钢结构房屋结构设计中的常见问题研究

王琴

摘要：如今建筑行业呈现出了较为显著的飞速发展趋势，在较多的建筑物中均有钢结构体系的应用，对钢结构进行设计的过程中，工作人员经常需要解决一些较为细节的问题，如果不能及时解决，可能会导致建筑投入使用之后面临比较大的风险。因此，针对钢结构的设计，必须要予以重点分析，提升钢结构的设计水平。

关键词：建筑结构;钢结构设计;问题分析

自从进入新时代之后，我国建筑行业中钢结构就呈现出了越发广泛的应用趋势，其发展前景比较理想，延展性以及塑性能力都比较强，获得了较为广泛的认可。不过，随着施工要求的逐渐提升，针对建筑物钢结构的质量水平也有了越来越严格的要求。受到创新和发展理念的影响作用，作为钢结构的设计者也逐渐开始关注设计的时效性以及安全性，对施工工艺以及现场条件展开调研，并对设计方案予以有效完善，坚决避免出现由于规范和现场没能彻底调查导致的钢结构质量问题。本文将结合钢结构房屋结构设计中的常见问题展开探究，旨在为钢结构设计者提供理论参考。

一、稳定性问题：予以弹塑性二阶分析

对房建工程而言，设计建筑结构的过程中，进行设计工作的人员大多都能够做到重视负荷和变形情况，不过因为钢材的刚度较强，经常会忽视其稳定性，但是从整体上来看，房建工程当中，稳定性可能会有较多因素对其造成不良影响，这种不良影响又会直接影响房建的使用周期。因此，钢结构的稳定性如果出现问题，很可能会带来严重经济损失甚至是人员伤亡。通常情况来说，针对房建工程的钢结构予以分析计算时，设计人员必须要到施工场所进行实地测量，并构建模型;不过，在实际建设中往往会发生偏差，数据波动也可能比较显著，“差之毫厘失之千里”，影响建筑物的钢结构稳定性。

针对这一问题，设计人员需要在设计期间就对房建的整体结构予以弹塑性二阶分析，明确钢结构的基本稳定性。钢结构稳定承载的能力隶属于非线性计算的范畴，通常来说，弹塑性二阶分析借助数值方式完成求解，比较常见的包括数值积分法、假想荷载法以及有限单元法等，其中可行性最广泛的为假想荷载，简单而言，这种方法就是依照构建理论中初始的“倾斜率作用”有效转化成等效的水平作用力对于初始无倾斜初始框架产生的作用力，由此获得的就是假想水平力。随后，借助二阶弹塑性分析完成对假想水平力的校准和明确。当前，这种方式已经能够在设计中获得精确的分析结果，而且经过对其结果系数进行放大，还能够将其简化，从一阶结果中获取近似解，参考钢结构内力校准稳定性的法国城市，获取承载力参数的校准，当前这项技术在钢结构的设计中有比较广泛的适用性。

除此之外，在针对稳定性展开数据计算期间，设计人员必须要保证不同结构之间是否具备良好的相互协调的效应，同时考虑一些意外的事故，例如地震产生的震动效应，计算施工区域的具体地形，针对数据予以精密计算，降低后期施工中产生的和设计图纸上的相互误差。

二、防火性问题：采取降温辅助的设备

对于钢结构建筑而言，建材材料需要尽可能保证低可燃性，基本的防火能够保证。尽管钢结构的环保效能比较理想，在运用中较大程度上缩减了沙土等材料的应用，后期拆除的时候基本都能够予以回收，产生垃圾的数量非常少。但是从整体上来看，钢材在受到较高温度的作用下，很可能会导致断裂或者变脆，影响建筑的安全，导致重大事故。任何建筑火灾都是造成最大危害的事故，因此，钢结构设计中需要采取一定的措施加强其耐火性。

针对这一问题，尽管钢材自身已经拥有了一定程度上的耐热性以及硬度值，不过整体而言其耐热性相对来说依然较为薄弱，一旦温度超过临界值，且持续作用于钢材一段时间之后，钢材就很容易变脆，严重的会直接断裂。因此，将温度升高到临界值之前这段时间利用起来，配合有效的降温辅助设备，将会把温度始终控制在钢材变性的临界点以下，保证钢结构稳定性。例如，温度感应装置以及洒水装置配合，在温度超过感应器设定的数值且有继续提高的趋势的情况下，洒水装置立刻进行喷水降温，保证钢结构的周边温度在合理范围内，确保钢结构基本性能，防止断裂诱发坍塌事故。

三、防护性问题：加强防护性涂层设计

任何金属材料发生腐蚀现象都是影响其防护性的关键性因素，在实际使用中，经常出现设计人员考虑结构材料中没有考虑到材料是否具备防腐蚀性的问题。在建筑物投入使用之后，因为风力侵蚀或者雨水腐蚀等因素影响，钢结构的寿命缩减，进而影响整个建筑的使用周期;另外，有一部分钢结构可能需要埋到地基土壤中，如果不予以有效的防侵蚀处理，很可能会导致钢结构在地下环境中受到腐蚀，进而性能受损。

针对这一问题，设计人员需要结合金属腐蚀的基本原理对钢结构予以防腐设计，主要体现在两点：其一，在设计中，选择耐候钢作为钢结构的主体材料，这样能够从根源上强化钢结构对于腐蚀作用的防护效果;其二，在设计中，明确要求使用涂层维护钢结构的性能针，对钢结构的表层予以热镀锌或者热喷铝（或锌）的复合涂层，这种表面处理能够较好地防止外界腐蚀的作用。除此之外，在设计钢结构的过程中，如果是环境较为恶劣且钢结构有一部分必须要暴露在外的情况，设计中可以采用水利工程中常用的阴极保护设计，使用合适的涂料以及牺牲阳极的方式来有效保护钢结构，有效强化钢结构防护性能。

结语：

综上所述，在房屋建筑的结构设计过程中，对钢结构需要充分考虑其基本性能，除了重视其高强度的优点，还需要充分考虑其耐熱性、防护性等方面存在的薄弱之处，在设计阶段就予以妥善处理，令其能够在建筑结构中得到更加广泛的实际应用，促成建筑行业的高度环保和安全美观的发展优势。

参考文献：

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