钢结构住宅建筑设计探讨

钢结构住宅建筑设计探讨

王金祥 王绪洋 王萱

同圆设计集团股份有限公司 山东济南 250101

摘要：在钢结构设计过程中，良好的稳定性设计是保障钢结构应用性能，提升整体工程质量与安全的关键。因此，设计人员一定要对钢结构的设计做到足够重视，并根据建筑工程需求，结合实际情况，采取科学合理的策略来进行钢结构设计。这样才可以显著提升钢结构的稳定性，满足建筑工程的实际应用需求。

关键词：钢结构；住宅建筑；设计要点

中图分类号：TU71

文献标识码:A

引言

当前我国社会经济的飞速发展促使建筑行业不断扩大规模，建筑技术上也不断创新进步，作为当前建筑工程的主要结构方式，钢结构具有良好的经济性和稳定性，对于保证建筑物质量，提高防震性能具有重要作用。由于钢结构设计中的稳定性已受到建筑结构行业的重视，相关设计人员在对钢结构稳定性进行设计中应采取各种有效措施以确保工程施工质量和建筑的安全稳定性。

1当前钢结构在建筑结构设计中存在的问题

1.1设计方案不够合理

现代建筑的规模和空间跨度不断促进钢材更新换代，目前钢筋混凝土柱和H型钢屋梁已替代原来建筑钢材。建筑需求的不同，钢材结构不断变化，钢柱使用量也随之增大。钢材价格起伏不定，防火涂料日益昂贵。而在建筑钢结构设计中承接单位因资金供给不匹配和考虑经济效益等原因，在设计时对建筑钢结构使用的产品材料不能满足原来设计要求，设计方案与建筑实际情况存在差异，导致方案合理性大幅降低，从而严重影响建筑施工质量。

1.2设计人员缺乏对钢结构安全性的考虑

目前，我国建筑设计理念上的变化使钢结构设计体系也产生了变化，但由于国家对部分钢结构特别是大跨度钢结构还未设定专门参考系数，这容易使钢结构在施工过程中出现细节上的安全隐患问题。同时由于部分设计人员没有熟练掌握专业技术，在设计中未完全对钢结构在实际运用中所需参数及限值做科学详细研究、试验，对其受力、变形性、稳定性等要进行系统分析，从而导致设计工作科学性不足，建筑钢结构安全性能得不到有效保证。

1.3钢结构设计过程中未考虑到施工难度

由于建筑模式不断创新，从业者在设计上不断接受挑战。建筑模式的多样性也使钢结构构件形式越来越多样化，造成构件横截面多样化，这使施工难度不断加大。钢结构组合、形式随着时代需求不断发生变化，其中一个重要的变化就是节点变化。铸钢节点、球铰节点、锻钢节点等形式层出不穷，特别是大跨度钢结构组成需大量构件，但现实中部分设计人员在设计过程中未进行施工实地调研，特别是许多重大钢结构工程采用设计体系复杂、构件异型的全焊接结构，有较多的杆件相较于节点，不同方向大量的高空对接会导致安装偏差较大，如设计人员未对此类情况进行深入的了解，在设计时就不能充分考虑施工难度，不利于后期真正施工环节工作的顺利开展。

2钢结构住宅建筑设计要点

2.1注重钢结构的合理选型

在钢结构设计过程中，为使其稳定性得到良好保障，设计人员一定要对其结构选型加以充分注重。（1）应遵循简单性、规整性以及对称性原则对钢结构平面进行布置，使其刚度中心和质量中心保持重合。在地震灾害发生时，可有效避免结构扭转效应的产生，提升整体建筑结构的稳定性和安全性。（2）应避免细腰型结构和角部重叠的布置方法，且不可将其竖向结构设置为内凸型或者是外凹型，这样才可以有效保障钢结构在竖向布置上达到一种上下贯通的效果，使其稳定性显著提升。（3）应做好建筑工程底部的钢结构设计，建筑工程的底部钢结构应选择U字型、L字型或者是T字型结构，这样便可有效降低各种自然灾害对钢结构所产生的不利影响，提升钢结构的稳定性，确保整体建筑工程的安全。

