建筑鋼結構工程設計及其注意事項淺析

宛敏忠

鋼結構在建筑工程中占有重要位置，作用巨大，其強度、穩定性直接決定著建筑工程的整體質量及使用安全。對此，在建筑工程建設過程中，建設企業也不斷優化和創新鋼結構的實際方案，以此提升鋼結構設計質量和穩定性。

建筑鋼結構工程;設計;注意事項

隨著社會的發展，時代的進步，高層建筑規模及數量日漸增多，緩解了城市可開發土地資源短缺的狀況。因為高層建筑本身體重較大，對基礎結構的承載負荷能力有了較高的要求。利用鋼結構工程設計，可有效提升施工效率，降低成本，提高工程整體效益。

磚混結構的建筑工程很容易受溫差變化的影響，產生墻體裂縫質量問題。不但會對建筑外墻的保溫、防水性和防寒性造成硬性，還會大大縮減建筑工程的使用年限。建筑鋼結構與磚混結構相比，在設計時，所用的剛才，具有較強的可塑性與韌性，具有分擔墻體承重的作用，可提高高層和超高層建筑物的使用壽命，增強康磊、抗震性能。受到外力作用后，柔性連接設計的鋼結構不會發生脆裂，易于恢復和保持建筑原有的結構形態，具有較好的抗裂抗震性能。

與木結構設計和磚混結構設計的建筑工程相比，鋼結構建筑工程的材料具有良好的耐腐蝕性、耐久性、安全性能以及良好的保冷性能。

鋼結構設計中使用的鋼構件通常由供應商加工生產，運至施工現場進行組裝，具有操作簡單，機械化，提升施工進度的優點。

建筑鋼結構的模塊化的協調、統一標準，使建筑產業化實現了規?；a，使建筑前期項目得以更好的完成，確保不同形狀、材料和制造方法的建筑構件能夠互換通用。除此以外，鋼結構早期工程，實現了材料安裝和加工一體化，極大的節省了成本，加快了施工進度，改善了房地產開發商資金周轉速度，促使建筑物提前投入使用。

此鋼結構具有均勻性，接近各向同性均質體，具備一定的有強度，較高的彈性模量。密度和強度之比，遠低于混凝土與木材。在相同的應力作用下，鋼結構重量較小，可以做成大跨度、高度較高的柔性結構形體。

在建筑鋼結構設計中，結構是形象構成的重要因素。建筑物的形象取決于結構的形狀、構件和節點。將建筑結構的設計和功能融于一體，使建筑更具功能性，最終進行后續設計，進而創造出技術與藝術相結合的建筑鋼結構。

結構構件的塑性和強度應超于標準載荷的構建與安全系數之積，分析內力結構構建中，往往采用鋼塑性分析法，也可采用一階塑性分析法。允許結構塑性后內力重分布，是塑性設計方法的主要優勢，然而，結構和購進要具有一定的延展性。在設計中應嚴格控制腹板與翼緣的比例。即便塑性設計方法考慮了非線性，可以作為有缺陷的許用應力法，但在結構設計中仍然不能反映出構件和材料的屈服擴展。

在鋼結構開展作業時，容許應力法的設計原則為：設計所規范的許用應力要高于結構所計算出來的應力。結構構件的計算應力應符合規定要求，計算采用一階彈性理論，由去除材料，同時安全系數大于1的極限應力或屈服應力確定。

建筑鋼結構工程中，極限狀態法設計，可以解決塑性設計法、許用應力法的不足，此種方法是利用抗力來取代荷載分項系數。此前，極限狀態法被視為我國市面上常用的設計方法，受荷載作用，結構可在規定時間范圍內，達成正常使用和承載力極限狀態。承載力極限狀態決定著結構的安全，指構件的塑性形變和因斷裂造成的結構損傷。

設計人員需根據建筑工程實際施工情況及經濟狀況，在做好地質水文勘測和分析的前提下，合理使用鋼結構設計方法，優化和完善建筑鋼結構設計方案，科學計算鋼結構破壞機理與力學關系，提升鋼結構穩定性和耐久性。

在優化建筑鋼結構抗震、抗裂性能設計中，設計人員要遵循簡單化、規整化和標準化的設計理念，根據水文地質勘查、周圍環境和施工現場等實際情況，依照有關資料，完善建筑基礎、屋架、面板和柱體之間的銜接設計方案，研究鋼結構支撐形式和配置位置之間的相互作用關系，保證鋼結構的抗震性、穩固性。

