建筑结构设计中钢结构设计的重要性与方法

建筑结构设计中钢结构设计的重要性与方法

赵海萍

青海铭鑫实业有限责任公司青海省西宁市城北区810000

摘要：钢结构在建筑结构设计过程中具有非常重要的作用，能够直接对建筑结构设计质量产生影响，同时还会对建筑物质量产生影响。因此，在这种情况下，需要与实际情况进行结合，仔细分析存在于其中的问题，将钢结构设计方案落实到实处，为建筑施工质量提供有效保障。除此之外，利用一些先进的技术，为钢结构设计整体效果提供保障，为建筑结构设计的未来可持续发展打下良好基础。

关键词：建筑结构设计；钢结构设计；重要性；方法

1钢结构设计在建筑结构设计中的必要性

在建筑领域，钢结构指的是利用焊接、热轧、冷弯等加工技术处理钢板，使其能够成为建筑所需的钢型。轻钢和重钢是钢结构的两种主要类型，两者具有不同的优点，可结合实际情况应用在适宜的地方。轻钢由于自重较轻、所占面积较小，在跨度较小的建筑项目中得到大力推广。重钢的自重虽然比轻钢重，但比钢筋混凝土轻，常常被用于具有较大跨度的建筑物之中。钢结构设计作为建筑结构设计中至关重要的组成部分，对建筑的稳定性和安全性具有不可忽视的影响。钢结构设计涉及到多个环节，任何一个环节的不当便会影响整体。钢结构设计的好坏会直接影响到建筑物的质量和品质，甚至还会影响建筑行业的整体发展以及钢结构制造业的发展。因此，结构设计人员要重视钢结构设计，利用扎实的理论基础和丰富的实践经验完善和优化钢结构设计。钢结构设计涉及到几何层面的知识，对工作人员的专业技能具有较高要求，在设计时具有一定的难度和挑战。结构设计人员在设计钢结构时，要严格遵守设计规划，以建筑项目的施工性质以及工程图纸为设计导向，将钢结构的每一个设计要点落实到位，明确整个结构的立体形象，并绘制出相应的设计图纸，将钢结构设计的质量问题放在首位。高品质的钢结构设计离不开具有扎实理论基础与丰富工作经验的专业人才。

2钢结构设计实施过程中现存问题分析

钢结构设计对建筑结构设计而言，具有非常重要的影响和作用，甚至能够直接对建筑施工的质量产生影响。因此，在针对钢结构进行设计的时候，需要认真对其中现存的问题进行仔细分析，并且从中找这些问题的原因，采取有针对性的解决措施，实现钢结构设计质量的有效控制。钢结构在现阶段建筑设计的实际应用过程中，仍然存在很多问题，这些问题将会直接或者是间接对钢结构设计产生影响。但是，一些设计人员在对钢结构进行设计时，并没有意识到这些问题的严重性，导致钢结构设计的质量很难得到有效保证。同时，在钢结构设计过程中，所需要耗费的人力、物力以及资金等各种资源也相对比较多。在现阶段，有很多设计单位在针对钢结构进行设计的时候，由于其自身的资质相对比较缺乏，所以这些施工单位会选择利用分包的方式将钢结构设计工作分包出去。这样在钢结构设计过程中，就会存在很多隐藏的风险因素。

3建筑工程的钢结构稳定性设计要点

3.1确保工程施工的合理性

在对建筑工程钢结构进行设计的过程中，首先要加强对钢结构的科学、合理布置，从而在实际工作过程中首先对整体结构或是局部结构的稳定性要求，更好的实现稳定性的有效提升。当前我国众多建筑钢结构都是根据平面体系完成设计工作，因此在工程中所应用的也基本都是框架结构。为了保证这种平面结构在应用过程中不出现失稳的问题，就需要在结构的整体上对其进行处理，借助适当增加必要支撑构件的方式，对建筑工程整体的稳定性进行提升。同时，平面的结构构件稳定性计算也要和结构的布置上保证一致性。

3.2实用计算方式和结构计算简图保持一致性

在建筑工程的钢结构设计工作中，对单层或是多层框架结构进行设计时，工作人员一般只采用框架柱进行稳定计算，但是并不会对框架的稳定性进行有效分析。借助此种设计方式需要对框架柱的稳定性进行计算，并且掌握框架柱计算的长度系数。利用框架整体的稳定性对关键数据进行获取，保证框架稳定计算。在实际对其进行计算的过程中，相关设计人员还要保证设计结果和假设条件的满足，也就是在对其进行应用的过程中，保证钢结构稳定性不受到影响。

3.3建筑钢结构的稳定计算需要和钢结构内部构件的设计保持一致

在对构件进行稳定计算的过程中也应该保证钢结构内部构件设置的一致性，这也是当前建筑工程中钢结构设计最为关键的环节。在建筑钢结构设计中要想加强结构的稳定性，就要对不同强度的构件有着不同的要求，因此我们在设计过程中也需要进行区别对待。

