钢结构设计中存在的问题及解决措施

钢结构设计中存在的问题及解决措施

陈鑫

（天津国际现代设备有限公司，天津市300450）

摘要：钢结构是我国建筑工程钢结构体系中的一种，具有很多优势，所以钢结构的设计应该选择最佳的设计方案，才能有效得利用钢结构的优势并且确保设计的合理性。对于钢结构节点的设计决定了工业建筑的安全性，所以节点设计的合理性需要充分考虑。此外，在建筑设计中，设计人员还需要不断学习专业知识，提高自身的专业技能，为钢结构设计质量的提高奠定坚实的技术基础。目前从整体上看，我国钢结构机车的设计还存在很多问题，文章从机车钢结构设计中存在的问题以及解决措施出发，讨论了如何加强机车钢结构设计的观点，希望有助于机车钢结构设计的发展。

关键词：钢结构；机车设计；铁路运输；机车结构体系；节点设计

1、钢结构的特点

1.1钢结构环保

从长远的角度来看，生态环保是交通业发展的必经之路。钢结构在机车结构设计中的大量应用，作为机车设计中的重要结构，钢结构具有环保的优势，其能够循环反复利用，生态污染性低，效能高，有效节约了能源和资源。同时，钢结构强度大、耐用性高，边角废料也有很大的利用价值，便于回收。从这些方面可以看出，钢结构环保性优异。

1.2钢结构功能优越

钢结构的外部形态、布置设计、尺寸大小对于机车的外观和性能起着重要作用，在机车设计中，要把握好钢结构的特性，将钢结构的特点和机车的特点相结合，才能将钢结构的优越性发挥出来，使实用性与美观性得到有效的结合。

1.3钢结构性能优越

（1）钢结构有利于进行工厂生产，节约了制作过程中人力资源的消耗，使工程周期缩短；（2）钢材料自身净重较轻，结构负荷较小，节省了制作商的开销。同时钢结构强度高、稳定性好、抗震性能高，结构不容易出现断面，有效提高了设计质量，有很好的经济效益和社会效益。

1.4钢结构材料具有较高的强度

塑性与韧性要比其他钢材建筑材料好，例如与木材、砖石作比较，其强度要高出很多。因此，在大跨度和大荷载的结构构件中频繁使用。钢材的特点还有良好的塑性与韧性。良好的塑性，在一定的条件下结构不会因为超载而产生断裂;良好的韧性，结构能够很好的适应动力荷载。钢结构具有的延伸性与吸能力还令其抗震性能十分优越。另一方面，钢材具有极高的强度，制作的构件截面极小且薄，受到压力时能够符合稳定的要求，有时无法充分发挥强度。

2、钢结构设计中存在的问题

2.1建设人员缺乏专业素养

参与设计的人员专业素养不够高，在钢结构设计过程中设计人员的水平参差不齐，不具备钢结构发展要求，缺乏专业知识，例如很多专业技术，非专业人员是无法达到其规定标准的，技术人员要下苦工才能掌握钢结构设计技术。当前我国很多机车钢结构设计人员观念还较为落后，他们的专业素养是决定钢结构制作质量的一大要素。

2.2设计人员缺乏实践经验

钢结构设计的任务相对繁重，而且相关项目的设计费用较高，在一定程度上增加了钢结构设计的难度，所以很多设计人员都不愿意接这类工作。此外，有些设计单位缺乏钢结构设计的实践经验，往往将钢结构设计进行分包，一旦分包单位设计资质欠缺，就会给钢结构的设计带来安全隐患。另外，当前的设计市场没有相关法律的约束，也没有相应的监督，导致严重的后果，如工程事故的发生。

2.3钢结构设计方案有缺陷

钢结构设计过程往往需要耗费大量资金，同时钢结构设计往往是由设计单位独立进行，往往由于缺乏对实践的分析和调研，下机车钢结构设计中经常存在钢结构设计深度不够、很多设计不能满足标准要求、设计有缺陷等问题，究其根源，主要是因为钢结构设计方案自身存在一定的不足，忽视对实际需要的调查，导致所设计的机车钢结构难以满足实际设计的需要。