鋼結構建筑工程施工設計中，斜梁和柱體的連接方式主要有三種，分別為端板豎放設計方法、端板斜放設計方法和端板橫放設計方法。

端板豎放設計方法：適合用于截面柱的建筑工程中。

端板斜放設計方法：適用于連接點彎矩大的建筑工程，可提高鋼結構的抗彎性，便于螺栓施工。

端板橫放設計方法：具有分擔連接點承重壓力的作用。

在鋼結構梁柱連接設計過程中，端板的連接方式有兩種，外伸連接、平齊連接。其中端板外伸連接設計方法，節點數量多，可提升鋼結構穩固性。

在建筑鋼結構工程設計中，鋼材的選取至關重要。

隨著我國鋼鐵工業的迅猛發展，鋼材類型較多，從諸多的鋼材種類中，選擇出適合建筑工程施工的剛才具有一定的難度;

隨著鋼結構建筑類型的逐漸增多，不同的建筑對鋼結構的疲勞應力、強度和變形的要求也有所不同。因此，選擇合適的鋼材是非常重要的。如果選用的鋼材不合格，就不能有效地發揮鋼結構建筑的作用。

現階段，鋼結構主要被大跨度、形狀復雜和大荷載的高層建筑中使用。要求耐高溫，易拆卸，能承受大幅度振動，密封嚴密。所以，在鋼結構設計前，須對這些問題展開綜合性的分析，同時，還要考慮設計的鋼結構是否符合施工要求。

明確建筑鋼結構工程設計方案后，需對鋼結構的受力體系和節點進行計算分析。

（1）從鋼結構受力體系設計方面來看，目前，很多鋼結構工程使用桿系結構，這種結構形式，要求鋼材截面尺寸，并且強度大。在生產中，可在現場進行裝配，并且部件之間的約束很小。設計的關鍵是保障構件節點之間連接的穩定性;

（2）對于建筑鋼結構工程細部節點設計來說，建筑鋼結構工程的設計要求設計內容詳細、復雜，所以有必要對節點展進行嚴格設計。

鋼結構焊接技術在當前的建筑鋼結構施工體系當中至關重要，焊接方法多種多樣，能夠提升焊接水平和焊接質量。在實踐中，焊接方法很靈活，可以有效地保證其在混凝土連接過程中的強度和延性。在作業期間，溫度的上升會使焊接操作發生改變，影響鋼中晶體的排列和鋼材的脆性。為避免這樣的問題的發生，技術人員需按照圖紙設計要求，對各方面進行合理規劃。因此，在建設項目實施過程中，充分利用先進的鋼結構焊接技術，保證整個施工工作的質量和有效性是非常重要的。

在當前鋼結構施工技術中，吊裝技術占有非常重要的地位，它將對混凝土施工質量和鋼結構的實際效果產生很大的影響。所以在施工前，技術人員要遵循起重技術原則，使管理工作有效進行。在首節鋼柱吊裝施工時，要在預設的填埋場相應位置用地腳螺栓進行連接作業，嚴格遵守相關順序和相關原則，確保吊裝作業科學合理。進行吊裝工序操作時，首先要確認吊裝作業的實際高度，根據施工現場的實時情況，進行有序調整。

在鋼結構的實際施工中，應充分利用螺栓連接技術，保證鋼結構的實際施工質量能達到預期的效果。因為螺栓的力學性能不同，必須根據施工現場的具體情況，科學合理地選擇螺栓材料。安裝作業時，應按螺栓緊固的有關要求進行，并執行各項標準。

近年來，隨著建筑業的高速發展，建筑鋼構工程的應用越來越廣泛，不僅限于大跨度結構和輕鋼結構，而且也應用于高層建筑。鋼結構工程的應用提高了鋼結構的抗裂性和耐久性，拓寬了結構空間。因此，有必要對其進行研究和分析。

[1] 李坤.建筑鋼結構工程設計及其注意事項淺析[J].建材與裝飾，2019（36）：102-103.

[2] 唐小鋒.建筑鋼結構的設計與安裝[J].科學技術創新，2018（36）：117-118.

[3]趙文東.建筑鋼結構設計要點分析[J].中國標準化，2018（22）：53-54.

（Tongling Municipal Construction Co.， Ltd.， Tongling Anhui? 244000）

Steel structure occupies an important position in construction engineering and plays a huge role. Its strength and stability directly determine the overall quality and safety of construction engineering. In this regard， in the construction process of construction projects， construction companies also continue to optimize and innovate the actual plan of the steel structure to improve the design quality and stability of the steel structure.

Building steel structure engineering; design; matters needing attention