基于建筑工程中钢结构设计的现状与优化措施

基于建筑工程中钢结构设计的现状与优化措施

李丹红

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摘要：随着建筑行业的迅速发展，钢结构具有轻质高强、施工周期短、绿色环保、便于工业化生产、可循环利用等优点，在建筑行业得到了广泛应用。钢结构建筑回收阶段产生的废弃物较少，钢材回收利用率高，钢结构建筑符合绿色、环保、可持续发展的基本要求。随着我国大力实现“双碳”战略，建筑钢结构行业进入了高质量发展的新阶段，实现了良好的“十四五”开局；同时建筑钢结构行业的工业化、数字化、智能化转型的内在需求持续增长，高质量发展的新路径已逐渐明晰。

关键词：建筑工程；钢结构；现状；优化措施

引言

近几年来，随着我国市场经济的不断发展，建筑行业逐渐打破了传统的发展局限，步入现代化发展时期。钢结构建筑拥有造价低、环保等诸多优点，而且钢结构建筑因为其预制与装配特性，更符合工业化建设的发展趋势。与传统的混凝土建筑对比，钢结构建筑的自重轻、强度与承载力高，可以提高建筑物的开间、跨度，空间布局也更加灵活，从而扩大建筑物使用空间。与此同时，钢结构具有良好的抗震性、抗风性，对于钢结构建筑承重构件而言，湿作业相对较少，而且和混凝土构件比较，也能够达到模数化及标准化要求，集成化程度高，符合绿色建筑要求。

1钢结构建筑特性

（1）建造速度快，造价低

钢结构之所以能成为当今世界上最重要的建筑形式，其重要原因就是其建造时间和建造速度非常快。大部分钢结构建筑采用的是一体化安装，极大缩短了现场建造所需时间，提高了工作效率，并且减少费用，更是为建筑提供了强大的稳定性，使建筑更加坚固耐用。

（2）优先应用对环境无害的材料

最近几年二氧化碳大量排放，自然环境受到破坏以及污染，人们也越来越关注环境保护。我国始终倡导经济社会可持续发展和环境保护，这在现代建筑领域也得到了广泛应用。钢结构建筑一般会优先选择可以再循环利用的环保型材料，通过这种环保材料，在施工现场可以极大地降低时间成本与建造成本，而产生的多余或废弃边角料，也都可以应用到下一次施工与建造中。此外，钢结构建筑本身在当下的行业发展中，也是大力推广的一种环保型建筑形式。

（3）实用性高

由于钢结构建筑的原材料是钢材，所以钢结构在抗震、轻便、强度等方面都有明显优势。在施工现场，无论是建筑方式还是应用与设计，钢材都是最佳选择。与此同时，钢材具有灵活性，能够被应用到建筑中的任何一个位置，给建筑带来更大的空间，使建筑内部空间更加宽敞，将实用性与美感结合在一起，为钢结构建筑赋予更多可能。

2建筑工程钢结构设计中存在的问题

2.1材料选择不当

建筑工程钢结构施工作业对钢材量要求较大，检查机制不到位等问题时常出现，一旦作业人员没有对材料予以精细化管理，就会出现材料不符合工程项目实际需求的情况。同时在设计环节中，缺乏对具体情况的分析，有时会使得材料的抗腐蚀水平并不能有效适用于项目所处环境，使得腐蚀问题严重影响钢材结构安全性。

2.2钢结构焊接问题

工程主体框架均为钢结构，其连接方式为焊接，焊接技术在建筑钢结构施工中的使用频率很高，其质量会对连接的稳定性和可靠性产生影响，但由于规定工期要在60d之内完成，实际施工中6位焊工技术水平不够高，远远不能满足项目需要，工程中会不可避免地出现一些质量问题，例如焊缝不规范、焊缝开裂、咬边和气孔等问题会降低钢结构的整体强度，甚至影响结构的耐久性。焊接水平的控制不当、焊缝收弧错误、焊接中断等导致。

2.3设计方案有待优化

对于建筑工程项目而言，全面且科学的设计方案是指导后续钢结构施工作业的关键，只有健全科学的设计方案，才能优化建筑工程项目钢结构施工质量。但是，部分建筑工程项目中，设计方案缺乏对实际情况的综合分析，盲目照搬经验方法或贸然应用新技术，往往并不适用于项目施工作业环境和要求，不仅会造成钢材浪费，也会产生经济损失和安全隐患。

