建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計及其注意事項淺析

宛敏忠

鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有重要位置，作用巨大，其強度、穩(wěn)定性直接決定著建筑工程的整體質(zhì)量及使用安全。對此，在建筑工程建設(shè)過程中，建設(shè)企業(yè)也不斷優(yōu)化和創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)的實際方案，以此提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量和穩(wěn)定性。

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程;設(shè)計;注意事項

隨著社會的發(fā)展，時代的進步，高層建筑規(guī)模及數(shù)量日漸增多，緩解了城市可開發(fā)土地資源短缺的狀況。因為高層建筑本身體重較大，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載負(fù)荷能力有了較高的要求。利用鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，可有效提升施工效率，降低成本，提高工程整體效益。

磚混結(jié)構(gòu)的建筑工程很容易受溫差變化的影響，產(chǎn)生墻體裂縫質(zhì)量問題。不但會對建筑外墻的保溫、防水性和防寒性造成硬性，還會大大縮減建筑工程的使用年限。建筑鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)相比，在設(shè)計時，所用的剛才，具有較強的可塑性與韌性，具有分擔(dān)墻體承重的作用，可提高高層和超高層建筑物的使用壽命，增強康磊、抗震性能。受到外力作用后，柔性連接設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)不會發(fā)生脆裂，易于恢復(fù)和保持建筑原有的結(jié)構(gòu)形態(tài)，具有較好的抗裂抗震性能。

與木結(jié)構(gòu)設(shè)計和磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑工程相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的材料具有良好的耐腐蝕性、耐久性、安全性能以及良好的保冷性能。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用的鋼構(gòu)件通常由供應(yīng)商加工生產(chǎn)，運至施工現(xiàn)場進行組裝，具有操作簡單，機械化，提升施工進度的優(yōu)點。

建筑鋼結(jié)構(gòu)的模塊化的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使建筑產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，使建筑前期項目得以更好的完成，確保不同形狀、材料和制造方法的建筑構(gòu)件能夠互換通用。除此以外，鋼結(jié)構(gòu)早期工程，實現(xiàn)了材料安裝和加工一體化，極大的節(jié)省了成本，加快了施工進度，改善了房地產(chǎn)開發(fā)商資金周轉(zhuǎn)速度，促使建筑物提前投入使用。

此鋼結(jié)構(gòu)具有均勻性，接近各向同性均質(zhì)體，具備一定的有強度，較高的彈性模量。密度和強度之比，遠(yuǎn)低于混凝土與木材。在相同的應(yīng)力作用下，鋼結(jié)構(gòu)重量較小，可以做成大跨度、高度較高的柔性結(jié)構(gòu)形體。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)是形象構(gòu)成的重要因素。建筑物的形象取決于結(jié)構(gòu)的形狀、構(gòu)件和節(jié)點。將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和功能融于一體，使建筑更具功能性，最終進行后續(xù)設(shè)計，進而創(chuàng)造出技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的建筑鋼結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性和強度應(yīng)超于標(biāo)準(zhǔn)載荷的構(gòu)建與安全系數(shù)之積，分析內(nèi)力結(jié)構(gòu)構(gòu)建中，往往采用鋼塑性分析法，也可采用一階塑性分析法。允許結(jié)構(gòu)塑性后內(nèi)力重分布，是塑性設(shè)計方法的主要優(yōu)勢，然而，結(jié)構(gòu)和購進要具有一定的延展性。在設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格控制腹板與翼緣的比例。即便塑性設(shè)計方法考慮了非線性，可以作為有缺陷的許用應(yīng)力法，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然不能反映出構(gòu)件和材料的屈服擴展。

在鋼結(jié)構(gòu)開展作業(yè)時，容許應(yīng)力法的設(shè)計原則為：設(shè)計所規(guī)范的許用應(yīng)力要高于結(jié)構(gòu)所計算出來的應(yīng)力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算應(yīng)力應(yīng)符合規(guī)定要求，計算采用一階彈性理論，由去除材料，同時安全系數(shù)大于1的極限應(yīng)力或屈服應(yīng)力確定。

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中，極限狀態(tài)法設(shè)計，可以解決塑性設(shè)計法、許用應(yīng)力法的不足，此種方法是利用抗力來取代荷載分項系數(shù)。此前，極限狀態(tài)法被視為我國市面上常用的設(shè)計方法，受荷載作用，結(jié)構(gòu)可在規(guī)定時間范圍內(nèi)，達(dá)成正常使用和承載力極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)決定著結(jié)構(gòu)的安全，指構(gòu)件的塑性形變和因斷裂造成的結(jié)構(gòu)損傷。

設(shè)計人員需根據(jù)建筑工程實際施工情況及經(jīng)濟狀況，在做好地質(zhì)水文勘測和分析的前提下，合理使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，優(yōu)化和完善建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，科學(xué)計算鋼結(jié)構(gòu)破壞機理與力學(xué)關(guān)系，提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性。