2.4钢结构设计盲目模仿

不同设计单位的钢结构设计都有各自的侧重点，不同地区的情况也不一样，比如国内的钢结构设计往往注重经济性，而发达国家一般更注重质量。但是就目前来看，一些设计单位设计往往是盲目模仿其他国家地区的设计方案，弄巧成拙，而在设计工作中忽视对其的改进和创新，导致所设计的机车结构千篇一律。

3、钢结构设计中存在问题的解决措施

3.1根据机车使用要求进行设计

在设计过程中要贴合机车的使用要求。虽然使用钢结构进行机车设计是时代趋势，但在具体的设计过程中要注意，钢结构的主要功能是提高承重和降低自重。在设计过程中，主要从钢结构自身的特点、实用性出发，不能只考虑特色、追求外表。只有从实用角度出发，才能设计出符合市场的产品。

3.2强化设计过程

钢结构机车在设计过程中要考虑的问题较多，需要在合理的计算下才能设计出符合条件的钢结构。在实际设计过程中，会遇到很多突发问题，设计人员要针对具体问题具体分析，在设计过程中使用专业知识，提高设计能力、改善设计质量。设计人员要对钢结构的整体性充分考虑，认识到局部对整体的影响。对于不同要求的机车结构体系选择合适的材料，材料的选择要考虑到设计的每个环节。

3.3加强设计监督

由于钢结构自身较为特殊，因此在设计之前要对设计单位的资质严格检查，确保其具有专业的机车钢结构设计能力。钢结构的设计还需要考虑其热属性，主管部门应加强对设计单位的监督，保证钢结构机车不会出现由于设计疏忽而引发严重事故。

3.4做好钢结构深度设计

钢结构的深度设计就是在设计过程中要精益求精，保证设计的精细化，钢结构施工质量检测验收内容要精细，设计内容要有图纸和说明，保证在验收过程中有据可依。设计要考虑多方面的情况，在今后使用过程中保证钢结构符合要求，经久耐用。做好深度设计就要做好以下工作：（1）做好柱脚的抗震设计，钢结构柱脚有埋入式、外包式、外露式三种，埋入式指的是将钢柱固定在基础梁上，外包式是将柱脚使用钢筋混凝土包裹，外露式是指在混凝土基础表面固定柱脚。柱脚箍筋设计要科学合理，防止外包层出现裂缝。目前外露式的力学研究还不够完善，端点约束对上部的整体影响程度目前还不是特别了解。若柱剪切荷载大，抗震性能要求低，则可以使用外露式柱脚，若对抗震性能要求高，则不使用外露式柱脚。（2）注意钢结构的防腐设计，钢结构的防腐设计通常是使用防腐涂料。钢结构的构件有不同的要求，有的钢结构在出厂之前就涂刷了底漆。在钢结构上直接涂抹防腐材料，是现在钢结构防腐中最常用的方式，但这是最基本的防腐，要进一步提高防腐性能，就要使用耐候钢作钢结构的用料，并用热浸镀锌技术做防腐处理，使用镀层进行防腐，注意加强有机涂料的配套技术，用好阴极保护技术，使钢结构的防腐性能得到整体的提升。（3）加强钢结构的防火性能，钢结构防火性能弱于钢筋混凝土结构，在钢结构机车的防火墙设计中通常使用两种措施：使用保全板，将保全板布置在钢结构机车中，使用保全板进行防火；在钢结构中涂抹防火材料。

4、结语

目前，我国高层建筑钢结构住宅正在高速发展，可是从设计结构到安装制作等各个环节我们与外国建筑水平存在着比较大的距离。作为设计人员应对高层建筑的钢结构进行更深一步的研究，提高我国建筑钢结构设计水平。

参考文献

[1]黄友江.钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息，2012

[2]陈淑燕.提高钢结构设计稳定性的有效策略[J].城市建设与商业刊点，2013