关于建筑钢结构设计的要点分析

关于建筑钢结构设计的要点分析

钟隆龙

身份证号码： 362426198802214***

摘要：随着我国经济社会的不断发展，城市化进程逐渐深入发展，建筑行业也得到了较大程度的发展，建筑质量问题成为人们关注的重点，尤其是近些年来建筑规模的扩大，建筑数量的增加，这也对建筑工程的施工质量提出了更高的要求。对比砖石结构和混凝土结构，钢结构具有其自身优势，其优势主要体现在力学性能和材料的性能等方面。建筑钢结构作为一种新型的技术，更是被国家高度重视，简述钢结构设计的要点是建筑设计施工的重要内容，需要在施工中做好对钢结构设计的质量把控，保证整个钢结构的设计施工符合施工的标准要求。本文结合钢结构的特点和设计原则，重点分析了钢结构设计的技术要点。

关键词：建筑；钢结构；设计要点；分析

钢结构建筑作为一种高质量的载体，具有优质的外观，较低的建设成本和较强的抗震效果，是大型厂房、场馆、超高层等领域设计基础。和其它结构进行对比，钢结构材料强度高，自身重量轻，且钢结构内部比较均匀，在加工和运输方面比较便捷，所以建筑企业管理者应该关注钢结构设计的一系列问题，确保建筑钢结构设计足够科学和有效。

1建筑钢结构的特点

1.1强度高，重量轻，

钢材的容重虽然较大，但与其他建筑材料相比，它的强度却高得多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其他结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。

1.2具有良好的抗震性

钢结构中钢材是主要的材料，其自身具有较强的塑形和韧性，让整个钢结构有了良好的抗震性，也在一定程度上延长了钢结构的使用寿命，在发生变形时不容易出现突然的断裂，同时，采用柔性的连接方式，也有助于其发生变形后主动复位，增强了其整体的抗震能力。

1.3较好的塑性和韧性

塑性好，使钢结构一般不会因偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。

1.4钢结构制造简便，施工周期短

钢结构的广泛使用，主要是由于其结构是由各种型材组成，制作简便。大量的钢构件都是在制造厂中制造好；而且精度比较高。制成的构件运到现场在进行拼装，采用高强螺栓连接或焊接连接，相比混凝土结构，钢结构较轻，故施工方便，施工周期短。另外，对于已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。

2建筑钢结构设计的要点分析

2.1重视钢结构的选型工作

钢结构设计中，结构选型是关键的内容，直接影响到设计的方案和施工目标的实现，在结构选型工作中，需要结合钢结构设计的具体方案，从整体的结构体系分析出发，并了解力学关系等，综合考虑多方面的因素，最终选择出最优的结构选型。

2.2保证结构布置合理性

(1)结构布置合理性同样十分重要，属于建筑钢结构设计中一项关键设计内容。设计人员在具体设计过程中需要与建筑钢结构设计和整体设计等有机结合，同时对工程使用需求有充分全面分析考虑，尤其重视结构布置方式，利用合理的结构布置更好的实现整个钢结构设计目标。在结构布置合理性方面，还需要对建筑钢结构设计流程进行优化，以此为基础，对建筑钢结构设计方案进行优化和完善，更好的保证建筑钢结构设计稳定性。(2)在具体设计中，结构布置与建筑使用功能之间往往会存在有一定的冲突，需要针对有冲突位置适当调整，在满足建筑使用功能情况下提高结构布置合理性。在梁、柱截面初选方面需要对构造要求有充分考虑，不能一味追求控制含钢量而盲目减小梁柱截面尺寸，或者采取宽度变窄、厚度变薄等措施。结构分析时需要对结构在地震、风荷载等作用下的自振周期、层间位移等有充分考虑，设计中往往会自振周期没有充分考虑，即使结构顶点位移以及层间位移满足要求，但是如果自振周期过长，同样会给建筑抗震带来不利影响。

2.3重视做好钢结构节点的施工设计

要确保整体钢结构的稳定性和安全性，必须重视做好钢结构节点的施工作业，节点的设计要科学合理，设计人员要根据整体钢结构施工的要求，了解影响设计的所有因素，并在全面分析的基础上，制定出科学的建筑钢结构方案，确保整个钢结构的施工能符合建筑工程设计的要求。对于钢结构节点的设计，还需要按照具体的施工设计标准，对节点位置的选择，施工方式等都进行科学合理的把握，确保节点的设计能符合工程设计的要求，保证整个钢结构设计的稳定性和安全性。

