建筑鋼結構設計要點分析

朱宏偉

身份證號：4304221982＊＊＊＊7316 五礦二十三冶建設集團有限公司 湖南 長沙 410116

正文：

引言：

由于鋼結構本身具有著非常高的抗震性、抗裂性以及耐久性，通過對鋼結構的應用，可以使建筑整體穩(wěn)定性得到有效提高，且可以有效提高工程施工效率，所以，很多建筑工程在開展建設的時候，都會充分應用鋼結構。而隨著鋼結構應用的逐漸廣泛，鋼結構設計水平的提升也變得越來越重要，因為鋼結構設計水平直接影響著鋼結構施工質量，更關系到我國建筑行業(yè)的發(fā)展。所以，必須要加強對建筑鋼結構設計工作的重視，對鋼結構設計要點進行分析，并嚴格按照工程施工要求，來對建筑工程鋼結構進行設計，從而保障建筑工程施工質量。

1 建筑鋼結構概述

1.1 建筑鋼結構

相較于其他建筑結構，建筑鋼結構的優(yōu)勢更加突出，其不僅具有較高的強度，且韌性也比較強，同時，鋼結構的應用成本也比其他結構要低很多，施工效率比較快，不需要消耗大量的施工時間。正因如此，建筑鋼結構憑借著本身所具有的這一系列優(yōu)點，在國內(nèi)很多建筑工程中都得到了充分應用，已經(jīng)成為了一種十分常用的建筑結構類型。為了保證建筑鋼結構的應用效果，必須要加強對設計環(huán)節(jié)的重視，確保建筑鋼結構設計方案的合理性及可行性。

1.2 建筑鋼結構節(jié)點分類

1.2.1 剛性連接節(jié)點

1.2.1.1 梁的拼接

建筑鋼結構中，梁的拼接方式主要有兩種，一種是工地拼接，一種是工廠拼接。從剛度上來講，工地拼接剛度要比工廠拼接剛度小一些，不過相較于工廠拼接，工地拼接更加簡單，且質量也可以得到有效的保障。

1.2.1.2 梁與柱的連接

通常情況下，柱與梁的連接采用的都是端板連接方式，就是在連接過程中，采用兩個構件間的端板來實現(xiàn)構件的連接，其主要優(yōu)勢就是抗震性能強、強度高以及不用現(xiàn)場焊接等。

1.2.2 半剛性連接節(jié)點

半剛性連接節(jié)點部位的承載能力非常高，不過，在建筑鋼結構設計過程中，半剛性連接節(jié)點并沒有得到廣泛的應用，這主要是因為該方式與建筑構造設計存在著一定的矛盾關系，如果應用該方式，會導致節(jié)點的彈性剛度比構件的彈性剛度高，使建筑鋼結構整體剛度不均勻。

1.2.3 鉸接連接節(jié)點

建筑鋼結構的主梁與次梁連接時，通常都會采用簡支連接方式，如果建筑的要求比較高，那么則可以選擇剛性連接方式，通過對這種連接方式的應用，不需要再對次梁進行翼緣處理，因此，該方式在建筑鋼結構設計中得到了廣泛應用。

2 建筑鋼結構設計原則

2.1 對整個體系以及各個組成結構穩(wěn)定性要求有充分考慮

鋼結構設計過程中，需要對整個體系以及各個結構穩(wěn)定性要求有充分考慮，建筑鋼結構設計和施工中，穩(wěn)定性直接關系到整個建筑施工質量，同時在不同類型的鋼結構設計過程中，當鋼結構穩(wěn)定性出現(xiàn)問題，不僅會造成經(jīng)濟方面損失，同時還會釀成嚴重的人員傷亡事故。因此，必須要對整個體系各個組成構件的穩(wěn)定性要有充分全面考慮，使鋼結構整體設計問題性得到保證，降低各類質量問題發(fā)生率。

2.2 保證計算簡圖與計算所得簡圖相一致

鋼結構設計過程中，還需要使實用計算方法簡圖與計算截圖相一致，只有這樣，才能夠在單層和多層框架結構設計過程中保持計算框架穩(wěn)定性相統(tǒng)一，由同一簡圖分別獲取計算簡圖以及實用計算方法所獲取的簡圖，通過這一方式，更好的維持建筑鋼結構設計穩(wěn)定性。

2.3 構件穩(wěn)定計算與結構細部構造維持一致

鋼結構設計還需要注意控制結構細部構造與構件穩(wěn)定性計算之間的一致性，比如說傳遞彎矩與不傳遞彎矩節(jié)點連接，使構件與結構細部構造方面的穩(wěn)定性得到保證。因此，在具體的設計過程中，必須要對細部構造以及構件穩(wěn)定計算關系有足夠重視度。

3 鋼結構設計在建筑結構設計中的重要性分析

3.1 關系到整個建筑工程的質量

建筑鋼結構設計直接關系到整個建筑工程的建設質量，所以，為了保證設計方案的合理性及可行性，在對建筑鋼結構進行設計的時候，設計人員不僅需要充分考慮各種設計要素，還需要對設計方式進行合理的選擇，先對工程現(xiàn)場進行詳細的勘察，然后再根據(jù)工程的特點，來選擇合適的設計方法以及鋼結構施工技術，從而為建筑工程建設質量提供有效的保障。

