试论钢结构设计中的细节处理问题

试论钢结构设计中的细节处理问题

杜伊平

摘要：

如今世界上钢结构的用钢量日益增加，但我国能够设计出高水平钢结构的企业并不多，在设计理念、新产品的研发、钢品质量、科学管理等方面是亟待提高的。而注重钢结构设计细节的处理，是对提高我国钢结构企业竞争力的有效途径之一。现在建筑物的外观可谓是千奇百怪，人们把生活中每次灵感的碰撞柔糅合在建筑中，钢结构建筑也渐渐成为主流材料。同时对钢结构的要求也就更加多样。钢结构平面结构要对称、规则，以及节点和支撑构造的要求，都是细节中应注意的问题。

关键词：钢结构；稳定性；对称；细节处理

要处理好钢结构的细节问题，我们首先要把握好钢结构整体设计的要求，所有的建筑物都离不开稳定性，钢结构建筑具有节能、节地、环保、可循环使用的优点，利用好钢结构的优势可以为我国的节约型社会作出更大贡献。

一.钢结构中稳定性的具体要求

和所有材质的建筑物一样，稳定性也是钢结构建筑物的一项基本要求，建筑物的稳定性主要表现在结构抗震性能，也就是我们经常提到的抗震性。经过“5.12汶川大地震”钢结构建筑的抗震性就更被人们重视，一些好的钢结构建筑物是能经得住地震考验的，那么钢结构中稳定性有什么具体要求呢？

首先，钢结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系，俗话说：没有规矩，难成方圆。建筑物亦是如此，要提高钢结构建筑的抗震性能就必须将结构布置得有规则性，结构布置不规则，地震时易损坏，造成更大的损失，因此应尽量使结构布置符合规则性要求。有很多的钢结建筑因为平面设计的过于复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼，布置虽然满足了外观上的创新和视觉上的冲击，但并没有实现“稳定性”这一重要标准，所以设计过于复杂的钢结构建筑往往不能经历地震或时间的考验成为建筑史中的经典作品。而那些平面布置简单规则的钢结构建筑物在经过地震和时间的考验留在了建筑史册上。所以简单也是一种美，建筑是凝固的音乐，也许越简单的旋律就越动听。

其次，对称结构的建筑物，不但是稳定定性的重要保障，同时在视觉审美方面也是非常基础的构造形式。有些平面形状不规则，Ｌ形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称，若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的１.２倍就属于平面不规则。法国巴黎的“埃菲尔铁塔”是世界上著名的钢结构建筑物，他几乎实现稳定性的所有要求，平面设计简单、整体视觉对称，所以”埃菲尔铁塔“成为巴黎的象征永久留在建筑史册上！

最后，钢建筑的节点和支撑构造与稳定性也有很大的关系，节点设计应符合《高钢规程》的要求。柱通过小悬臂与梁拼接，可以绕过梁柱直接连接的构造困难，此时梁拼接大多采用翼缘焊接腹板拼接，也可采用全截面螺栓连接。在以上拼接中，腹板拼接要考虑弯矩，这样的节点设计，大大的增强了钢结构建筑物的稳定性。支撑与钢管砼连接时，不应将节点板焊在钢管管壁上，以防管壁拉开。这些细节上的处理，也是建筑物稳定的关键所在，所以不容忽视。在把握好节点和支撑的构造的同时，对钢的质量也要做谨慎的选择。

二.钢结构的细节处理

细节的处理往往关系到整个建筑物的质量，钢结构建筑物上细节的处理也是必不可少的环节之一，“细节决定成败“，细节处理得巧妙也是设计过程中值得斟酌的重点。这些都是要在确保建筑物的稳定性才能更好的从细节方面入手。

