建筑鋼結構工程設計及其注意事項淺析

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當前，社會主義特色市場經濟快速發展，推動了城鎮現代化建設，各地的建筑工程數量增多，以鋼結構為基礎的高層建筑和超高層建筑形式興起，以解決城市資源緊張、人口密度大、建設用地資源短缺等問題。鋼結構設計在超高層和高層建筑工程項目中的應用，有效提高了建筑物基礎結構的載荷承重性能，并且有利于降低成本造價，加快施工進度，縮短工期，為工程項目贏得經濟效益。

一、建筑工程項目鋼結構設計的優勢特色

（一）抗裂抗震優勢

采用磚混結構的建筑工程容易在溫度差變化作用下發生墻體裂縫質量問題，一方面降低了建筑外墻的防水性能和保溫防寒性能，另一方面也影響了建筑工程的使用年限。與磚混結構相比較，建筑鋼結構設計中使用的鋼材，擁有極高的韌性和可塑性，起到分擔墻體承重的作用，有利于增加高層、超高層建筑使用年限，提高其抗裂抗震性能的優勢。當受到外力作用后，采用柔性連接設計的鋼結構材料不會產生脆裂，容易恢復和保持建筑原本結構形狀，具有良好的抗裂抗震性能。

（二）耐久安全優勢

與采用木質結構設計、磚混結構設計的建筑工程項目相比較，鋼結構建筑工程的材料具有良好的抗腐蝕、耐久安全性能，并且具有較好的防寒保溫性能。

（三）工序簡便優勢

鋼結構設計中所使用的鋼材構件，通常由供貨商加工生產后，運輸到施工現場組裝，具有操作簡便、機械化，提高施工進度的優勢。

二、建筑工程項目鋼結構設計的原理與方法

（一）塑性設計的原理與方法

塑性設計原則是指結構構件的強度與塑性本質高于標準荷載乘以安全系數的乘積。在內力結構分析時，往往采用鋼塑性分析法和一階塑性分析法。采用塑性分析法，在結構構件進入塑性后，允許內力的重新分配，必須保證材料的延性特征達到一定標準要求。

（二）容許應力的原理與方法

容許應力法是指在建筑結構設計時，計算應力參數要小于既定容許力。相關人員要嚴格按照標準規范，設定結構構件的計算應力，同時根據階彈理論進行準確計算。客觀來說，容許應力法有如下幾方面缺陷：對結構的非線性影響考慮不到位；采用單一安全系數，無法反饋荷載變異情況，以及獨立抗力情況。

（三）極限狀態的原理與方法

極限狀態法的核心原理是使用荷載分項系數和抗力取代單一安全系數。由于受到荷載的影響，整個建筑結構往往會呈現出如下兩種極限狀態：正常使用極限狀態、承載能力極限狀態。

三、建筑工程項目鋼結構設計的策略要點

（一）結合建筑項目實際情況，合理選擇鋼結構設計方法

設計人員應結合建筑工程項目的實際情況和經濟條件，在做好地質水文勘查測算與分析的基礎上，合理選擇鋼結構設計方法，優化建筑鋼結構設計方案，科學計算鋼結構破壞機理和力學關系，提供鋼結構穩定耐久性能。

（二）加強建筑鋼結構的抗震抗裂的性能設計

在此過程中，設計人員應當遵守標準化、規整化和簡單化的設計理念，結合水文地質勘查、施工現場、周邊環境等具體情況及相關資料，優化建筑基礎、柱體、屋架、面板之間的連接設計方案，分析鋼結構支撐形式與配置位置二者的相互作用關系，確保鋼結構的穩固與抗震性能良好。

（三）鋼結構梁柱連接的設計要點

在鋼結構建筑工程項目的設計中，柱體與斜梁的連接方法包括：端板斜放設計方法、端板橫放設計方法以及端板豎放設計方法。其中，端板斜放設計方法適合連接點彎矩大的建筑工程，以增強鋼結構的抗彎性能，為螺栓施工提供方便；端板橫放設計方法能夠起到分擔連接點承重壓力的作用；端板豎放設計方法適合采用截面柱的建筑工程。在鋼結構梁柱連接的設計中，端板的連接方式有平齊連接和外伸連接兩種主要方式。端板外伸連接的設計方法，因節點數量較多，能夠增強鋼結構的穩固性能。

四、建筑工程項目鋼結構設計的其他注意事項

（一）分析水文地質勘查數據、施工現場、周邊環境等影響因素

鋼結構的設計方案制定，應在全面分析水文地質勘查數據、施工現場、周邊環境等影響因素的基礎之上進行。設計人員應在準備階段，詳細了解與掌握建筑工程項目的水文地質勘查信息與測算結果，加強與其他部門的交流合作，全面分析施工現場及周邊環境情況，考慮存在哪些可能影響鋼結構設計穩定性、抗震性能的風險因素，并以此優化鋼結構設計方案，提高鋼結構的安全耐久、抗裂抗震性能。

（二）優化建筑鋼結構設計，排除消防事故安全隱患

采用鋼結構設計的建筑工程項目，因鋼材的耐火性能較低，設計人員應思考如何優化防火、消防系統設計方案，以排除鋼結構設計中的消防事故安全隱患。現階段，國內的建筑工程鋼結構設計中，常見的設計方法是為鋼結構加上防火涂層。

（三）加強建筑工程鋼結構的細節設計

為了進一步提高建筑工程項目的安全耐久、抗裂抗震性能，設計人員必須重視構件焊接、螺栓連接、節點配置、節點數量、連接方式等鋼結構細節設計，防范受力失衡或者節點承壓變形等質量問題的發生，提高鋼結構的整體均衡協調性，增強建筑結構穩定性。

五、結論

總而言之，設計人員在制定建筑工程鋼結構設計方案的過程中，應樹立科學的設計理念，遵守國家施工規范的標準及相關要求，提高與保證建筑鋼結構的抗腐蝕、抗變形、抗裂抗震、安全耐久性能，同時注意控制成本造價，縮短施工工期，降低項目投資成本，為建筑工程項目爭取利潤收益，促進建筑產業和諧健康發展。