3.2 關聯(lián)性比較大

鋼結構本身具有著非常大的關聯(lián)性，所以，在開展設計工作的時候，不僅需要考慮鋼結構本身的因素，還應當充分考慮其他各種相關因素，重視施工質量以及構件設計質量，從而保障設計的合理性，防止因設計方案不合理而給工程帶來嚴重的安全隱患及質量隱患。在設計過程中，設計人員必須要對相關設計規(guī)范有一個充分的掌握，并嚴格按照設計規(guī)范來對構件的受力特點進行深入的分析，以此來保障構件設計質量。

4 建筑鋼結構設計要點

4.1 鋼結構的選型

現(xiàn)有的建筑鋼結構類型主要有以下六種：排架、桁架、索膜、框架、網(wǎng)架網(wǎng)殼、輕鋼。選型工作需要針對工程的需求進行選擇，不能盲目的定。比如，當建筑物跨度大、荷載輕時則需要考慮選擇網(wǎng)架結構。建筑物抗震條件要求較高時則需要選擇巨型SRC柱以及鋼筋混凝土混合結構。并且要根據(jù)季節(jié)和施工地點的氣候來選擇鋼結構設計方案，從而確保設計的方案能夠有足夠的的承載力，跨度大的就要考慮拉張麗的影響及支撐物的性能，冬季雪較多的地方則需要考慮建筑物冬季承載的雪壓力。此外，鋼結構選型過程中，還要對受力路線的清晰性進行結合，使受力分布均勻得以保證。

4.2 對鋼結構的節(jié)點構造進行抗震分析

鋼結構的撓度變形也會對結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，變形過大則會導致建筑結構失穩(wěn)，所以必須嚴格的控制好各類鋼結構的撓度變形問題。對梁柱剛性連接的節(jié)點構造，抗震規(guī)范草案作了多項修改。一是綜合參考 94年諾斯里奇地展和 95年阪神地震后，兩國對節(jié)點抗震性能的改進措施，結合我國情況對節(jié)點構造進行了修改(圖1)。二是增加了通過小懸臂與梁拼接的構造圖，供設計時參考。三是在 8度 3、4類場地及以上時規(guī)定采用骨形連接(圖2)。

圖1 我國采用的節(jié)點構造

圖2 骨形連接

4.3 保證結構布置合理性

（1）結構布置合理性同樣十分重要，屬于建筑鋼結構設計中一項關鍵設計內(nèi)容。設計人員在具體設計過程中需要與建筑鋼結構設計和整體設計等有機結合，同時對工程使用需求有充分全面分析考慮，尤其重視結構布置方式，利用合理的結構布置更好的實現(xiàn)整個鋼結構設計目標。在結構布置合理性方面，還需要對建筑鋼結構設計流程進行優(yōu)化，以此為基礎，對建筑鋼結構設計方案進行優(yōu)化和完善，更好的保證建筑鋼結構設計穩(wěn)定性。

（2）在具體設計中，結構布置與建筑使用功能之間往往會存在有一定的沖突，需要針對有沖突位置適當調(diào)整，在滿足建筑使用功能情況下提高結構布置合理性。在梁、柱截面初選方面需要對構造要求有充分考慮，不能一味追求控制含鋼量而盲目減小梁柱截面尺寸，或者采取寬度變窄、厚度變薄等措施。結構分析時需要對結構在地震、風荷載等作用下的自振周期、層間位移等有充分考慮，設計中往往會自振周期沒有充分考慮，即使結構頂點位移以及層間位移滿足要求，但是如果自振周期過長，同樣會給建筑抗震帶來不利影響。

4.4 提高節(jié)點設計科學性

建筑鋼結構設計中為了取得理想的設計效果，在進行結構設計要點分析過程中還需要提高節(jié)點設計科學性。一方面要求設計人員與建筑鋼結構設計各項影響因素相結合，對此展開綜合性分析研究，同時制定科學合理的建筑鋼結構設計方案，保證建筑鋼結構施工更好的滿足建筑工程項目施工建設要求。另一方面，通過提高節(jié)點設計科學性，能夠保證所設計出的結構滿足建筑工程項目建設要求，取得理想的建設效果。

5 結束語：

總之，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，城市化進程速度也在逐年上升，建筑工程數(shù)量逐漸增多，且規(guī)模也越來越大，而建筑工程建設過程中，鋼結構憑借著自身的高強度以及抗震性能強等優(yōu)勢，得到了非常廣泛的應用。為了保證鋼結構應用效果，使建筑工程整體質量得到有效的提高，必須要加強對建筑鋼結構設計工作的重視，對建筑鋼結構設計要點進行深入的分析，然后再根據(jù)設計要點，來選擇最合適的鋼結構材料、焊縫處理方法以及鋼結構布局方法。此外，還需要充分考慮其他各種因素的影響，并結合工程的實際情況，采取相應的防范措施，盡可能的減少不利因素給建筑鋼結構應用效果帶來影響，進而保障建筑鋼結構整體施工質量，使鋼結構在建筑工程中得到更加廣泛的應用。