建筑钢结构设计现状及存在的问题

建筑钢结构设计现状及存在的问题

摘要：社会经济的发展和人民物质生活的提高对建筑行业的需求的不断增加，

建筑企业获得了前所未有的发展空间同时也面临着机遇和挑战。而建筑钢结构的

设计使用技术，也成为建筑领域中非常关键环节。由于这一技术的应用属于发展

完善阶段尚存在许多问题，因此就建筑钢结构设计现状及存在的问题进行了探讨，希望能够使设计和使用单位充分认识到钢结构设计对建筑质量的重要性，科学合

理的进行设计，以确保建筑质量的提升。

关键词：建筑；钢结构设计；现状；存在问题

引言：钢结构作为当前建筑工程常见的结构形式之一，通过科学的设计，钢

结构建筑可以具有极强的抗震能力以及承载能力。所以，在建筑行业中，钢结构

已得到了广泛运用。但是由于我国的钢结构设计行业发展起步较晚，有些设计理

论还不够成熟，常常会出现一些不可预料的问题，影响到钢结构建筑最终的稳定

性以及安全性。所以，为了使钢结构设计行业有一个好的发展前景，相关设计机

构及人员就应该结合以往钢结构设计经验，总结和分析设计中常见的问题，从而

提出有建设性的建议来有效避免出现类似问题。

1有关钢结构的概述

钢结构是由钢材组成的，由于钢材的结构组织均匀，接近于各向同性匀质体，如果钢结构的实际受力情况与工程力学设计实验结果比较一致，那么钢结构的计

算理论就会不断地被应用和完善。钢结构制造简便，施工周期短，密封性好，适

用于气密性和水密性要求严格的结构。现代科技的不断创新使钢材耐腐蚀性差和

耐热不耐火的本质特性逐渐得到了解决，对钢材使用领域更加开阔特别是建筑行

业有广阔的使用前景[1]。

2钢结构设计的相关阐述

我国现代钢结构建筑在细节的设计上主要的组成部分是杆件连接。根据力学

原理科学处理各部件的力臂、力矩、以及应力关系是关键环节。准确合理的将每

个节点的连接细节做好，进而转移到下一步的工程实际施工中。而最终钢结构施

工质量的好坏也是设计水平的一种最终体现。必须严格遵循建筑行业的相关要求

和规定，既要尽力使钢结构的设计理念新颖、设计方案科学适用，又要与工程的

具体要求相吻合。而切要考虑其经济性和实用性。

3建筑钢结构设计的意义与现状

3.1建筑钢结构的意义

建筑钢结构，是通过钢板与热轧型钢材的共同施工，所组成的一种以钢为基

础的骨架结构。如果将其与传统的砖混结构做对比，建筑钢结构比传统的砖混结

构更具强度和韧性，且内部的组织非常严密与均匀。建筑钢结构具有多种优势，

并且在建筑过程中，建造难度远远低于其他建筑方式。所以建筑钢结构广泛用于

桥梁建设、工业厂房、民用建筑当中，例如：法国埃菲尔铁塔就是世界闻名的钢

结构建筑工程，埃菲尔铁塔高300m，天线高24m，总高324m，塔身为钢架镂空

结构，由四条与地面成75°角的、粗大的、带有混凝土水泥台基的铁柱支撑着高

耸入云的塔身，铁柱由水平横梁连接，除四个脚是用钢筋水泥之外，全身都用钢

铁构成?在钢结构的具体使用过程中，还可以很好地实现环保，为我国的可持续

发展的战略目标的实现，添砖加瓦。

3.2建筑钢结构设计的现状

当前，钢结构在建筑行业中应用十分广泛，但是长期的使用也使得其暴露了

不少问题，主要可以归纳为以下三点：

3.2.1防火问题

钢材的耐火性较差，因此在进行结构设计时必须重视防火处理，以确保重要

联接部分安全。

3.2.2强度问题

钢材的强度较大，因此其往往截面偏小，钢结构使用中普遍存在较薄的问题，这反而造成其强度优势没有得到充分发挥。

3.2.3工作人员专业素养问题

对于任何建筑工程而言，设计、施工人员的专业素养均直接影响着其建设质量，钢结构设计若是存在不规范等问题，将会直接导致其稳定性不达标，存在重

大的质量、安全隐患。

4当前建筑钢结构设计中常见的问题以及应对措施

4.1关于钢材防腐方面的问题

建筑钢结构具有很强的稳固性以及抗震性，但是它性能的发挥是建立在其本

身的质量上的。在以往很多钢结构设计中，由于钢材受到腐蚀而影响到稳固性的

例子比比皆是。所以，通常情况下，在那些存在大量腐蚀性物质或介质的环境中，我们基本不会使用建筑钢结构。与此同时，建筑钢结构还很容易受到雨雪风霜的

侵蚀，也会出现生锈腐蚀的问题，并大大降低建筑钢结构的承载能力，影响建筑

整体的美观。基于此，在设计建筑钢结构时，我们首先就要考虑到它的防腐问题。目前，最直接有效的防腐措施就是在钢材表面涂抹相应的防腐涂料。设计人员应

该根据建筑钢结构的具体要求来选择适宜的防腐涂料，并严格规范涂抹涂料施工

人员的操作行为。另外，目前大多数钢结构构件都是在工厂预制，因此，我们可

以在构件出厂前，要求生产厂家根据要求对各钢结构构件做基础性的防腐处理，

就是涂抹必要的防锈底漆。如果还想进一步强化钢材的防腐蚀能力，可以从钢结

构材料的本身入手，选用耐候钢作为主材，并采取热浸镀锌的技术对其进行处理，使钢材表面能形成一层镀层，以达到保护钢材的目的，防止锈蚀。有必要时，我

们还能通过应用有机涂料配套技术以及阴极保护技术等，进一步提升钢结构本身

的防腐性能。

4.2关于节点设计方面的问题

在建筑钢结构设计中，节点设计是一种比较关键的一环。目前，关于节点设

计最大的问题就是结构分析模型以及设计节点不匹配的问题，再加上当前钢结构

构件通常都是工厂预制，一旦节点设计存在缺陷，那么在之后的构件安装过程中

就很容易出现无法安装的问题。所以，相关设计人员应该根据本次建筑工程的具

体要求，充分考虑节点形式，分析其整体结构。需要注意的是，不同的结构，传

力特点也会存在一定差异。一般会将节点分为刚接、半刚接以及铰接。我们在选

用节点时，首先要准确判断节点的连接方式，从根本上确保节点设计的合理性以

及可行性。另外，在节点设计环节，设计师应该综合考虑不同的截面形式，手工

焊接、自动焊接或者螺栓连接的不同构造尺寸以及操作空间等要求，避免出现节

点设计不合理现象的发生，这也是确保钢结构构件加工得以顺利焊接或者安装到

位的必要前提。

4.3关于稳定性设计方面的问题

（1）建筑钢结构因其较强的稳定性成为建筑工程的首选结构，而在科技技术进步的带动下，我国在这方面的研究也有了比较大的突破，但是从总体上看，建

筑钢结构稳定性依然会面临一些影响因素:第一，在设计大跨度钢结构时，设计师