2.4选择合理的钢材和焊接质量等级。

在实际施工过程中，必须要求设计人员在钢结构的设计方案中明确地指出所需钢材和焊缝的质量等级，从而避免在施工后钢结构出现严重的稳定性问题。此外，为了确保建筑物的钢结构稳定性，要求所选择的钢材料需要具有某些特性，例如具有一定的拉伸强度和伸长率。在此基础上，要注意焊接接头的处理方法，确保焊接质量符合施工项目的施工标准。

2.5抗震设计

我国很多地区属于地震区，因此在设计中可以尝试采取钢结构抗震材料，这对钢结构抗震设计的要求较高。在对钢结构的抗震设计过程中，设计人员应该结合建筑的抗震设防烈度、结构类型以及房屋高度等因素进行选择抗震材料。例如对于钢材料刚柔度的确定。设计人员应该按照建筑高度、建筑场地等内容选择钢材料的刚柔度，既满足建筑的变形要求，又能够确保建筑的受弯极限能力。

2.6重视钢结构构件的设计

构件设计是钢结构设计的重点，在设计中要考虑钢材的合理性，根据施工的相应标准选择相应的材料，从施工便捷的角度考虑，在钢结构主体设计工作中，一般可以选用一种材质的材料，从施工成本角度考虑，也可以选用不同材质组合的材料。在当前施工阶段，建筑钢结构设计软件的功能在不断增多，具有截面验算处理的功能，且能对钢结构截面进行整体的优化，这样也大大简化了设计的过程，设计人员在软件处理的基础上进行调整即可。

2.7钢结构工程防腐设计的要点

建筑钢结构工程中的钢材主要组成部分是铁、氧化铁、四氧化三铁、三氧化二铁以及其他化合物，其中有些物质暴露在空气中时就会被空气氧化还原发生质变，即称腐蚀。因此，当空气中的腐蚀性介质或钢构件处于潮湿环境中，且对钢结构没有采取相应的防护措施时，建筑钢结构工程的腐蚀将越来越明显。当钢结构的腐蚀程度相对较小时，钢结构会发生变形，如钢构件截面厚度的变化，或在钢构件表面形成腐蚀层，甚至当钢构件腐蚀程度较大时，会发生变形。这是非常严重的问题，因此在建筑钢结构工程设计中必须加强钢结构的腐蚀设计。

2.8钢结构工程保温隔热与防火设计要点

建筑钢结构的热导率非常好。在不同的温度环境下，钢结构的抗拉强度和塑性都会发生变化，可分为四个等级：(1)100℃以上的加热温度；(2)100℃～200℃之间的加热温度；(3)250℃~500℃之间的加热温度，(4)加热温度在500℃以上。在这四个温度范围内，钢结构的抗拉强度和塑性会发生不同的变化，钢结构的影响程度也不同。当钢结构温度处于第二至第四温度范围时，连接后钢结构会出现蓝脆、蠕变和倒塌。因此，当钢结构温度超过100℃时，必须采取相应的保温保护措施，提高钢的耐热性，避免钢结构受热变化。

防火措施有以下几种方法：一是阻热法，二是水冷却法，同时在建筑中设置防火墙、防火门；设置自动喷水灭火系统；独立水幕；设置防火带。其中设置防火墙是最简单有效且造价低廉的方法。一般在建筑高度不超过8m或者只需分两个分区的情况下，可设置自动喷水系统，使防火面积范围增加一倍，以此达到规范要求。

3结语

随着城市经济的发展和大型厂房、场馆、超高层建筑的增加，中国钢结构的发展也开始迅速崛起。作为一个绿色环保的建筑，钢结构房屋已开始被用作重点推广项目。人们的生活水平越来越高，对钢结构建筑的设计提出了更高的要求。因此，为了追求工业建筑结构设计更具安全性，可靠性以及经济适用性，加快新型轻质环保建筑材料的研究和应用是建筑发展的必要趋势，结构工程师应充分发挥其创新能力，创造更多绿色和高质量的钢结构建筑。

参考文献：

[1]郝鹏.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探析[J].山西建筑,2017,43(33):34-35.

[2]赵文东.建筑钢结构设计要点分析[J].中国标准化,2018(22):53-54.