論當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)手法

張誠

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑物也開始在慢慢的增加，在當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)中，特別是在公共建筑、標(biāo)志性建筑中，以鋼結(jié)構(gòu)為主體的建筑已經(jīng)成為了當(dāng)前結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的重點(diǎn)。怎樣更好的設(shè)計(jì)出鋼結(jié)構(gòu)建筑是當(dāng)前建筑工作者的核心。本文就論當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)手法進(jìn)行了以下的探討。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；建筑；設(shè)計(jì)手法

引 言

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的廣泛讓建筑物變得具有觀賞性和更加牢固，鋼結(jié)構(gòu)改變了建筑工程的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)模式，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、抗震好、力學(xué)性能優(yōu)良、承重能力強(qiáng)等優(yōu)勢加快了鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中運(yùn)用的步伐。但是，想要不斷的增加鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用范圍，就應(yīng)當(dāng)要對其設(shè)計(jì)問題展開研究和加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)水平。

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑簡介

1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑概念

我們都知道，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)榫哂蟹浅?yōu)越的性能，所以在建筑工程之中具有非常重要的地位與作用。與通常傳統(tǒng)建筑比如鋼筋混凝土建筑、磚木結(jié)構(gòu)不一樣的是鋼結(jié)構(gòu)建筑主要是以H型鋼梁、鋼柱（型鋼、鋼管、鋼板等制成）為承重骨架，選用焊縫、鉚釘或螺栓等連接方法，并以隔熱和保溫墻體材料當(dāng)作圍護(hù)結(jié)構(gòu)的新型建筑結(jié)構(gòu)樣式。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)建筑是較為新型的一種建筑形式，當(dāng)前應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，它的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量比較輕，并且強(qiáng)度高，因?yàn)榫哂衅鋬?yōu)點(diǎn)，所以鋼結(jié)構(gòu)合適于大跨度的建筑；鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)勻稱，一般都與力學(xué)計(jì)算的假定相符合；鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)的韌性、塑性都比較好，其優(yōu)點(diǎn)證明鋼結(jié)構(gòu)建筑既能夠抵抗比較大的動(dòng)力荷載，又能夠抵抗比較大的靜力荷載，因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能比較優(yōu)越；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工的周期較短、制作的精度也比較高。

2 當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)手法

2.1 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)一般用于體型復(fù)雜、大跨度、高層、荷載或吊車的起重量比較大、振動(dòng)比較大、密封性的要求比較高、要求能夠活動(dòng)或常常裝拆的結(jié)構(gòu)。

2.2 結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置

應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程的特點(diǎn)和條件，綜合思考建筑的荷載性能、使用功能、材料供應(yīng)、制作安裝等因素，擇優(yōu)挑選抗震性能好，而且又合理經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系，對高烈度設(shè)防的高層鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選擇鋼-筒中筒、鋼框-筒或鋼框-支等鋼結(jié)構(gòu)體系。與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)和建筑師充分的交流合作，共同商量符合抗風(fēng)、抗震原則的立面布置與結(jié)構(gòu)平面。

結(jié)構(gòu)的布置要按照體系的特點(diǎn)，荷載分布性質(zhì)及情況等全面考慮。通常來說要?jiǎng)偠葎蚍Q，力學(xué)模型清楚，盡量移動(dòng)荷載或限制大荷載的影響區(qū)域，讓其以最直接的線路轉(zhuǎn)遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)當(dāng)勻稱，其形心要盡可能往側(cè)向力的作用線靠近，否則應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)的改變，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)當(dāng)有多道的防線。

2.3 構(gòu)件的設(shè)計(jì)

構(gòu)件的設(shè)計(jì)指的是構(gòu)件材料的組合與選擇，Q345和Q235是較為常見的材料組合，主結(jié)構(gòu)通常都使用比較單一的鋼種以方便工程管理；出于經(jīng)濟(jì)的思考，也可選取不同的鋼材展開組合截面，例如當(dāng)強(qiáng)度起到控制的作用時(shí)，就可以使用Q345，當(dāng)穩(wěn)定起到控制的作用則應(yīng)當(dāng)要選擇Q235。彈塑性的方式驗(yàn)算截面是構(gòu)件設(shè)計(jì)之中標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用方法，其與結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方式卻不合適。伴隨著程序技術(shù)的逐漸進(jìn)步，現(xiàn)在的一些軟件可以把驗(yàn)算不達(dá)標(biāo)的構(gòu)件，從給定的截面庫里選取加大一級(jí)，并且自動(dòng)重新解析驗(yàn)算，直到達(dá)標(biāo)為止，面對不同需求的建筑則選取不同材料的構(gòu)件是完善建筑的必須條件。

