建筑鋼結構工程設計及其注意事項

劉錦華

（福建省榮德勝建設發展有限公司， 福建 南平 353000）

社會經濟的增長帶來了市場經濟的大幅度發展，隨著建筑市場的日益擴張，其市場競爭變得更加激烈。建筑鋼結構是現代建筑行業運用較為廣泛的一種新型建筑模式，對于我國建筑工程的工作者來說，把握建筑鋼結構工程設計的各方面要點、實現工業與工藝的技術融合、提高建筑鋼結構的施工質量，對我國的建筑行業有著非常關鍵的積極意義。

1 建筑鋼結構工程設計概述

1.1 什么是鋼結構工程設計

在建筑行業中，鋼結構指的是通過對鋼板材料進行焊接、冷軋等工藝加工，使鋼板材料變成建筑施工所需要的鋼型。經過加工的鋼結構通常有重量較小、占用空間較小的輕型鋼結構和自重較大、占用空間跨度大的重型鋼結構兩種類型，但無論是哪一種鋼結構建筑施工形式，其整體重量都遠小于傳統鋼筋混凝土結構。相對于較為傳統的鋼筋混凝土結構建筑，鋼結構具有節省成本、施工難度降低、穩定性較強、性能更好、節能環保等方面的特點，在現代建筑工業中有著廣泛的應用前景，對現代建筑業和現代鋼材制造的發展都有著非常重大的影響[1]。

鋼結構相較于傳統的建筑結構有著許多優勢，但對建筑行業的科學技術含量上要求較高，尤其是在建筑工程設計和建筑施工方面，要求設計人員對鋼結構工程設計有著嚴謹的規劃，并結合項目本身的實際情況，準確把握工程要求，嚴格按照規劃進行設計、施工，以保證施工效率和建筑質量。

1.2 鋼結構建筑的優勢分析

一方面，鋼結構建筑是由鋼板材料加工制造，由于鋼材料固有的使用性能較為優異，可以通過焊接、冷/熱軋等方式拼接安裝，施工過程相對傳統的鋼筋混凝土結構建筑更加方便簡單，對原材料的損耗也得到大幅度降低，能夠大大地降低建筑企業在材料和施工方面的成本投入。甚至有些規模較大的工程企業能夠實現從原材料到建筑產品“一條龍”式的自主生產，這就大大節約了建筑工程的生產成本，使企業獲得更高的利潤。

另一方面，鋼結構建筑只要有著嚴謹的工程設計，在實際施工過程中，材料、施工條件等方面受外界影響會降低到非常小的范圍，能夠大大提高施工效率。近年來我國提倡綠色環保工業，在建筑鋼結構工程設計中，能夠較好地引入各種生態環保材料，鋼結構建筑工程對環境的污染也相對較小，能夠較好地實現國家政策和科技發展的結合。

2 常見的鋼結構工程設計方法

2.1 容許應力法

容許應力設計法是一種通過計算結構構件應力，來對于鋼結構建筑工程設計進行規劃的方法[2]。在容許應力法中，要求遵循計算應力應當小于結構構件設計中規定的容許應力的原則，計算方法以一個去除材料并且大于 1的安全系數的極限應力或者是屈服應力確定。容許應力法是一種較為傳統的設計方法，較大程度依賴設計人員的經驗判斷，具有一定的缺陷，主要在于安全系數較為單一，不能有效地反映出荷載變異，同時也具有在結構幾何的非線性影響方面存在不合理性的問題。

2.2 塑性設計法

建筑的塑性設計法相對于較為傳統的容許應力法，具有節省材料、降低造價、建筑結構安全度計算更直觀等優勢。當建筑工程的結構構件塑性性質和強度高于規定的安全范圍時，鋼結構的工程設計更適合采用塑性設計，主要在于構件結構進入到塑性之后能夠允許進行內力的重分布。但塑性設計具有對建筑結構和構件的延性要求較高的特點，尤其對建筑原材料的比例、尺寸和變形程度有著極為嚴格的要求，無形中一定程度提高了施工難度。

