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1、浅议钢结构在建筑结构设计中存在问题 摘要:目前,我国民用建筑的功能及造型日益变得多样化,因而给民建钢结构的设计带来了越来越多的挑战,面临的问题也逐渐增多。本文结合实际工作经验,对钢结构的设计方面进行几点反思.关键词:钢结构设计;要点反思中图分类号：TU391文献标识码：A前言所谓钢结构,指的是利用钢板或对型材进行冷弯、热轧、焊接等方式加工成型的型钢,使用连接件进行连接,用以传递及承受荷载。其结构安装快捷、抗震、少污染、自重轻、工期短、制造工厂化,广泛使用于工程建筑领域,然而在实际施工过程中,往往存
2、在着若干不足,本文结合实际工作经验,进行了部分反思,现详述如下。1.我国建筑工程中,钢结构具有着重要意义目前,我国民用建筑中已经普遍使用钢结构,不但使建筑物提高了抗震能力,还使建筑物绿色环保、可持续发展,不仅国内建筑如此,部分企业已实现商品化、规模化的钢结构建筑向国外出口,并且促进了钢结构的构件及产品的出口贸易,以及大批国外承包工程的增加,使钢材的附加值有大幅度的增加。72目前在钢结构设计中出现的若干问题2.1设计质量有所下降由于设计院任务繁重,部分专业综合项目及工艺的设计费用较高,钢结构设计相对较
3、为困难,且费用较低,人力花费较大,因此设计院往往不愿承接此类任务,甚至部分设计单位对钢结构设计方面经验欠缺,不得不将钢结构体系的设计分包出去,若承接的单位不具备设计资质,往往造成设计质量隐患。此外,目前的设计市场相对较为混乱,缺乏严格的法律规范,无法准确到位地监督约束,容易造成工程事故,出现严重后果。2.2参与建设人员的素质相对不高不仅设计人员水平参差不齐,参与施工及监理的人员素质也与目前民用建筑钢结构的发展水平不相称。由于缺乏专业知识的支持,从业人员无法适应民建钢结构发展的要求。例如,“建筑钢结构
4、焊接技术规程(JGJ81一202)”中,评定焊接工艺及焊工考试的内容,专业技术人员也需要下一番功夫才能掌握,对于那些非专业人员,则更是一道无法逾越的障碍,然而目前钢结构建造的施工及监理人员中,相关专业人员较少,素质有待于进一步的提高。2.3对国外设计方案不加变通,盲目照搬很多国外设计方案,均属于较为发达城市的重要项目,由于财力的支持,不太注重经济效益,7而我国需要的设计方案,多为地区项目,经济效益则是方案中应考虑的重要方面,部分设计人员未考虑周全,盲目照搬,从而影响了工程项目的经济效益。此外,部分设
5、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,结构体系不合理的不利方案,而忽略了钢结构具有自动化、流水线生产和机械化的特点,例如,多采用平面简支析架,耗钢量较大,甚至高达每平米100-400公斤,而我国通常采用空间网壳网架结构,耗钢量往往控制在每平米100公斤以下,甚至仅为每平米20-30公斤,盲目仿照国外设计方案的后果,容易增加结构的自重,增大耗钢量,使施工的劳动量大增
6、,使得工程造价大幅度超出预算,增加了成本。2.4设计方案的深度有所欠缺由于设计单位与承接单位的层层分包,缺乏专业知识的支持,容易造成设计深度不足,且不符合原设计要求,例如:(l)整体计算中结构的阻尼比选取不当。钢结构因类型的不同,其地震影响系数也有所不用,若错误地分析了结构,阻尼比选取不当,将严重影响到设计结果,钢结构在设计的时候,其基底剪力、层间位移角、底部的总弯矩值与选取的阻尼比成反比,选取失误时,7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。(2)柱脚设计失误。柱脚常见的设计
7、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。(3)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
8、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。(4)在民建钢结构设计上依照新版规范,不具备较大的指导意义。7新版规范仍然延续了工业建筑中关于钢结构的设计理念,未细分出民用建筑的构件设计规范,例如,对于采用排架结构的方式进行温度区段的设置划分,而未考虑纵横方向的承
