淺析建筑鋼結構工程設計及其注意事項

摘 要：建筑鋼結構是經過特殊工藝加工的鋼質材料所組成的結構，也是當前建筑工程里的常用結構。鋼結構主要是通過型鋼與鋼板，經過不同的工藝加工之后所制成的鋼梁、鋼柱、鋼架等等部件所組成。不同的構件主要是通過焊縫、螺栓以及鉚釘方式進行固定、接合。由于鋼結構在工程施工過程中安裝簡捷而且質量輕便，因此被大量地運用在建筑行業之中，比如說一些大規模的工廠、倉庫、以及高層建筑等方面。文中對于建筑鋼結構工程設計的方法與注意事項進行了分析與介紹，并且對于建筑鋼結構工程設計的方式與注意事項給出了一些有效的建議，以供參考。

關鍵詞：建筑鋼結構； 工程設計； 注意事項；

引言：隨著國內城市化建設發展的不斷深化，大量建筑工程中采用了鋼結構的方式進行施工，不論是在工業廠房或者是高層的民用建筑中，都能夠見到鋼結構的身影。由于鋼結構的造價合理而且施工便捷因而在建筑行業內被大力推廣。在建筑工程中使用鋼結構能夠顯明地提升整個建筑工程的結構施工處理效率，同時也可以減少一定程度的成本投入，而且具備良好的安全性能，對于建筑工程的穩定性與可靠性也有著相當重要的作用。

1建筑鋼結構工程設計的方法

建筑鋼結構工程的設計方法一般包括了以下幾種：

1.1 容許應力法

定值法的主要內容就是把影響結構設計的原因設為定值，使用一個依靠經驗判斷的安全系數進行思考設計中的不同因素所產生變化的影響，最后再計算出結構的安全度的一種方法。容許應力法是定值法中的其中之一，其原則主要包括了：結構構件設計所限定的容許應力必須要大于結構計算應力，同時必須要根據要求的標準荷載來計算結構構件的應力。而計算結果是通過一階彈性理論的方式得出的，即一個除材料并且>1的安全系數的上限應力，或者是屈服應力來進行確定。但是容許應力也存在著一定的缺限：（1）第一點，無法全面性地考慮到結構幾何的非線性影響；（2）容許應力法所使用的安全系統單一，因此無法全面性地展示出荷載變異與抗力的特性。

1.2 半概率法

隨著科學技術的進步，工程技術的發展水平也得到了有效的提高，工程技術中的定值法也在逐步向著概率設計法方向發展。因此必須要從荷載與材炎強度的不確定性開始著手，通過概率方法確認其取值的范圍。但是仍未能夠把結構可靠度和概率進行有效地結合，所以稱之為“半概率法”。半概率法在進行設計表達的時候，主要是使用容許應力法的方式來進行設計，可是安全系統卻是采用多系數分析，因此與容許應力法有著明顯的不同。

1.3 概率極限狀態法

通過極限狀態法可以把整體結構的穩定性與概率進行聯系，能夠有完善容許應力法與半概率法所造成的不足。這種方式是運用荷載分項系數與抗力替換單一的安全系數。現階段極限狀態法是國內常用的設計方式之一，這種結構方式由于荷載的作用力能夠在周期內達到兩種不同的狀態，即正常的使用極限狀態與荷載能力極限態。

2建筑鋼結構工程設計的分析

2.1建筑鋼結構設計步驟

建筑鋼結構在繪圖前，繪制人員必須要對整體鋼結構進行了一個全面性地了解，了解制圖規范，確立深化設計流程：（1）首先，對鋼結構設計圖進行了解；（2）其次，和相關專業進行溝通、交流；（3）第三點，制做模型并將詳圖繪制出來。詳圖在設計上主要運用CAD軟件以及TEKLA軟件進行建模。除此之外采用國內的PKPM軟件也是可行的。

2.2關于建筑鋼結構工程的穩定性

（1）想要確保鋼結構穩定性，就必須要從結構的整體出發；（2）根據鋼結構的整體硬度與可靠性來看，最好是通過折減系數法與臨界壓力求解法來進計算。在軸心壓桿穩定的計算上也是運用這兩種方式進行。（3）在進行彈性穩定計算的時候，不能夠只考慮到結構的整體性，同時也要對二階分析進行關注。因為結構內力會因為柔性構件變型量而產生差異。設計建筑鋼結構必須要嚴格按照結構的設計要求進行，并且對于強度與穩定性的區分方式進行掌握。強度的大小在于使用材料的性質，穩定性則是在應對強度問題的時候，必須要找到其不穩定的平衡狀態。

2.3在建筑鋼結構工程設計中軟件的對比

在設計建筑鋼結構圖的時候，必須要同時做出構件表與材料表，并且其間包含了最早的材料計劃。在拿到圖紙后第一件事就是將材料計劃進行制定。而在進行深化設計的過程中，往往是通過電腦軟件進行設計的，當前市面上有不同品牌、不同功能的設計軟件，不同的軟件都有著不同的優缺點。比如說普通門式鋼架，要求在短時間內完成，那么使用CAD軟件就能夠輕松實現，CAD軟件的圖形編輯功能相當全面，同時能夠支持二次開發，并且在圖形格式的轉換上也相當便捷。比如說將EXCEL表格導入到CAD，給材料表格的制做帶來極大的便利。但是CAD也有一個致命的缺點就是無法觀看3D模型；TEKLA與PKPM這兩款軟件能夠觀看3D模型，同時3D模型也能夠生成2D加工詳圖，并且也具備2D的繪圖以及碰撞線校驗功能。而TEKLA與PKPM軟件的缺點就是在生成的工程圖紙上無法進行詳細標注，并且清晰度嚴重不足，造成浪費了大量的時間在調圖上。除此之外TEKLA軟件的出錯率較低，通常在高層、多層建筑中較為受歡迎。

3建筑鋼結構工程設計的規范

3.1鋼材的選擇

（1）現階段國內的鋼材品種多，而且質量良莠不齊，想要從中選擇出最合適的鋼材難度相當高；（2）在建筑工程中，鋼結構建筑的種類也越來越多，不同建筑物對于鋼材結構的強度、荷載、變形度等要求也都各有不同，如果選擇了不適用的鋼材，不僅造成浪費，也給整個建筑工程帶來了安全隱患，因此鋼材的選擇是相當重要的。

3.2確定建筑鋼結構的適用性

現階段鋼結構主要的運用對象是跨度大、荷載量大、規模與型體復雜的高層、多層建筑物中。對于安裝拆卸的便捷、承重負荷的上限、以及振動幅度等方面都有嚴格的要求，所以在鋼結構設計的時候，要對整體施工內容都要進行全面性地分析與總結，并且認真考慮設計出的鋼結構能否符合工程要求。

4結語：

綜上所述，鋼結構具備造價實惠、結構穩定、安裝便捷等等優點，因此被廣泛地運用到建筑工程行業之中。相較于混凝土，鋼結構的安全性與可靠性更加明顯，同時抗震性優秀，并且工程施工周期短等等優勢。隨著人們對對建筑工程的要求越來越高，鋼結構工程的設計難度也越來越大，但是只要將設計方法運用合理，嚴格把好質量關，就能夠確保建筑鋼結構實現最大的價值。

參考文獻：

[1]聶峰華.淺析建筑鋼結構工程的設計原則及其設計要點[J].建筑建材裝飾，2016（12）：124-137.

[2]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，2015（03）：155-168.

作者簡介：

劉書名，男，1990年7月27日生，遼寧省撫順市人，助理工程師，學士學位，土木工程（結構工程方向）。