浅谈建筑钢结构设计的安全要素

浅谈建筑钢结构设计的安全要素

黄修维

中国建筑第八工程局西南公司重庆分公司，重庆，401120

摘要：建筑行业的飞速进步和发展对建筑工程项目施工技术和施工质量都提出了更多的要求。现阶段，建筑工程项目施工中钢结构技术应用广泛。和其他建筑施工技术对比，钢结构施工技术具有材料可循环利用、施工效果好，质量高、重量轻、空间跨度大等优势。符合现代化工程建设需求，但是钢结构施工技术依然存在一些缺陷，在实际的工程项目建设中一定要严格控制其质量，最大限度提升工程项目施工安全性。基于此，本篇文章对建筑钢结构设计的安全要素进行研究，以供参考。

关键词：建筑钢结构；设计问题；安全要素分析

引言

钢结构建筑具有节能环保、成本低廉以及建设周期短等一系列特点，并且随着我国建筑技术的不断提高，更是具备了智能化、自动化的施工优势，使其在现代化工业厂房中具有广泛的应用前景。但是由于其材料以及结构的特殊性，导致建筑钢结构在设计过程中极为复杂，为此设计人员需要在充分了解钢结构建筑设计特点的基础上，合理采用现代化的建筑设计手段来提高工作质量，以便于能够有效保证建筑钢结构设计的合理性。基于此，本文探究建筑钢结构设计的安全要素。

1建筑结构设计特点

随着我国工业经济的快速发展，建筑结构的设计迎来了新的发展时代。同时对结构设计师提出了更高的挑战。建筑相对民用建筑的结构设计而言，建筑结构设计有着复杂性、不规则性、设备繁多、荷载类型多样性的特点。针对不同工业产品，其生产工艺流程各不相同，为保证产品的顺利生产，装置厂房、库房必须满足生产工艺需求。因装置厂房内生产设备繁多，各设备需要一定的操作平台，设备之间通过工艺管道进行物质间的混合反应，结构设计时，要对工艺生产有一定的了解，特别是设备及管道的布置。不同的功能建筑及设备可能存在相应的现行规范要求，例如：《石油化工压缩机基础规范》、《化工设备基础设计规范》、《石油化工落地式离心泵基础设计规范》、《化学工业建(构)筑物抗震设防标准》等。尽管建筑越来越倾向大型复杂化，只要结构设计师保持清晰的设计思路，合理的结构模型，精确细致的计算，有效的构造措施，这都是结构设计必不可少的因素；只要摸清了原理，明了了概念，抓住了每一个重要环节，可以使我们的设计少走弯路，使我们的设计成品更趋完善。

2建筑钢结构设计中存在的问题

2.1荷载计算困难

工业厂房的建筑钢结构需要经过多次调整对比，以确保能够在保障建筑稳定性的前提下，满足业主对厂房的空间使用需求。为此要求设计人员在工作过程中需要精准计算建筑荷载数据，以此分析厂房钢结构应力是否合理。然而在这一过程中，部分设计人员在对建筑荷载进行计算时没有综合考虑其各项因素，因此导致建筑的支撑结构设计不当，难以对建筑结构起到良好的支撑作用，从而不仅严重影响了建筑质量，也不利于合理控制施工成本。

2.2成本核算困难

设计工作不仅直接影响建筑质量及其使用寿命，同时也与项目施工期间的成本控制工作息息相关。然而由于钢结构工业厂房建筑存在规模较大、构件复杂等方面的问题，导致其前期成本核算工作较为困难。如此不仅严重影响了预算编制质量，同样也不利于进行各项施工计划的安排。

