鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)【摘要】：p 】鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑已有數(shù)十年的歷史。為了凸現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)，本文簡(jiǎn)單介紹了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)【關(guān)鍵詞】：p 】鋼結(jié)構(gòu) 經(jīng)驗(yàn) 規(guī)范 缺點(diǎn) 不足一.鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，材料的特性是推出新型建筑形式的出發(fā)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的。和其它材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)有如下一些特點(diǎn)。1.1 材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強(qiáng)度要高得多。因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。鋼材還具有塑性和韌性好的特點(diǎn)。塑性好，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載而突然斷裂；韌性好，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)。良好的吸能

2、能力和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強(qiáng)度高，做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)需要滿足穩(wěn)定的要求，強(qiáng)度有時(shí)不能充分發(fā)揮。1.2 材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算的假定比較符合鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(zhì)和各向同性，而且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合。鋼材在冶煉和軋制過(guò)程中質(zhì)量可以得到嚴(yán)格控制，材質(zhì)波動(dòng)的范圍小。1.3 鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工周期短鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且是成材，加工比較簡(jiǎn)便，并能使用機(jī)械操作，因此，大量的鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠做成構(gòu)件，精確度較高。構(gòu)件在工地拼裝，可以采用安設(shè)簡(jiǎn)便的普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，有時(shí)還

3、可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。此外，對(duì)已建成的鋼結(jié)構(gòu)也比較容易進(jìn)行改建和加固，用螺栓連接的結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)需要進(jìn)行拆遷。1.4 鋼結(jié)構(gòu)的重量輕鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料大，但鋼結(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕，原因是鋼材的強(qiáng)度與密度之比要比混凝土大得多。以同樣的跨度承受同樣荷載，鋼屋架的重量最多不超過(guò)鋼筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10，為吊裝提供了方便條件。對(duì)于需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，如建造在交通不便的山區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)的工程，重量輕也是一個(gè)重要的有利條件。當(dāng)然任何一種材料都不是十全十美的，鋼材的耐腐蝕性和耐火性就較為欠缺，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)時(shí)費(fèi)用比

4、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高。不過(guò)在沒(méi)有侵蝕性介質(zhì)的一般廠房中，構(gòu)件經(jīng)過(guò)徹底除銹并涂上合格的油漆，銹蝕問(wèn)題也并不嚴(yán)重。近年來(lái)出現(xiàn)的耐大氣腐蝕的鋼材具有較好的抗銹性能，已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。鋼材長(zhǎng)期經(jīng)受100輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒(méi)有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達(dá)150以上時(shí)，就須用隔熱層加以保護(hù)。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石噴涂層或石膏板等加以防護(hù)。二.設(shè)計(jì)中的不足2.1設(shè)計(jì)項(xiàng)目層層轉(zhuǎn)包造成設(shè)計(jì)質(zhì)量下降設(shè)計(jì)項(xiàng)目層層轉(zhuǎn)包主要表現(xiàn)在： 當(dāng)前各大設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)任務(wù)相當(dāng)繁重，所承攬的工藝及綜合專業(yè)部分設(shè)計(jì)收費(fèi)較高，而鋼結(jié)構(gòu)部分卻是難啃的硬骨頭，費(fèi)工費(fèi)力收費(fèi)低，不

5、愿意承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)，或者缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，故往往將鋼結(jié)構(gòu)部分分包給另一單位。如山東某體育館，原為北京某大設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，后將鋼結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)包給廈門(mén)一家設(shè)計(jì)院，此院苦于不會(huì)設(shè)計(jì)又將鋼結(jié)構(gòu)部分包給××大學(xué)。經(jīng)專家審查后發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)方案、計(jì)算模型、抗震理念均存在大量問(wèn)題。層層轉(zhuǎn)包的另一表現(xiàn)為借用“資質(zhì)”或者叫“買(mǎi)圖標(biāo)”，一些無(wú)資質(zhì)的單位，拿到工程后，用買(mǎi)來(lái)的圖標(biāo)搞設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)質(zhì)量存在重大隱患。當(dāng)前設(shè)計(jì)市場(chǎng)比較混亂，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量缺乏法制管理，缺乏嚴(yán)格的檢查和監(jiān)督，所出現(xiàn)多項(xiàng)倒塌事故無(wú)不與設(shè)計(jì)資質(zhì)有關(guān)。如不規(guī)范市場(chǎng)，嚴(yán)格資質(zhì)管理，會(huì)造成嚴(yán)重后果。2.2設(shè)計(jì)深度不夠設(shè)計(jì)院將自己的設(shè)計(jì)任務(wù)

6、轉(zhuǎn)駕給加工企業(yè)，造成質(zhì)量下降不少設(shè)計(jì)單位，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平比較低，承擔(dān)工程的設(shè)計(jì)者多為剛畢業(yè)不久的博士，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)知識(shí)，盲目照搬規(guī)范，套程序，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不進(jìn)行研究，對(duì)所設(shè)計(jì)的成果心中沒(méi)底，只給出構(gòu)件布置圖就算完成了任務(wù)，而有些布置圖只是一個(gè)簡(jiǎn)單的單線條圖，對(duì)關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點(diǎn)”或“全鑄鋼節(jié)點(diǎn)”，至于這種節(jié)點(diǎn)是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能做出來(lái)心中一概無(wú)底，將應(yīng)該設(shè)計(jì)的“節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”、“支座詳圖”、“施工安裝”等都交給加工企業(yè)，設(shè)計(jì)院只做到了“方案設(shè)計(jì)”或初步設(shè)計(jì)的深度，將施工圖交給加工廠，加工廠缺乏計(jì)算軟件，又將施工圖任務(wù)轉(zhuǎn)包出去，由于這些分

