钢结构建筑设计存在的问题分析

2022-10-27

一、钢结构设计的特征分析

(一) 钢结构的结构特征

钢结构具有质轻高强、塑性韧性好、制作简单施工快等优点, 适合跨度大、高度高、承载重及动荷作用或抗震要求高的建筑结构。与砖石混凝土等传统建筑材料相对比, 具备的建筑结构优势比较显著。

在实际工程设计中, 钢结构的设计特征较为特殊, 与混凝土工艺不同的是, 该材料所具备的柔性设计思想较为明确。钢结构在一定限度内是可以有变形存在的, 并具有良好的耗能能力和延性这也是其所展现的特殊性能所在。同时, 该结构对荷载比较敏感, 所以在工程设计中对承受强度的控制需求较高[1], 在满足建筑及承载需求的基础尽量选择质轻材料进行设计更能凸显其轻巧灵秀的设计特征。

(二) 钢结构的建筑特征

针对钢结构进行建筑方案的设计时, 主要应将钢结构的理性美学和建筑形象设计有机的结合在一起, 建筑的概念性设计通过富有规律的钢结构线条所呈现出来, 不仅符合钢结构的结构特征, 在很大程度上提升了建筑的美观。

二、钢结构设计呈现的问题分析

(一) 设计质量表现不足

相关部门在针对钢结构建筑设计时, 由于其流程的复杂性, 给设计工作带来了很大的挑战。同时, 钢结构建筑设计所需的资金成本相对较高, 导致设计部门对该类型的设计项目认可度不高。很多单位为降低设计风险, 节约成本, 不惜将项目的钢构部分外包。然而, 目前的钢结构设计市场较为繁杂也不太规范, 所以呈现的设计质量表现不一[2], 导致最终形成的设计方案在质量上表现不足。

(二) 设计人员专业素质不充分

虽然钢结构近年来发展迅速, 而国内的技术发展相对比较落后, 导致设计人员接触的专业信息不够完善, 不够系统, 整体设计队伍所展现的专业素质不足, 影响了钢结构建筑设计质量的提升, 制约了钢结构建筑设计的发展。同时, 设计人员在实践技能方面缺少足够的训练, 尤其是对不断变动市场环境没有实际考察, 导致在实际设计时不能根据市场具体情况进行调控, 出现设计施工脱节现象。

(三) 设计方案与实际标准存在偏差

分包制度的出现, 虽在一定程度上降低了成本, 但不利于建筑设计整体质量的提升, 尤其是方案的设计深度体现上, 与实际的建筑标准存在着较大的偏差。例如钢雨棚、钢中庭、钢连廊、钢楼顶造型等局部小型的结构设计中, 设计院往往标注由专业公司二次细化设计, 这样前期设计人员往往因缺乏对局部结构的认识而粗略考虑, 而后期设计人员往往仅仅专注于局部结构设计不考虑对整体的影响, 这样就会形成漏洞造成安全隐患。

三、钢结构设计的举措探究

(一) 提升设计人员的专业品格

设计人员的专业品质在钢结构建筑设计中起关键作用。因此, 设计部门需要对设计人员进行全面的训练, 从设计理念的创新到设计方法的优化都需要进行系统培训。设计人员接受了综合技能训练之后, 对钢结构及配套材料掌握的更加准确。这样, 设计人员就可以充分考虑各个因素, 展现钢结构材料的最大性能, 提交优异的建筑设计。

(二) 加强钢结构的实用价值

设计人员必须充分考虑钢结构的承重特征, 优化设计, 避免过于花哨一味求异的建筑效果, 从而使钢结构的实用价值得到最大程度的发挥, 避免浪费。

(三) 加强钢结构的设计深度

钢结构建筑设计要全面了解各材料的特性, 扬长避短, 使其得到有效发挥, 有机结合, 加强钢结构的深度设计, 注重细节设计, 是体现设计水平的主要标准。

1、加强节点设计, 提升建筑的抗震性能。

抗震性能优异本身就是钢结构的一大优势, 但是加强节点的细部设计是实现这一优势的必然途径。如:针对不同的结构要求, 选择不同的柱脚节点, 有利于提升结构的抗震能力。

2、加强防腐设计, 降低维护成本。

防腐性能差维护成本较高是钢结构的一大劣势, 所以在方案设计一定要加强防腐设计提高防腐标准和施工制作要求, 实现高级防腐性能的展现, 降低维护成本[2]。如提高施工制作要求加强钢材涂覆前的表面处理、选择高耐候钢材、选择耐候性防腐涂料或构件热镀锌等等。

3、加强防火措施, 实现设计要求。

防火性能差是钢结构的另一短板。钢材受热温度超过200℃后, 材质强度总趋势逐步降低伴随蓝脆和徐变现象, 达到600℃时钢材进入塑性状态不能继续承载。所以, 钢结构设计必须采取防火隔热措施或涂刷防火涂料以达到防火要求, 这是方案设计合理的关键所在。

(四) 创新钢结构建筑设计的革新途径

为了实现钢结构建筑设计的高质量发展, 必须扩展革新途径加强创新。

1、材料设计的创新。

钢结构建筑设计要对材料的特殊性能进行充分了解, 加强材料对比, 掌握材料特点, 针对性的优化材料设计。首先, 材料选择需要满足基本的建筑要求如环保、节能、隔声、防水、防火等, 然后材料选择需要满足基本的结构要求如质量轻、强韧度高、耐久性等。同时, 需要重视材料间热膨胀系数的差异, 结合部位细节处理设计等。最后, 注重材料资源的优化配置[3]。

2、设计手段的创新。

设计人员要善于应用信息技术, 对钢结构的设计方案进行智能分析;合理利用三维可视技术和有限元分析软件, 加强节点的构造设计, 使建筑功能完善结构协调统一;与时俱进及时更新深化设计软件, 加强设计深度, 减少冲突, 避免矛盾, 优化设计, 为后续施工创造良好的条件。

3、设计思维的创新。

在设计方案中充分展现节能环保理念, 适应社会需求, 实现建筑行业的持续化发展。

结论:综上, 钢结构作为一种重要的建筑形式, 相较于其他建筑材料所呈现的优势较为显著。针对钢结构的材料特殊性, 优化设计方案, 对提升整体的设计质量作用显著。然而, 目前的设计单位在钢结构方案设计中存在着一些问题, 影响了钢结构建筑行业的发展。因此, 针对相关问题, 在进行具体方案设计时, 必须充分考虑, 将所存在的问题有效解决, 使设计方案得到全面优化, 从而使钢结构建筑设计的水平上升到新的高度。

摘要：伴随着钢结构的快速发展, 一些钢结构建筑设计的问题也应运而生, 对此, 本文针对钢结构设计呈现的问题进行分析, 从而探索出有针对性的策略, 改善建筑方案, 优化结构体系, 实现设计质量的整体提升。

关键词：钢结构,设计,问题分析,举措探究