3.4简体结构

现阶段简体结构是我国建筑工程结构中受力性能比较强的一种结构，在内外墙上都能形成一种较强的抗弯刚度，因此也能承受水平力的基本作用，同样起到了两道抗震防线的效果和作用。这种结构在应用上我们比较熟悉的就是美国的希尔斯大厦，它不仅是美国现在最高的建筑，同时也是比较典型的多筒结构类型。像我国北京的国贸中心是30多层的筒中筒结构，外框和希尔斯大厦有一些差别，国贸中心的外框是密柱网壳构成的空间，而内筒采用的是钢框架结构，在整个结构中有着比较好的延展性，同时结构的刚度也比较均匀。

4建筑钢结构的结构设计要点

4.1钢结构的稳定设计

建筑工程中对钢结构的设计有着十分严格的要求，钢结构的稳定性设计是当前建筑设计工作中最为关键的设计点。在实际工程建设中，任何一种钢结构都可能出现稳定性问题，所以在进行结构设计环节中，我们更应该对当前建筑钢结构出现的问题进行关注和重视。一般情况下，建筑钢结构出现失稳问题主要是因为设计人员缺乏设计经验，因此在开展钢结构设计工作的过程中，更需要我们加强对结构稳定性的正确认识，特别是对施工薄弱环节部位的科学设计，从而实现在局部到整体的稳定性认识。

4.2关注节点设计工作

节点设计对建筑钢结构性能具有重要影响。众所周知，在地震发生的同时也将对建筑物产生十分严重的威胁，所以对于钢结构建筑来说，广大设计人员也要对建筑物中的节点设计进行关注，从而为建筑物的钢结构设计整体性提供更为积极的动力基础。在对节点进行设计的过程中还应该加强对建筑物承载能力和抗震能力的分析。在此环节中，相关施工人员也需要加强自身焊接技术水平，从而在提升螺栓连接质量的同时，更有效的减少设计缺陷和不足。

4.3楼板设计

钢结构建筑物在近年来的发展过程中逐渐向工业化、标准化的和产业化的方向进行发展，在对楼板进行设计的过程中，在此环节中我们还要综合上述发展原则，利用装配整体式楼板，实现对新型楼板的设计和技术水平提升。

结束语

随着近年来我国经济水平的稳定提升，建筑工程建设规模逐渐得到了相应的发展和完善，由于钢结构的施工工期更短，在工程建设中又可以实现充分利用，因此具备较为突出的经济效益，是当前建筑工程中应用最广泛的结构形式。所以在建筑工程的设计过程中也需要准确的掌握钢结构设计稳定性，在工程开展的过程中更有效的提升工程质量。

参考文献：

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[3]彭强.建筑工程中的钢结构施工技术探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2017,27:138.引言

土木工程结构设计与地基加固技术应用的科学性和合理性，将直接影响到土木工程结构的稳定性和安全性，因此在实际设计施工中应当结合实际情况，加以科学的选择和应用，这样才能够让建筑工程的整体质量更加具有保证。

1土木工程结构设计概述

在我国范围内，土木工程在不断的发展，土木建设项目也更加科学和合理，这样在进行土工程设计中，要对结构与地基加固技术进行更深层次的了解和掌握，这样就能确保其与土木工程的发展要求相符合，也可以很大程度对设计方案的应用价值进行提高，保证后期工作顺利开展，因此对结构和地基加固技术的应用进行优化设计时非常有必要的。

2土木工程结构设计探讨

在进行土木工程结构设计的过程中有着许多值得注意的地方，只有充分把握其中设计的要点，才能够更好的控制设计的质量，提升建筑工程质量。下面结合笔者经验对设计中一些应当注意的地方展开探讨：

2.1做好基础选型设计工作

基础选型设计是土木工程结构设计的基础部分，只有做好此部分的工作，才能够有效保证土木工程结构能够承受建筑物自身重量，避免超负荷的情况出现，提升建筑物的安全性能，因此，在实际的设计工作中需要对此引起较高的重视。①应当对设计区域的地质情况进行仔细的勘探，并对设计施工建筑物的外形情况有较为深入的了解。②在基础选型设计过程中应当充分了解建筑物的使用功能和空间要求，需要在确保建筑物结构稳定的情况下满足这些需求，同时在选型中还需要考虑建筑物具备的抗自然灾害能力，如：地震灾害、强风天气等。③在设计过程中设计人员应当加强对其它专业人员之间的沟通交流，从而确保基础选型设计更加的科学合理。

2.2注重对参数的含义进行明确

为了能够让土木工程结构施工人员对相关参数的含义理解更加清楚，在设计过程中需要对相关参数的含义做进一步的明确，对于其中部分的参数可以采取针对性的设计，同时对施工中一些重要参数的界线也需要做出明确，从而确保施工人员能够真正的了解图纸中各参数的含义，确保实际的施工情况与设计方案能够吻合。

