對于鋼結構設計問題的步驟和認識

摘 要：鋼結構具有強度高、自重輕、塑性好、結構可靠度高以及密封性好的特點，因此在高層住宅結構中廣泛應用。因此，本文主要對鋼結構設計問題的步驟和認識程度進行深入探索，希望能夠給相關的鋼結構設計工作人員提供一定的參考性建議和意見。

關鍵詞：鋼結構設計；步驟分析；鋼結構認識

建筑設計說到底也是藝術的一種，對建筑的美觀性以及實用性進行設計，主要是為了滿足人們對于生活和生產環境的需求。而現如今，從國民經濟的發展現狀上來看，建筑業的地位越來越突出，同時也在不斷適應社會發展的需要。為了完善建筑業的發展，加強了對新技術和新材料的利用率。鋼結構在建筑工程的發展中也處于優勢地位，其施工操作相對較為簡單，而且可靠性突出。在各個建筑工程建設中都受到施工人員的高度青睞。

一、鋼結構的應用現狀

鋼結構在建筑行業的發展中應用范圍較廣，而且歷史悠久。雖然在應用的前期存在著一定的問題，但是從其發展現狀和以后的發展前景方面看，還是具有一定的潛力的。隨著經濟和科技的不斷發展，逐漸形成了自主設計以及自主加工和安裝的建設程序。而且鋼結構在結構較為特殊的建筑中也得到了廣泛的應用，諸如高層建筑或者是一些體育館，展覽館等。

二、設計步驟分析

鋼結構在工程建設中應用范圍較廣，而且和傳統的鋼筋混凝土機構相比其強度相對較大。因此，這種結構具有一定的優越性。主要體現在鋼結構的截面面積以及自重量都較小。但是這種結構在應用的過程中也會存在著一定的問題。因此，需要對其設計步驟以及設計要點進行簡要分析，其中包括結構的選型計算、判斷、圖紙等等。

（一）鋼結構選型布置。在進行鋼結構的設計和施工之前，需要對鋼結構的類型加強重視，也就是做好選型工作。其中較為常用的可供選擇的結構主要有輕鋼、網架以及框架、桁架等等。這些結構在不同的建筑施工中應該得到不同的應用。如果實在荷載量較大的工廠廠房中，就需要選擇網架結構來進行設計和施工，主要是由于這種結構的負荷量可以達到較高的強度。如果是在冬季降雪量或者是降雨量較高的地區，最好選用網殼形式來作為鋼結構的主要類型。另外，高層建筑要確保其防震效用，周邊的支柱設計是必不可少的。如果是對體育場或者是體育館等跨度相對較大的建筑結構進行設計，就應該采用索膜形式的結構。可見，不同的建筑結構需要采用不同的鋼結構類型，因此，建筑施工人員需要對每種鋼結構自身的特點和優越性等了如指掌，這樣才能在具體的建筑施工中保證施工質量。

（二）概念設計。在進行鋼結構的選型工作之后，就需要做好整體的規劃。其中包括建筑的最大荷載力，結構的特征等等。進行鋼結構的概念設計主要應該從細節入手，做好規劃工作。進行概念設計，主要是在工程施工之前對于工程的基本情況有所掌握，對于工作量或者是工程的施工周期等都做好設計和規劃。同時對于不同的框架和結構的長度尺寸等都進行規范。保證設計工程的順利進行。做好鋼結構的概念設計也是為了對工程質量和工程造價進行深入分析和研究。做到心中有數，減少工作人員的工作量和工作難度。

（三）估算截面。對鋼結構等相應構件的截面進行估算是進行鋼結構設計的重要組成部分。主要是根據施工標準和設計標準來制定截面的相應范圍，選定截面的類型。對鋼結構進行規范，主要是為了保證整體結構的美觀性和經濟性。另外還要考慮到相應的安全因素和造價問題。保證鋼結構的設計和施工的整體性。

