须满足有关规范的构造要求及使用要求。如柱翼缘的宽厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必须满足有关规定。（ 4） 制作、安装控制条件。优化构件截面尺寸必须满足常规的制作、安装要求。 4、结束语 目前，钢结构设计在我国得到广泛的应用，但在应用过程中还是存在很多问题，设计师要正视问题，针对钢结构在建筑结构设计中存在的不足，积极寻求改进措施，才能更好的促进钢结构设计的完善。 参考文献： 吴炳 傅承诚，高层建筑结构抗震设计的讨论 j科技与生活， 2012.（ 09）： 123-124. 邱鹤年 .钢结构设计禁忌及实例 M.北京：中国建筑工业出版社， 2012.（ 55）： 135-136