2.3准确设计承重柱截面高度

在土木工程结构设计中承重柱截面高度是一个十分重要的设计参数，其对建筑物整体的抗震性能影响较大。通常情况下在实际的设计过程中需要结合实际建筑物的实际情况展开设计计算，确保承重柱截面面积的科学合理，确保承重柱截面高度的合理性，从而有效降低外力对梁柱之间弯矩约束的影响，预防土木工程结构出现断裂现象，提高土木工程结构的耐久性和抗震性。

3地基加固技术在土木工程结构设计中的具体应用

3.1加固新技术的应用

3.1.1打孔填充桩加固方法

该加固方法就是使用钢筋管套在地基中成孔，随后采用挤压的形式密实的成孔，并且在孔内放入一些灰土或者石灰等材料，将其夯实，就形成了土桩。同时回填土要使用粉质黏土，其中黏土过筛的孔隙度要控制在20mm以下，粉煤灰是使用35%湿粉煤灰与5mm以下的颗粒度熟石灰，其中灰土质量的分配比例为2：8，并且将湿粉煤灰与石灰混合在一起进行均匀的搅拌，颜色一样之后就可以开展回填工作。

除了采用这种加固方法之后，还有一种单独采用石灰加固来地基的石灰桩，这种类型的石灰桩就是在打好孔洞内放置石灰块，随后加入适量的水，一般配合比例为8：2。在管道拔出来的时候进行捣振，之后使用生石灰将布桩体内部的水分吸取干净，这样就产生了水化反应。倘若生石灰中的水出现膨胀、放热等现象，桩四周的含水量就会得到大大降低，孔隙度也会逐渐变小，这样就要将孔洞中的土挤进行密实。

3.1.2添加粉煤灰的固结方法

在地基设计中，要在使用的施工材料中加入适量的粉煤灰，且将其进行搅拌，这样就能够促使粉煤灰的吸水能力和基础土的水分得到有效发挥，大大提升地基凝固的速度。此外因为粉煤灰具有稳定性的特征，这样就需要将其添加到地基原材料中，进而就可以起到很好的加固作用和效果。

3.2压制排水固结法的应用

3.2.1折叠堆载预压法

该方法是在建筑场地对填土石进行堆积，之后加载地基层面，就提前完成了地基沉降，随后通过地基固结来对地基承载能力进行提高，卸去地基原有的预压荷载力，这样就对建筑物地基一部分均匀沉降进行消除，这种方法是堆载预压法。此外，通常预压荷载力要与建筑物的荷载相同，要想对固结阻碍进行减少，设定的荷载就要比建筑物的荷载力大，预压荷载的大小大约是建筑物荷载的1.3倍，也有一些特殊情况，那么就要根据工程的实际情况来确定。

3.2.2折叠真空预压法

该方法就是说在粘土层上面铺设砂垫层，并且利用薄膜来对土壤层进行密封，还使用真空泵来对土层进行抽气，这样就组成了负压，也是的地下水可以根据竖向排水方向排出地表，进而地基的排水固结速度就会有所提升。此外在压力的基础上空隙水的压力会转变小，而有效应力的增加会促使土体压缩强度不断增加，进而使得地基的稳固性得到大大提升。

3.2.3折叠电渗排水法

该方法是根据电渗方法将土体中的水排出来，但是在土体中插入电极的时候，通过直流电，在直流电场的作用下，土体中的水就会从电极的阳极流向阴极，之后从阴极中流出来。同时还借助了电渗作用逐渐将土壤中的水排出来。此外在土木工程中采用折叠电渗方法能够促使粘性土中的含水量和地下水位有所降低，进而使得地基承载力和建筑的稳定性不断提高。

3.3加筋法的应用

3.3.1加筋土

在土木工程中，加筋土具有很好的拉力性能，之后借助土壤的位置移动和拉筋之间的摩擦力，把加筋材料和土壤形成一个整体，这样就大大提升了地基强度。此外因为拉筋具有增强横向力的作用，就需要具备很好的抗压性，对此要选择摩擦系数比较大，耐腐蚀比较好的网状材料，例如：铝合金网、镀锌的钢带等。

3.3.2土钉墙技术

该技术是通过钻孔、注浆的方法来进行设置，但也可以通过打入几根较粗的钢筋或者钢管形成一个稳固土钉，土钉与周围土地的接触依靠摩擦力来粘接，进而与周围的土地形成复合的土体。由于土钉和土地变形受力是通过受剪工作，来对土体形成加固。土钉和平面形成一定角度，即斜向加固体。而土钉则是适用于地下水位以上或者人工填土的基坑支护及边坡加固。

结束语

土木工程作为极具复杂性一项学科始终存在于我们日常生活之中，基于我国当前状况来看，建筑行业作为一个产生时间较早行业在不断积累演变过程中已逐渐具备丰厚底蕴。然而随着社会经济水平的不断提高，土木工程技术手段也应不断创新优化，便于进一步推动土木工程的前进发展。本文主要对结构和地基加固技术在土木工程设计中的具体应用进行分析，旨在提升土木工程整体质量水平。

参考文献：

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