（四）工程判斷。對于較復雜的需要用不同的結構軟件進行分析的鋼結構，要對軟件分析結果進行“工程判斷”，根據評估結果，對軟件分析結果進行修改或修正。

由于使用軟件時會有一些計算假定條件來模擬實際工程結構形式，這些條件與實際應用存在誤差，這樣軟件輸出結果會存在偏差，這種誤差在所難免，為了盡量使分析結果接近準確，設計者應學會運用概念設計和鋼結構在實際應用中的使用條件來修正軟件分析中的誤差。熟悉掌握軟件的應用條件和范圍，以及了解每個計算軟件對規范相關條文的把握，盡可能做到合理優化的設計。

（五）構件設計。選擇合適的材料是構件設計中的第一步，通常構件選用Q235鋼、Q345鋼，有時也會用到不銹鋼、鑄鋼等材質。實際應用中，應根據主控因素不同，選擇不同材料的構件材質。Q235鋼適用于構件要求穩定控制的情況，而Q345鋼適用于構件要求強度控制的情況。在使用軟件進行計算時，構件的選擇和計算都可以通過軟件來完成，但結構設計師們不能因此而忽視結構的概念設計，有時軟件會存在誤差，計算系數不符合規范設計要求等，這時就需要設計師進行復查，糾正偏差。

（六）節點設計。連接節點設計是結構設計中比較重要的環節。連接節點常用的設計方法有等強設計和根據工程實際受力情況設計兩種。節點連接形式通常用焊接連接、螺栓連接以及鉚釘連接等，具體方法可以查閱相關規范。嚴格按照規范要求進行節點設計，并考慮施工安裝要求，如構件栓焊連接時須考慮節點位置的焊接對高強螺栓承載能力的影響，按規范要求考慮承載力折減系數，因此在設計時就應全面考慮連接點的操作空間以及操作方法。

（七）構件防腐。鋼結構構件由于其材料的特殊性，防腐及防火要求就顯得尤為重要，鋼結構構件防腐，主要以油漆為主，對于無防火要求的建筑，防腐說明應注明除銹方法及等級、底漆、中間漆、面漆遍數及厚度指標，使用環境及室內室外均須明確；對于有防火要求的建筑，應注明構件不同的耐火極限要求，并說明如所用防火涂料不起防銹作用，還應涂刷防銹底漆，有的建筑對外觀效果要求較高，還要在防火涂料外表面涂刷面漆，此時選用油漆時就應考慮其不應與防火涂料進行化學反應，以保證結合牢固。

（八）圖紙編制。施工圖紙是加工詳圖及安裝圖編制的依據，所以在圖紙設計時應明確說明設計條件、設計依據的規范、材料材質的要求、截面的選用、結構類型選用和布置、重要連接節點的設計等。并且要在設計圖紙中表達清楚設計所用數據及要求，為編制加工詳圖及安裝圖提供盡量全面的數據。

加工詳圖及安裝圖是零件和構件加工、施工安裝時使用的圖紙，構件加工詳圖還要進行焊接工藝的設計，盡量避免層狀撕裂構造，避免焊縫立體交叉、在一處集中大量焊縫等現象出現，焊縫布置應對稱于構件形心等，圖紙須繪制清楚，以便車間能順利加工制造，避免因圖紙繪制不清楚，材料不明確，而給加工及施工安裝帶來困難，延誤工期。

三、結語

在近些年的工業與民用建筑中，鋼結構的應用越來越廣泛，人們對自己的生活質量和生活舒適度要求都在提高，所以建設更能滿足人們生活幸福度要求的建筑是現代建筑設計者須考慮的問題。鋼結構在現代具有更廣闊的發展前景，北京奧運會的舉辦、上海世博會的舉辦、工業企業的體制改革等，都為鋼結構的發展提供了空間。雖然我國在鋼結構設計和應用領域已具有一定的規模，具有一批專業的隊伍，培養了大批專業的設計、制造、施工人員，但仍然存在一些問題，如設計中存在不符合規范要求、圖紙說明不明確等，希望結構設計者提高自身專業素質，加工和施工安裝人員鍛煉良好的專業技術，使鋼結構行業得到更好的發展。

參考文獻：

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