鋼結構工程設計中的問(wèn)題分析

自工業(yè)革命和信息革命以來(lái)，現代科學(xué)的空間思維也融人到鋼結構建筑里面，從根本上改變了人們對以前建筑的認識和創(chuàng )造方式，以鋼結構為主的新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)新工藝也逐漸增多。

鋼結構工程設計院

鋼結構建筑其實(shí)很早就出現在了歷史上，舉世聞名的法國埃菲爾鐵塔就是采用鋼結構建造而成的。只是在當時(shí)的情況下，鋼鐵產(chǎn)量尚不高，鋼鐵冶煉技術(shù)也不是很成熟，不能應用普及到眾多的日常建筑里面。所以在其初期，鋼結構的應用多是以建筑零件諸如部分配件，部件，連接件等，早在十九世紀初期人們就已經(jīng)開(kāi)始使用熟鐵建造房屋和橋梁，其發(fā)展歷史更比鋼筋混凝土悠久，一直到二十世紀六十年代鋼結構建筑理論飛速發(fā)展與創(chuàng )新，才產(chǎn)生了現代鋼結構工藝的建筑。

1、鋼結構工程設計問(wèn)題分析

1.1、設計方法方面

我國鋼結構建筑的設計步驟主要是：依據彈性方法計算鋼結構各構件內力；依據彈塑性方法驗算鋼結構構件的極限承載力。由于鋼結構達到極限狀態(tài)時(shí)，就會(huì )進(jìn)入彈塑性變形階段，會(huì )造成結構內力的重分布，按現在的方法設計，不能保證構件承載力可靠度的一致性。

1.2、鋼結構體系方面

鋼結構工程低于6層的，可采用框架一支撐或框架體系，高于6層的采用框架一砼剪力墻或框架支撐體系；框架柱有H型鋼柱、鋼管混凝土柱和鋼骨混凝土柱。在6層以下鋼結構工程中，組合柱要比H型鋼柱型要省鋼；鋼支撐比剪力墻的延性高，在地震等級高時(shí)延性高的地震力小，延性差的地震力大，從抗高等級地震的性能來(lái)說(shuō)，鋼支撐比砼剪力墻好；鋼框架一混凝土剪力墻體系屬混合結構，抗震性方面目前研究還不夠，選用時(shí)應慎重：

鋼結構工程設計圖紙

1.3、鋼結構樓板設計方面

樓板不僅承受豎向荷載并將其傳給框架，還將水平力傳到柱上，因此樓板的強度、承載力和整體性都十分重要。作為鋼結構工程要求，樓板還應考慮隔音要求；目前鋼結構工程上，壓型鋼板組合樓板，現澆樓板等應用較多；震級較高的震區或重要鋼結構，在柱的設計方面，因考慮在柱子的周邊宜設置鋼箍筋，以免高水平力破壞樓板。

1.4、鋼結構抗震設計方面

1.4.1、設計反應譜問(wèn)題

地震記錄儀構造使得很多大于3秒的強震被削弱，因此計算的反應譜不真實(shí)，而建設部人為調整的譜曲線(xiàn)來(lái)保證鋼結構安全性的抗震設計，可靠性需進(jìn)一步驗證

1.4.2、彈塑性地震反應計算問(wèn)題

目前我國沒(méi)有高層鋼結構彈塑性地震反應計算程序，缺乏空間彈塑性地震反應分析軟件。

1.4.3、鋼一砼結構高跨設計問(wèn)題

我國是一個(gè)多地震國家，國際上沒(méi)有這方面的研究，需要解決抗震設計原則、設計指標和設計方法。

1.5、鋼結構節點(diǎn)和支撐構造方面

1.5.1、節點(diǎn)設計

鋼結構設計中重要的內容是連接節點(diǎn)的設計，應該在結構分析前對節點(diǎn)的形式進(jìn)行充分思考和確定。必須避免終設計的節點(diǎn)與結構分析模型中使用的形式不完全一致的情況。此外，節點(diǎn)設計還必須考慮安裝螺栓、現場(chǎng)焊接等的施工空間及構件吊裝順序。

1.5.2、焊接

焊縫的尺寸及形式應嚴格遵守規范：選用的焊條應與金屬材質(zhì)相適應。焊接設計不得任意加大焊縫。焊縫與被連接構件重心應盡量接近。

1.5.3、梁腹板

栓孔處腹板的凈截面抗剪性能應進(jìn)行驗算。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。

1.5.4、拼接

柱應通過(guò)小懸臂與梁拼接，梁拼接大部分采用翼緣焊接腹板拼接，也可采用全截面螺栓連接。拼接設計時(shí)，腹板要考慮彎矩。

1.5.5、厚度

用外加勁肋和內隔板進(jìn)行梁與鋼管混凝土柱的剛性連接，但鋼管壁板與隔板或環(huán)板的厚度應相互匹配。

1.6、鋼結構選型方面

應根據鋼結構不同的特點(diǎn)考慮結構選型。例如，在輕型鋼結構工業(yè)廠(chǎng)房中，當有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載，就采用網(wǎng)架結構。雪壓較大的地區，屋面曲線(xiàn)應有利于積雪的滑落。降雨量大的地區可以與雪壓較大的地區一樣考慮。

1.7、鋼結構抗火設計方面

鋼結構在溫度超過(guò)400攝氏度時(shí)，強度將降為原來(lái)的一半，達到600攝氏度時(shí)，將喪失全部強度。高層鋼結構火源較多，很容易失火，因此，高層鋼結構抗火方面的設計尤為重要。設計方面容易出現缺陷的方面：沒(méi)考慮溫度變形和應力的影響；沒(méi)有考慮高溫狀態(tài)下鋼結構內力的重分布；沒(méi)有考慮鋼結構構件相互作用的影響；

1.8、設計指標方面

1.8.1、鋼結構高寬比限值問(wèn)題。

現在我國的規范對地震多發(fā)區高層鋼結構的高度比為：鋼一砼結構為5，純的鋼結構為6?，F行規范的高寬比限制主要根據低于150m的高層砼結構提出的，能否適用于超高層的鋼結構，還需要深入研究。

1.8.2、鋼結構層間變形限制問(wèn)題。

現在我國很多鋼結構實(shí)際計算層間很難滿(mǎn)足規范的要求，因此，目前鋼結構設計標準的層間變形是不是合理，需要更進(jìn)一步的解決。另外，很多高層鋼一砼混合結構的層間變形也亟待解決。

2、鋼結構建筑的設計

鋼結構建筑的設計是鋼結構成功地運用實(shí)例。為保證鋼結構建筑合理有效的產(chǎn)生，良好精確的設計是至關(guān)重要的?，F代鋼結構設計為關(guān)鍵的兩大步驟是正確選擇結構方案和正確計算結構的截面高度。