2.3 極限狀態法

相較于容許應力法和塑性設計法，極限狀態法彌補了兩者的缺陷，具有更強的綜合性和靈活度，能更好地提升工程設計的效果。極限狀態法采用荷載分項系數和抗力替代單一安全系數，能對建筑結構在正常狀態下達到使用極限的情況和承載能力達到極限狀態的兩種情況進行不同程度的調整。其在現代建筑工程鋼結構設計中具有較為廣泛的應用性，是當前建筑行業較為常用的一種工程設計方法。

3 建筑鋼結構工程設計的注意事項

第一，在建筑鋼結構工程設計的前期工作中，鋼材的選料是非常重要的一環。可以說，鋼材質量的好壞，將直接決定整個建筑工程的質量。市場經濟下，建筑材料的市場發展不斷壯大，也為建筑原材料是否符合施工條件帶來了隱患。由于工地環境、工程性質、材料產地等方面的影響，使得鋼板原材料在強度、硬度、延展度、形變度等方面有著各種各樣的種類，如果前期采購人員沒有足夠專業的技術能力和業務能力，很難從眾多種類的鋼材中挑選出適合建筑施工要求的材料，而一旦這些不符合要求的原材料進入施工場地，必然為鋼結構工程施工帶來風險和隱患。因此在前期的工程設計過程中，必須有足夠資深的工作人員參與到采購階段，以保證鋼材選料符合施工工程的要求。

第二，在實際施工設計環節中，對建筑鋼結構的類型也有著非常嚴格的要求。設計人員務必親自勘探，在設計過程中考慮到建筑工程所處的環境、施工材料、施工條件等方面進行綜合性的考慮，做到因地制宜、合理布置，避免出現偷工減料或是資源浪費的情況。尤其需要考慮到建筑的抗性和強度，提高建筑結構的安全性和穩定程度。

第三，需要對建筑鋼結構工程設計的穩定性進行分析。首先要保證鋼結構的穩定性，其次需考慮到鋼結構建筑整體的穩定性，對鋼結構建筑整體進行穩定性程度的計算，以保證剛建構建筑的剛度和強度達到要求。在具體設計過程中，需考慮到鋼結構建筑的綜合性特點，遵循鋼結構建筑在工藝性、功能性、建筑型式等方面的原則，做到工程設計結構合理、安全可靠、經濟節約，并充分考慮到鋼結構建筑穩定程度和強度的極限問題，避免鋼結構工程設計出現不穩定的狀態。

第四，在建筑鋼結構工程設計整體方案擬定后，需考慮到細節部分的設計，尤其在鋼結構受力體系和細部節點方面的設計，要進行進一步的計算和完善[3]。當前的建筑工業多采用桿系結構，這種結構對于鋼材的內部結構和細部節點設計都有著較為復雜和嚴格的要求，通常要求鋼材截面尺寸大小偏小，鋼材材質有著較大的密度和強度，對構件與構件之間的約束作用較小，可保證鋼結構的組裝環境和條件要求較低，通常能直接到施工現場對鋼材進行拼裝，但也對構建與構建之間連接節點的穩定性有了較為嚴格的要求。

只有在建筑鋼結構工程設計中，從整體到細節、從工程前期到工程施工階段都進行了嚴謹考慮和設計，才能保證鋼結構建筑工程的安全性和穩定性，充分發揮出鋼結構建筑的優勢。

4 結束語

總結而言，鋼結構是一種年輕的、全新的建筑施工方式。伴隨著科學技術的發展，建筑行業不斷發展創新，將鋼結構這一新型建筑施工方式廣泛應用到了各類建筑施工項目中去，可見這種新型施工方式具有長遠的發展潛力，我國在鋼結構工程設計方面尚處于發展階段，要使這一施工方法得到更加廣泛的應用，還缺少足夠的經驗和專業能力，需要建筑行業的工作人員共同努力，進行更進一步的探索和實踐。

[1]秦智平.建筑鋼結構工程設計中的要點分析[J].中小企業管理與科技旬刊,2016(2):88-88.

[2]丁紹文.建筑鋼結構工程設計中的主要要點分析[J].科研,2016(9):227-227.

[3]關吉隆.關于建筑鋼結構工程設計及其注意事項的探析[J].黑龍江科技信息,2017(8):234-234.