7、包單位缺乏專業(yè)配套知識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)總體要求不明確，往往所做出的圖紙不符合原設(shè)計(jì)要求，存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。有的加工廠為了節(jié)約鋼材，降低造價(jià)，盲目進(jìn)行鋼材優(yōu)化，結(jié)果造成工程質(zhì)量事故，如×工程，優(yōu)化后造成桿件太小，致使施工過(guò)程中數(shù)百個(gè)桿件失穩(wěn)。給國(guó)家重點(diǎn)工程造成重大損失?！笆┕D設(shè)計(jì)”由設(shè)計(jì)院完成，這是建設(shè)部早有規(guī)定的，也是設(shè)計(jì)院義不容辭的責(zé)任，施工圖設(shè)計(jì)必須滿足設(shè)計(jì)深度的要求，“施工圖設(shè)計(jì)”、“深化設(shè)計(jì)”職責(zé)不清，互相扯皮的情況應(yīng)立即得到糾正。2.3對(duì)國(guó)外設(shè)計(jì)方案不能照抄照搬，對(duì)不合理的方案敢于提出挑戰(zhàn)當(dāng)前許多重大鋼結(jié)構(gòu)工程都采用了國(guó)外的建筑方案，但其結(jié)構(gòu)方案很不合理、用鋼量太大、造價(jià)驚人由

8、于國(guó)外結(jié)構(gòu)工程師對(duì)我國(guó)地震和風(fēng)荷載的特殊情況了解得不深，故設(shè)計(jì)方案在抗震設(shè)計(jì)方面很不合理，如“鳥(niǎo)巢”，采用了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋和砼看臺(tái)完全脫開(kāi)方案，幾萬(wàn)噸的巨大鋼桁架所產(chǎn)生的地震荷載由鋼結(jié)構(gòu)柱傳至柱底，而數(shù)千噸的巨大柱底水平力由與看臺(tái)基礎(chǔ)脫開(kāi)的巨型鋼柱腳傳遞，結(jié)果造成用鋼量達(dá)到五萬(wàn)噸，相當(dāng)同類體育場(chǎng)用鋼量的四倍，這是抗地震設(shè)計(jì)極不合理的方案，如將數(shù)萬(wàn)噸的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震力傳給砼看臺(tái)，可以減少大量的鋼材，在保持原建筑風(fēng)貌不變的情況下，可使龐大笨重的鋼結(jié)構(gòu)減少鋼材用量?jī)扇f(wàn)多噸。又如“深圳大運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)”，采用了單層折板網(wǎng)殼方案，也是采用了網(wǎng)殼與看臺(tái)脫開(kāi)的方案，由于大跨度單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)剛度太差，體系太柔，在風(fēng)荷

9、載作用下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范的要求。經(jīng)過(guò)我們?cè)O(shè)計(jì)師卓有成效的挑戰(zhàn)，對(duì)國(guó)外網(wǎng)殼方案進(jìn)行了增加“肩谷環(huán)”處理，使結(jié)構(gòu)水平位移減少了近一倍?！靶轮醒腚娨暸_(tái)”采用了雙向傾斜、懸臂對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式，嚴(yán)重不規(guī)則、嚴(yán)重超限、大體量懸臂、巨大的自重使得結(jié)構(gòu)特別不利于承受地震作用，是抗地震設(shè)計(jì)極不合理的方案，為滿足抗震設(shè)計(jì)要求，耗鋼達(dá)到12萬(wàn)多噸，創(chuàng)造了我國(guó)單體建筑工程用鋼量之最。也創(chuàng)造了世界建筑工程用鋼量的奇跡！2.4設(shè)計(jì)未充分考慮施工，給施工帶來(lái)極大困難一些設(shè)計(jì)人員出于經(jīng)濟(jì)利益，整天埋在辦公室的圖紙堆里，理論脫離實(shí)際，不深入現(xiàn)場(chǎng)，不了解施工。自己的設(shè)計(jì)方案能否施工？心中沒(méi)底！嚴(yán)重者會(huì)給施工帶來(lái)極大困難，總的造價(jià)大量增加。如×工程設(shè)計(jì)要求屋蓋最后合攏的溫度為14度±4度，但本工程合攏時(shí)正值盛夏，中午時(shí)鋼材表面溫度達(dá)到55度，為滿足14度合攏要求，曾提出深挖井、添冰塊、噴冰水的區(qū)域降溫的方案。三、結(jié)語(yǔ)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)以及建設(shè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，會(huì)出現(xiàn)更加新穎和有特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式，這就需要我們廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程上不斷完善與加強(qiáng)，從而推進(jìn)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展與進(jìn)步。【參考文獻(xiàn)】：p ：1李國(guó)強(qiáng)，陸燁，何天森。鋼