（一）在结构布置的规则上处理细节：

结构布置规则只是钢结构建筑的一个大的背景规定，在细节上他是有很多的空间可供发挥的。世界众多闻名的建筑物都是在遵守基本规则的前提下，不断创新，彰显自己独特的魅力！悉尼歌剧院就是一个很好的例子，在建筑结构规则的大背景下，应情应景的设计出船帆的外观，与悉尼的海相辅相成，而它的细节处理也是非常到位的，因为是歌剧院，所以在细节设计中必须考虑到采光和色彩对舞台效果的影响，最重要的是室内的设计要让音效达到近乎完美的状态。悉尼歌剧院之所以成功，不只是它独特的外型的功劳，更是细节设计成功的典范。

（二）对称细节的处理：

对称不但是稳定的保障，同时也是审美的基本点，对称细节上的处理如果有所突破，那整个建筑物就可以得到升华，中国的建筑从古时就很讲究“对称”，最成功的例子就是紫禁城。故宫的设计时幅巨大的对称图形，不管是整体还是单个的建筑，都是对称的。宫有房间8704间房间，而这些房间的细节设计都不一样，所以，钢结构建筑最好对称，并不代表千篇一律的设计风格，只要有独特的想法，也是可以把“对称”变化为突破传统的一条有效途径。真正的优秀作品是在与别人一样的基础上实现自己独具匠心的安排和出人意料的表现形式。

（三）节点和支撑构造的细节处理：

如果对结构规则和对称方面的细节上不能有所新的造诣，那么节点和支撑上就可以增加主观上的设计，节点和支撑的细节处理可以改变建筑物的空间感，很多人会觉得钢结构的建筑物没有臆想的环境一样具有一定的可塑性，如果节点处和支撑处的细节略显柔和或者更人性化，那么就会相应的减少钢结构建筑的距离感。建筑不外乎人性，我们建造漂亮舒适的建筑物也是为了让我们的生活和工作更加的有归属感，一些悄无声息的细节改变就可以让整个建筑的气氛更加感性。所以节点的细节表现是实现钢结构建筑物细节内化的必经之路。

三.关于我国的钢结构企业发展思考

目前，我国钢结构的用钢量只占建筑用钢量的1.5%左右，而在英国、日本等发达国家，钢结构用钢量已占到钢产量的30%以上。其实钢结构的是非常经济的一种建筑形式，我国钢结构企业虽说不少，但陷入了劣性竞争的恶性循环中，前进之路，举步维艰。出现该问题的直接原因主要是钢结构企业规模小，产业链衔接不够。企业规模小制约了钢结构企业的发展前途和竞争力，同世界钢结构行业集中发展趋势脱轨；同时，也是与上下游行业的对接不够也是导致钢结构行业整体市场规模不够大、实力不够强的重要原因这些摆在我国钢结构企业面前的瓶颈不止这些，企业缺少创新意识、没有科学的管理体系等都是问题的所在。

在改善钢结构企业发展环境方面，企业自身和国家政策都应该有所计划。国家在《钢铁产业发展政策》中的一个重要方面是提出了钢材节约使用，发展循环经济的命题。可重复“绿色”钢材，在建设节约型社会的今天，“绿色”钢材的发展前景是不可小觑的，企业要发挥自身的优点，在国家政策的大背景下自主创新，走出一条自己的发展道路。我国钢结构行业正处于良好的发展机遇期。按照(国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要《草案》，到“十五”期末，建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的3%，2015年该比例达6%。显然，钢结构行业发展空间非常广阔。好的指导方针和发展环境是推动企业进步的长久动力！

四.结论

钢结构建筑设计的重要性是无可厚非的。在钢结构满足所有的规则的前提下，对细节上的处理可以从结构规则、对称要求以及节点和支撑入手，在不断的创新和改变中发挥钢结构的独特优点，处理好细节，利用日益开阔的市场，促进钢结构企业的发展，还是那句老话“细节决定成败”

参考文献：

蔡益燕.钢结构住宅设计中的若干问题[J].中国楼市.

李加军.合纵连横.打造钢结构的建筑时代[J].中国冶金报.