钢结构在 建筑结构 设计中的问题及改善

钢结构在 建筑结构 设计中的问题及改善

陈鹏 刁小江 徐颖

中建八局第三建设有限公司 江苏南京 210000

摘 要：随着当前建筑数量以及形式上的日益增加，钢结构建筑数量日益增多。钢结构建筑不仅是从外部形象上还是内部的结构上都要优于其他材质的建筑材料。同时，钢结构建筑与可持续发展的需求相符，具备高效能和高强度，并具有强大的支撑能力。因此，钢结构建筑应用越来越广泛。

关键词：钢结构；设计；施工

前言：

在建筑工程当中，钢结构施工是其中一项重要的内容，钢结构具有性能好、环保节能以及可塑性强等优势，在建筑工程当中得到普遍的应用。在钢结构设计的过程需要考虑到各方面的因素，确保钢结构建筑整体质量。

一、钢结构建筑的优势

随着社会经济与城市建设的发展，钢结构建筑成为建筑工程的重点发展方向，能够有效降低资源的使用，同时能够使施工企业的经济效益得到有效的提高。钢结构因其自身的优势，能够使建筑结构具有更高的安全性，在建筑当中具有较好的应用效果。首先，钢材作为钢结构施工过程中的主要用材，钢材具有良好的力学性能。当其受到外部力量破坏时，能够充分利用其最大的性能保证建筑的结构保持稳定。此外，在钢材的实际使用过程中，还能够做到将各种不同结构的设计呈现出来，进一步满建筑工程对于不同位置的具体施工要求。因此，在对钢材进行力学计算过程中，可以将计算误差控制在非常小的范围内，能够有效推动钢结构建筑的设计水平与施工技术。其次，钢结构建筑工程具有较大的垂直高度，使单位面积具有更大的载荷，需要通过地籍对载荷进行承担。在相同的承重情况下，会比别的建材，例如钢筋混凝土结构节约更多的空间和材料，最终可以缩小建筑结构竖向的截面面积，进而加大建筑结构的使用面积。同时钢材本身的自重会比较轻，当建筑高度处于同等要求水平时，总体建筑结构的自身重量会降低50%以上，当有地震情况发生时，建筑受到的结构性破坏也会较低，属于一项比较稳定的主要内容。

二、钢结构建筑设计要点

1 焊缝设计

当前钢结构建筑建设其主要的连接方式依然是焊接，换言之钢结构建筑的质量在很大程度上取决于钢结构的焊接质量。在焊接过程中需要保证技术人员能够完全按照国家规范进行操作，施工方应该为焊接人员提供足够的焊接材料。在焊接的过程中，相关施工技术人员需要采取必要的措施对其进行质量的控制，一方面采用疲劳检测方式监测其焊接强度；另一方面根据实际的钢结构承重效果采用不同的焊接形式，例如在只受剪力的部分应当利用角焊缝。在钢结构焊接过程一旦出现变形情况，应该及时采取相应的处理措施进行纠正处理，保证钢结构构件能够满足设计需求与国家相关的质量标准。

2 稳定性设计

建筑钢结构在实际应用的过程中，建筑物能够将自身受到的压力通过钢结构均匀的分散给各个支撑部位，这样不但可以有效的保证工程建筑的结构稳定性，在建筑出现自身负荷压力过高时，利用科学化的建筑钢材配置还能够保证建筑结构更强的稳定性，保证建筑的结构性能可以满足相关的要求设定。钢结构建筑不同于其他材质的建筑，一旦某一个具体的承重点以及节点出现严重的质量问题，将会影响到整个建筑结构。因此在钢结构稳定性的设计过程中，设计师需要充分的考虑到钢结构的整体性能。如果设计师对于钢结构的整体性没有充分的考虑，缺乏一定的经验等，那么钢结构将会出现严重的失稳现象。

3 节点设计

钢结构建筑的设计需要充分得考虑到关键环节以及关键节点，在进行相应的节点设计过程中，应当重视节点与相应的结构分析模型相一致。在设计过程中应当充分考虑到钢材的传力效果，着重考虑到节点的作用效果，通过合理的分配钢结构的承重来降低施工环节的难度，使得施工安装过程中能够方便进行操作等。设计师需要根据结构设计模型来合理的安排好钢结构的节点，保证建筑结构分析模型与具体的节点位置相一致,进而在钢结构建筑中有效的发挥出节点的作用效果。在计算网架的荷载时，可以用到的计算方法有交叉梁系差分法以及模夹层板法。网架的节点就相当于空间中的铰接节点，杠杆的主要任务就是承接连接轴的作用力。

