淺析鋼結構設計內容以及要點

謝志丹 孫春燕

一、鋼結構的特性

1.1功能優越

鋼結構的外觀形態、鋼結構設計布置、以及鋼結構尺寸對于建筑的整體外觀有著關鍵性的影響，因此，在設計中，只有將鋼結構特性進行很好的把握，將鋼結構的性能與建筑完美的結合，體現實用性與美觀性的雙重結合。

1.2生態環保

對于建筑長久的發展來看，環保節能的可持續才是必經之路，鋼結構的應用在我國建筑中非常廣泛，作為建筑施工設計的重要環節，在能源和資源利用領域，鋼結構是生態環保的，鋼材的反復利用能力強、效能高、強度大，邊角材料也有很高的利用價值，從多方面分析可以看出，鋼結構的在生態環保方面表現優異。

1.3優于鋼筋混凝土結構

鋼結構優于鋼筋混凝土結構的原因有：第一是鋼結構比起鋼筋混凝土，更加有利于工廠生產，可以減少施工人力，縮短生產周期。第二，鋼材料凈重輕、自身結構負荷小、可以減少地基上面的開銷；而且鋼結構穩定性強，抗震能力好，強度高，結構不易出現斷面，為建筑質量鋪墊基礎，同時可以創造更好的經濟和社會效益。

二、鋼結構的設計內容

2.1細部設計

在建筑設計中，鋼結構設計是一項復雜而難度較高的工作，例如暴露在建筑外面的金屬結構桿件，這些細節設計直接體現著建筑物的美感，作為設計者，一定要處理好鋼結構的細節設計，將細節巧妙細致的進行設計。

2.2防火設計

鋼結構建筑在大火中，鋼材的強度會快速下降，從而出現變形，致使建筑物發生失衡，因此，做好鋼結構的耐火性是建筑工程建設必須要考慮的問題。做好建筑物中柱、梁等支撐物的承受構建，目前使用率最高的就是噴涂防火涂料，操作方便、快捷，很多建筑建設中都在廣泛的應用。

2.3防腐設計

作為鋼結構建筑中的鋼材應用，這種材料經常會長久的暴露在自然氣候中，受到風吹日曬等侵蝕，時間久了結構就會老化，不僅承受能力降低，也會影響到建筑的整體美觀，因此，要做好建筑預防侵蝕的工作，對于目前使用的建筑防腐材料來看，使用壽命約為20年左右，但是建筑的使用壽命按照50年來說，進行再次的防腐工作，是一項復雜困難的工作。

2.4隔聲設計

現在越來越多的建筑設計考慮到噪聲污染，在建筑外圍強體內設置隔聲材料，對于建筑整體隔聲會起到一定的作用，隨著經濟社會的不斷發展，新型隔聲材料將會不斷的研究出來，為建筑隔聲不斷提供條件。

三、鋼結構的設計要點

3.1鋼材等級的選擇

鋼結構建筑中的所用鋼材，應當符合屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎、冷拉、和硫、磷含量的基本保證；焊接類結構應具有合格的含碳量。對于地震區的鋼結構房屋，鋼材除了上述要求外，還有具有良好的沖擊韌性，符合抗震設計規范的相關規定，規范里面對鋼材的各項物理和力學指標都進行了詳細的規定。一般來講，鋼結構建筑的主要受力構件，要優選Q235B及以上等級的碳素鋼。

3.2樓面結構設計

在鋼結構設計中，樓面結構設計是非常重要的，不同于混凝土結構房屋，鋼結構房屋在變形縫長上面差別很大，例如鋼結構房屋溫度伸縮縫長一百二十米，混凝土則為五十五米，鋼框架結構房屋采用混凝土樓蓋時，為了防止樓板裂縫，一般情況下，仍然采用混凝土結構房屋要求留設變形縫。只有遇到設置后澆帶，或者遇到減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時，才可以增加伸縮縫的長度。

對于壓型鋼板——混凝土組合樓蓋的設計，除了在鋼梁上焊接栓釘外，還要保證混凝土和壓型鋼板的良好連接，其措施主要是：在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋；壓型鋼板的縱向波槽；壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼等于混凝土共同工作，保障該樓蓋的整體性和強度。另外，需要說明的是，壓型鋼板端部必須焊接栓釘。

3.3地基結構設計

地基結構設計是建筑結構設計的重頭戲，鋼結構設計也不例外，下面闡述下這方面的問題。基礎設計應該根據工程、水文地質條件、荷載大小及其分布情況、建筑物體型及功能要求、相鄰建筑地基情況、施工條件等綜合因素來考慮，選擇合理的基礎形式。砌體結構房屋應采用剛性基礎，如素混凝土條形基礎、毛石混凝土條形基礎等，若基礎寬度大于2.5米，需運用柔性基礎，如鋼筋混凝土擴展基礎。

當為多層內框架結構時，因無地下室、荷載較大和地基較差等原因，為增加基礎的整體性，通常采用交叉梁條基。若上述基礎仍不能滿足基礎強度要求時，需要采用筏式基礎。當為剪力墻結構且無地下室或有地下室，地基較好，無防水要求時，應選用交叉條形基礎，當有防水要求時，可采用箱形基礎或筏板基礎。

3.4網架結構設計

作為鋼結構設計中的網架結構，有很多設計人員是采取網架和下部結構分開，先進行上部的設計計算，在進行下部結構的設計，但是往往下部的剛度差別大，這樣的分開設計會導致網架上下剛度出現與實際的情況落差的現象，對于建筑整體鋼結構來說是存在問題的。因此，在網架設計時，要下部結構和網架同時進行。

網架內部結構決定著網架與鋼結構的剛度有關系，分開設計雖然不會造成很大的問題，但是這樣的設計時違背機構和受力理論的，不能因為沒有出現問題 ，就不按照規范施工，作為設計人員，一定要嚴格規范設計行為，不斷提升自身專業知識水平，不斷去研究探索鋼結構建筑設計的穩定性，為建筑鋼結構設計的不斷完善做出努力。

四、鋼結構的設計

4.1建筑穩定性設計

鋼結構穩定性是建筑設計中很關鍵的問題，鋼結構如果出現了失穩，會造成很大的經濟損失，最重要的是影響到居住者的使用安全，給生命財產帶來嚴重的影響，就目前鋼結構建筑中，出現的事故主要原因由于設計者經驗不夠豐富，對于鋼結構的特性不完全掌握，對于相關的設計要點沒有進行反復的研究，從而造成鋼結構的失穩。

4.2柱腳的錨栓設計

鋼結構建筑對于建筑物的柱腳錨栓按承受拉力進行計算，柱腳板與混凝土產生摩擦會抵消水平拉力，水平拉力不用錨栓承受。多數設計者會通過電腦軟件計算這些數據，基本上可以滿足相關設計要求，但是由于國內對于錨栓設計方面的理論基礎還不夠完善，因此在設計中難免不完美，達不到建筑的所有要求。

4.3建筑圍護結構設計

鋼結構建筑設計不應忽視的就是風力影響，作為鋼結構中的檁條，風力會影響到其工作，很容易出現失穩現象，因此，要想使鋼結構穩定性不受影響，在檁條間設置拉條和撐桿，有些建筑設計中，雖然設置了檁條，拉條、斜拉條也設置合理，但是往往會忽視在墻面增設拉條，這些細節部分的忽略，對于建筑日后使用質量留下了安全隱患，作為設計者，在進行設計的時候，一定不要忽略細節部分的設計。