2.4 建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

在各樣類型的鋼結(jié)構(gòu)之中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的傷亡事故發(fā)生、為了能夠更好的確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在設(shè)計(jì)之中構(gòu)件不失穩(wěn)定，確保使用安全和工程質(zhì)量，就必須要對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)展開具體的探討。

鋼結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)要從各組成部分和體系和穩(wěn)定性要求綜合考慮，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)舵主是根據(jù)平面體系展開設(shè)計(jì)，確保平面結(jié)構(gòu)不發(fā)生平面外失穩(wěn)，要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定運(yùn)算需要和結(jié)構(gòu)布置相同，增加必需的支撐構(gòu)件等。

實(shí)用的計(jì)算方法所按照的簡圖和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)當(dāng)要一致，多層或中層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架穩(wěn)定解析一般是省略的，只展開框架柱的穩(wěn)定計(jì)算，因?yàn)榭蚣芨髦臈U件穩(wěn)定計(jì)算的穩(wěn)定參數(shù)、常用力法等是根據(jù)假設(shè)者或簡化典型情況得出的，所以設(shè)計(jì)者要能確保所有的條件與假設(shè)相符合時(shí)才能夠應(yīng)用。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的防火、防腐蝕

火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)建筑有很大的危害，建筑鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的結(jié)構(gòu)空間大，火勢蔓延快（如圖1），當(dāng)建筑采取無防火保護(hù)方法的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，就很容易損壞建筑。建筑的結(jié)構(gòu)防火問題通常在鋼筋混凝土構(gòu)造上比較容易處理，但在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)之上需要思考更多的因素。防腐問題是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所需要處理的問題，當(dāng)前的做法主要是采取構(gòu)造材料和新型防腐。防火涂料通常的做法是先把丹防銹底漆兩度刷紅，然后再刷鋼結(jié)構(gòu)的面漆兩度，對鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工也有判斷的要求。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)和技術(shù)表現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)的技術(shù)表現(xiàn)

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)作難點(diǎn)較多，建筑形象的構(gòu)想是當(dāng)中的一個(gè)。隨著技術(shù)信息的快速發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)思想不斷融進(jìn)到了建筑設(shè)計(jì)中，讓建筑、景觀設(shè)計(jì)方式發(fā)生了天翻地覆的改變。其對人類長時(shí)間形成的傳統(tǒng)建筑觀發(fā)生了比較大的影響，進(jìn)而人們對建筑設(shè)計(jì)方式的了解發(fā)生了實(shí)質(zhì)的改變，探求問題的解決，已經(jīng)成為了當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)，而以前是探求單純的美觀。

3.2 建筑細(xì)部的設(shè)計(jì)要求比較高

因?yàn)榧?xì)部設(shè)計(jì)決定了地方的質(zhì)量和最終的確定性，所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的過程之中，復(fù)雜化、精致度的要求越高，細(xì)部設(shè)計(jì)的要求也相對越高。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼柱、桁架等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和相連金屬構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)細(xì)部，經(jīng)常暴露在外面，從中不但體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的智慧和能力，而且也展現(xiàn)出了技術(shù)之美。

3.3 建筑策劃也是設(shè)計(jì)中的重要影響因素

因?yàn)樵O(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)構(gòu)想常常受到業(yè)主設(shè)計(jì)任務(wù)書的影響，而且建筑設(shè)計(jì)的屬性也要展現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)中，因此設(shè)計(jì)者不可以隨心所欲的展開設(shè)計(jì)。客戶希望在決定最終產(chǎn)品的過程之中，設(shè)計(jì)者、市場專家可以彼此合作，高效的參加決策，以獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。專業(yè)化的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)可以使市場專家和設(shè)計(jì)者產(chǎn)生溝通，設(shè)計(jì)資源可以得到有效的組合，進(jìn)而讓業(yè)主減少項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，取得比較高的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠浔容^獨(dú)特的結(jié)構(gòu)屬性，當(dāng)前已成為建筑行業(yè)之中較為常用的建筑材料，但是鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)質(zhì)的建筑設(shè)計(jì)過程之中也有一系列的問題存在，這就應(yīng)當(dāng)要采取技術(shù)措施來處理這些問題，讓鋼結(jié)構(gòu)在使用中展示其最大的優(yōu)點(diǎn)，更加的適用于當(dāng)前建筑的要求。

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