4抗震防裂强度

钢结构的设计需要充分的考虑到抗震防裂性能。在进行抗震防裂功能的设计过程中，相关设计师一方面需要根据建筑物的不同建筑要求以及建筑规模等确定相应的抗震设防烈度。设计过程中应注意不可为了满足于抗震性能而忽略建筑工程的相关规定，一定要确保建筑物的质量在建筑抗震设计过程中，需要掌握建筑的受力情况，确保其应力均匀。在进行抗震设防烈度的控制上，将所得出的方案以及计划进行一定的比对，选择最优化的方案，通过对比分析的方式能够大大提升建筑物的抗震等级，保证建筑物设计的最优化设计理念。在进行高层以及超高层的钢结构设计过程中 ，应当重视对其抗震防裂等级的选择，一般超高层钢结构建筑设计抗震防裂等级为六级，六级结构能够有效的抵御地震对建筑结构所产生的破坏作用，进而有效的保证钢结构建筑的质量。

5防火防腐蚀性能

防火性能在钢结构建筑建设过程中是一个非常重要而必要的问题。钢结构的耐火性往往比较差，一旦有火灾将会引起严重的后果。因此设计师在进行防护性能的设计上，需要充分做好相应的保护措施，应当根据相关钢结构建筑的防火性能来选择合适的防火材料，根据不同钢结构部位的耐火性来进行防火材料的布设,并对钢结构外表面进行一定的防护材料涂刷，通过提升钢结构的外部耐火性提升钢结构的整体稳定性。在建筑建设的过程中，设计师需要保证钢结构的防腐蚀效果至少能够持续20年以上，大多数的建筑钢结构都采用镀铝、镀锌等技术来防止电化学腐蚀现象，实现钢结构建筑的稳定性以及有效性。

三、钢结构建筑设计优化措施

1强化设计管理力度

随着当前我国建筑物的数量以及规模在不断的上升，如果忽视钢结构建筑质量性能的设计，将会产生严重的后果。钢结构建筑的主要设计理念着重需要考虑到抗震防裂功能，其次，重视利用自然条件因素达到钢结构建筑的舒适度；最后设计环节需要考虑到施工过程的可行性。设计人员需要对钢结构建筑具有足够了解，具备全方位的技能，既要具备扎实的理论基础，又要具备丰富的实践经验，更要具备法律认知，从而对结构设计过程中的各项工作进行有序的统筹，以保障设计图纸和各项设计指标的完整性和全面性。设计过程中需要对钢结构设计中的特殊要求有足够的了解，满足其对安全性的需求，提前完成工程现场情况勘察任务。主要调查的内容有地理位置、交通条件、自然环境、水文信息，现场情况是选择基础形式的重要依据。对于钢结构建筑来说，应当立足于“以人为本”的设计理念，在建筑物舒适度的控制上应当考虑到横向风以及纵向风的作用，合理的利用自然条件因素提升建筑物的舒适度。从设计源头开始，更好地发挥钢结构的优势，为提高钢结构建筑的设计水平，推进钢结构建筑的发展起到积极作用。

2提高经济性的技术

以钢材作为主体建筑材料的建筑钢结构施工工程，能够有效的满足建筑工程要求的复杂荷载性与抗震性，能够进一步实现各个架构中部件的预制标准化加工，将现场的施工流程简简单化，提升实际的施工效率，所以，现代化建筑内部的钢结构设施越来越多。在进行钢结构设计过程，除了需要保证结构具有良好的稳定性外，还需要满足经济性的要求。降低建筑工程的能耗，促进节能建筑的发展具有重要意义，这就需要设计师充分的考虑到工程的经济性，在保证建筑安全的前提下，不能消耗太多的资源，降低建筑的经济成本，融入环保的理念，使建筑工程实现长久发展。

四、结语

总之，对于钢结构建筑来说，其在当前以及未来的应用中是非常普遍的。设计人员只有对钢结构建筑有了全面系统的了解，在具备专业化的知识和技能的基础之上，才能够确保设计出更适合人们居住、更加符合相应的质量要求的建筑物。

参考文献：

[1]徐扬.建筑钢结构设计若干问题及对策探究[J].城市建筑，2016(30)：82-82

[2]黎洪光.装配式钢结构建筑的深化设计分析[J].钢结构,2018(10):85-88+91