2.4设计细节有待完善

在建筑工程钢结构设计环节中，依旧存在设计细节不到位的问题，设计缺乏对具体情况的分析和校准，就使得相关细节存在与计算模型或工程实际不匹配的问题，影响建筑工程钢结构的整体应用质量，也会产生资源浪费等问题。

3建筑工程钢结构设计优化对策

3.1检查原材料

要对厂家提供的原材料进行阶段性验收管理，秉持精细化分析原则，及时了解原材料的实际情况，从而确保相应工作内容都能严格执行设计方案，提高建筑工程项目工程钢结构作业的质量水平。一方面，对钢结构原材料进行外观检查，主要是观察钢材结构是否存在裂纹问题、气泡问题、结疤问题等，对存在外观性缺陷的钢材不予进入施工作业现场。并且，要着重关注铁锈、麻点、端边等缺陷问题予以检查校准，只有满足工程项目材料管控标准和要求才能投入使用。另一方面，要对资料进行检查，核对进场材料的产品标识以及材质证明书，并且校对检测报告是否符合实际情况。针对验收合格的材料要进行取样送检分析，送检合格后才能进行下料切割以及加工制作等工作。

3.2钢结构涂装工程质量控制

在涂装施工开始之前，必须进行深入的准备工作，包括表面处理和除锈等必要的前置工作，以确保涂料能够均匀地附着在表面上。同时还应考虑风向、温度、湿度等气象条件对施工的影响，避免施工在高温、多风或多雨的环境下进行，以避免对质量的影响。在选用涂料时，必须根据钢构件的特点和环境要求选用相应的涂料。例如，在腐蚀环境中，应选用耐腐蚀性能较好的涂料，而在户外暴露环境中，应选用具有良好外观和耐候性能的涂料。此外，涂料的品质也必须符合国家标准和相关规定，保证施工质量。

3.3加大施工流程的监督力度

在前期应该对施工人员展开合理的安全培训，通过强有力的安全管理，提高现场所有工作人员的安全意识。在施工过程中，管理人员要对各个施工流程进行监督，排除所有危险隐患，监督施工人员正确使用各类设备机器，纠正错误的施工行为。管理人员在机械设备、用具的采购环节也要做好把关工作，严禁使用违规生产或是质量不过关的设备。特别是钢结构建筑的高空作业，管理人员更加应该监督施工人员规范佩戴安全装备，确保现场所有工作人员的人身安全。除了采购之外，开始施工前管理人员也应该对设备和装置进行排查，以达到降低或避免施工事故的目的。

3.4防火设计

目前钢结构防火设计受到了更多的关注，要结合工程项目的实际情况对防火等级、防护种类、防火具体情况等进行综合分析，必要时采用性能化分析，设计有效的防火设计方案和材料控制模式，为工程项目整体防火功能的优化提供保障。特别是吊顶钢结构防火设计环节，压板材料防火处理和防锈处理要并行控制，避免结构扭转对其防火效果产生的影响，并配合上下贯通的设计方式，有效提高钢结构设计中防火处理工作的稳定性。

结语

总而言之，建筑工程钢结构设计具有重要的实践意义，要结合工程项目实际情况优选适配的设计方案，保证相应设计环节衔接的合理性。（1）精选优质钢材料，从源头完善具体工作，确保钢结构设计工作能贴合建筑工程项目具体需求。（2）在建筑工程钢结构设计方案中，要从完善抗震受力设计、防火设计、防腐设计、节点设计等工作落实具体内容，从而提高整体设计水平，优化建筑工程项目综合质量。（3）要依据建筑工程项目协同化管理标准提高工作人员基本水平，优化其专业素质，并能严格依照工程项目作业规范开展具体流程。只有践行建筑工程钢结构设计全过程管理方案，才能为建筑工程钢结构作业可持续发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]庞岩峰,葛红斌,束伟农,等.福州长乐国际机场T2航站楼钢结构设计中的关键问题剖析[J].建筑结构,2023,53(18):81-86.

[2]扈鹏,曹莉,李贞,等.西安咸阳国际机场东航站楼钢结构设计[J].建筑结构,2022,52(11):8-14+63.