3建筑钢结构设计的安全要素分析

3.1编制钢结构图纸

在完成建筑构件的荷载与参数设计之后，设计人员可以采用AutodeskRevit软件建立钢结构厂房的三维模型，随后将具体的建筑材料、规格、型号等相关参数输入到系统中，并下达“拉伸指令”，根据具体参数数值生成标准门式刚架模型。完成建立后将构件的螺栓、柱脚、加强肋等各类配件信息标注在对应位置，如此即可生成一榀完整的门架结构。设计人员只需要再根据建筑的设计荷载与空间结构来调整其构件组合方式，便可以在满足强度要求的前提下，制定出各类构件的最佳搭配方案。并且在确定最终设计方案之后，设计人员可以通过三维立体模型，将各类构件划分为围护结构、冷弯薄壁型钢檩条系统、门式刚架、钢筋混凝土独立基础等建筑单元，随后使用BIM平台自动生成每一单元的材料构成清单，从而能够直观地展开项目成本核算与施工管理工作。

3.2对建筑钢结构防火设计细节进行严格把控

首先，在建筑钢结构防火设计工作开展的过程中，不管是民用建筑还是建筑，其钢结构防火设计工作的开展都需要严格落实ISO834的标准火灾升温曲线。如果在防火设计过程中由于特殊情况需要对非标准火灾升温曲线进行应用，需要消防主管部门核查和认可建筑钢结构的火灾控制效果以及建筑钢结构的消防性能。其次，如果防火设计的对象是大空间钢结构建筑，并且采用的是整体结构耐火验算的防火设计方法，那么在具体防火设计工作开展的过程中，需要根据实际情况合理选择有限元分析程序，进一步优化建筑钢结构防火设计的效果。再次，基于防火涂料开展建筑钢结构防火设计工作的过程中，需要设计人员根据材料的性能参数对其厚度进行准确把握，有效控制等效热阻。最后，目前在建筑行业不断发展的背景下，建筑钢结构防火设计的重要性越来越突出。为了进一步优化建筑钢结构防火设计的科学性和合理性，设计人员要科学合理地选择相关的防火保护措施，并且要对防火构造的耐久性能和可靠性能进行充分考虑。在防火设计的过程中，可以采取相关的加固措施，对防火网进行处理，以便于后期防火构造在使用的过程中能够发挥最大的防火价值。目前，在膨胀型防火材料广泛应用的背景下，建筑钢结构防火设计工作开展的过程中，也需要充分发挥膨胀型防火材料的价值和优势，根据膨胀型防火材料的性能特点，处理好防腐配套材料与膨胀型防火材料之间的兼容性，以免膨胀型混合材料在使用过程中由于中间漆材料和底部漆材料的应用导致其耐火和防火性能得不到有效发挥，从而影响整个建筑钢结构的防火效果。如果在防火设计过程中材料不兼容，则会导致建筑钢结构防火措施在应用过程中出现一定的缺陷，如出现水性涂料闪锈的现象或者涂层出现起皮的现象。因此在建筑钢结构设计工作开展过程中，需要设计人员对以上情况进行着重关注，根据实际情况采取科学合理的方法进行有效处理，最大限度地优化建筑钢结构的防火性能。

3.3针对基础的钢结构原材料进行合理选择

钢结构原材料的选择中，结构的选择主要是指发挥抗震作用的过程中，钢结构并不是单一发挥抗震作用的。这意味着不同类型的钢结构体系在抗震效果上也有一定的差异。这种差异从客观上来说有一定的多元化特征。需要考虑材料本身的性能以及钢结构建筑的整体高度。另外，钢结构类型的选择还需要结合具体的抗震等级的要求进行合理选择。确保钢结构的选择与抗震等级相符合。施工建设中，钢结构原材料和实体结构的合理选择也能够促使整体地施工建设在状态和稳定性上得到更进一步的提升。对于工程项目的建设推进来讲，这是容易产生非常直接的实际影响的重要方面。

结束语

综上所述，和传统的建筑结构相比，钢结构自身具有较强稳定性和抗震性能，在很多现代建筑中有着广泛的应用，在实际的建筑钢结构施工过程中，为最大限度提升建筑工程项目施工质量，一定要充分做好建筑钢结构全过程质量控制工作，以此来推动建筑行业高质量发展。

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