2.2做好钢结构的防腐设计

在建筑工程应用过程中，日照、雨淋和大雾等气象都会对钢结构造成腐蚀，进而影响其稳定性。建筑工程钢结构的典型腐蚀现象有两种，一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀。因此在设计中，只有对这两种腐蚀现象做好预防，才能够提升钢结构的稳定性。为有效解决建筑工程钢结构的腐蚀问题，设计者应该全面了解工程当地的自然环境情况，并以此为依据来进行合理设计，通过光照条件、温度条件、湿度条件等的综合考虑来选择合理的表面涂料。

2.3做好钢结构的构件设计

钢结构设计稳定性的关键保障步骤就是构件的合理设计。（1）应保证应用的材料与国家相关标准相符，而且其应力应该符合实际建筑工程对于钢结构的应力需求。（2）在进行钢结构构件的安装设计中，应使构件保持平衡，这样才可有效保障力学传导水平及其扩散性能。（3）应将二阶法的作用与功能加以适当发挥，让柔性结构的稳定性得以良好保障，满足实际工程设计中的钢结构稳定性标准。这样便可让建筑工程中的整体钢结构免受弹性形变所造成的不利影响，尽最大限度保障其结构质量，实现结构稳定性的进一步提升。

2.4注重钢结构的加固设计

钢结构的稳定性设计中，最关键的内容是加固设计。（1）应做好钢结构构件截面位置的加固设计。设计中可以让一个杆件受弯变成多个受弯，这样便可将荷载分散开，避免集中荷载对钢结构所产生的不利影响，以此来实现钢结构顶端位置支撑力的良好改善。对于筒支和支座相互连接的位置，应借助于撑杆结构来起到支撑作用，并对钢结构内的连续结构位置加以适当调整，让应力拉杆可以有效满足其分布截面中的实际内力条件。（2）应做好衔接位置的加固设计。设计中应对钢结构具体的施工要求、施工条件及受力情况等各个方面进行准确分析，并以此为依据通过螺栓、焊接以及铆钉等的方式来做好钢结构衔接位置的加固处理。比如，在对某大桥中的楔形钢结构连接进行设计的过程中，设计者将其底板设计为9.6m，顶板设计为12m，界面高度设计为37.95m，高度设计为11.4m，然后通过倒直角梯形的形式来进行对称结构施工，去钢筋混凝土结构设计为三明治形式。这种设计不仅为该桥梁建筑工程的钢结构施工提供了一个全新的思路，同时也使其整体结构的稳定性得到了良好保障。

2.5注重钢结构的防火设计

因为建筑工程中的钢结构本身并不具备足够的耐火性能，火灾时如果建筑物外部温度超过了430℃，钢结构将出现负载能力急剧下降的情况，整体建筑工程的稳定性和安全性也都将大幅度降低。基于此，在设计过程中，要想有效保障钢结构的稳定性，设计人员一定要做好防火设计。（1）需要保障应用到建筑工程中的辅助性保护材料具备良好的防火性能，比如有着较高粘性和涂层足够厚的材料，将这些材料用作建筑工程钢结构的保护措施，可以实现其阻燃性能的进一步提升，以此来保障钢结构整体的防火性能，使其稳定性得到良好保障。（2）在设计中一定要保障其除锈和阻燃效果。这样才可以让钢结构有效满足建筑工程的防火性能需求，避免由于防火性能不佳所导致的钢结构质量问题，最大限度地保障钢结构的稳定性与安全性，在火灾发生的情况下为用户争取足够的逃生时间。

结束语

综上所述，在建筑工程行业的不断发展中，钢结构工程已经得到了广泛应用。为有效提升钢结构工程的稳定性，保障整体建筑工程的质量与安全，设计人员应加强钢结构的稳定性设计。设计中可通过钢结构模型的合理选择、钢结构的防腐设计、构件设计、加固设计和防火设计等来提升其稳定性。这样才可以有效保障建筑工程钢结构的设计效果，使其在建筑工程中发挥出充分的应用优势，全面提升整体建筑工程的稳定性，保障其应用安全。

参考文献

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