在優(yōu)化建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震、抗裂性能設(shè)計中，設(shè)計人員要遵循簡單化、規(guī)整化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計理念，根據(jù)水文地質(zhì)勘查、周圍環(huán)境和施工現(xiàn)場等實際情況，依照有關(guān)資料，完善建筑基礎(chǔ)、屋架、面板和柱體之間的銜接設(shè)計方案，研究鋼結(jié)構(gòu)支撐形式和配置位置之間的相互作用關(guān)系，保證鋼結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)固性。

鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工設(shè)計中，斜梁和柱體的連接方式主要有三種，分別為端板豎放設(shè)計方法、端板斜放設(shè)計方法和端板橫放設(shè)計方法。

端板豎放設(shè)計方法：適合用于截面柱的建筑工程中。

端板斜放設(shè)計方法：適用于連接點彎矩大的建筑工程，可提高鋼結(jié)構(gòu)的抗彎性，便于螺栓施工。

端板橫放設(shè)計方法：具有分擔(dān)連接點承重壓力的作用。

在鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接設(shè)計過程中，端板的連接方式有兩種，外伸連接、平齊連接。其中端板外伸連接設(shè)計方法，節(jié)點數(shù)量多，可提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，鋼材的選取至關(guān)重要。

隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼材類型較多，從諸多的鋼材種類中，選擇出適合建筑工程施工的剛才具有一定的難度;

隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑類型的逐漸增多，不同的建筑對鋼結(jié)構(gòu)的疲勞應(yīng)力、強度和變形的要求也有所不同。因此，選擇合適的鋼材是非常重要的。如果選用的鋼材不合格，就不能有效地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑的作用。

現(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)主要被大跨度、形狀復(fù)雜和大荷載的高層建筑中使用。要求耐高溫，易拆卸，能承受大幅度振動，密封嚴(yán)密。所以，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計前，須對這些問題展開綜合性的分析，同時，還要考慮設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)是否符合施工要求。

明確建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計方案后，需對鋼結(jié)構(gòu)的受力體系和節(jié)點進行計算分析。

（1）從鋼結(jié)構(gòu)受力體系設(shè)計方面來看，目前，很多鋼結(jié)構(gòu)工程使用桿系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式，要求鋼材截面尺寸，并且強度大。在生產(chǎn)中，可在現(xiàn)場進行裝配，并且部件之間的約束很小。設(shè)計的關(guān)鍵是保障構(gòu)件節(jié)點之間連接的穩(wěn)定性;

（2）對于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程細(xì)部節(jié)點設(shè)計來說，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容詳細(xì)、復(fù)雜，所以有必要對節(jié)點展進行嚴(yán)格設(shè)計。

鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)在當(dāng)前的建筑鋼結(jié)構(gòu)施工體系當(dāng)中至關(guān)重要，焊接方法多種多樣，能夠提升焊接水平和焊接質(zhì)量。在實踐中，焊接方法很靈活，可以有效地保證其在混凝土連接過程中的強度和延性。在作業(yè)期間，溫度的上升會使焊接操作發(fā)生改變，影響鋼中晶體的排列和鋼材的脆性。為避免這樣的問題的發(fā)生，技術(shù)人員需按照圖紙設(shè)計要求，對各方面進行合理規(guī)劃。因此，在建設(shè)項目實施過程中，充分利用先進的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)，保證整個施工工作的質(zhì)量和有效性是非常重要的。

在當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)中，吊裝技術(shù)占有非常重要的地位，它將對混凝土施工質(zhì)量和鋼結(jié)構(gòu)的實際效果產(chǎn)生很大的影響。所以在施工前，技術(shù)人員要遵循起重技術(shù)原則，使管理工作有效進行。在首節(jié)鋼柱吊裝施工時，要在預(yù)設(shè)的填埋場相應(yīng)位置用地腳螺栓進行連接作業(yè)，嚴(yán)格遵守相關(guān)順序和相關(guān)原則，確保吊裝作業(yè)科學(xué)合理。進行吊裝工序操作時，首先要確認(rèn)吊裝作業(yè)的實際高度，根據(jù)施工現(xiàn)場的實時情況，進行有序調(diào)整。

在鋼結(jié)構(gòu)的實際施工中，應(yīng)充分利用螺栓連接技術(shù)，保證鋼結(jié)構(gòu)的實際施工質(zhì)量能達(dá)到預(yù)期的效果。因為螺栓的力學(xué)性能不同，必須根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，科學(xué)合理地選擇螺栓材料。安裝作業(yè)時，應(yīng)按螺栓緊固的有關(guān)要求進行，并執(zhí)行各項標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，建筑鋼構(gòu)工程的應(yīng)用越來越廣泛，不僅限于大跨度結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)，而且也應(yīng)用于高層建筑。鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用提高了鋼結(jié)構(gòu)的抗裂性和耐久性，拓寬了結(jié)構(gòu)空間。因此，有必要對其進行研究和分析。

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（Tongling Municipal Construction Co.， Ltd.， Tongling Anhui? 244000）

Steel structure occupies an important position in construction engineering and plays a huge role. Its strength and stability directly determine the overall quality and safety of construction engineering. In this regard， in the construction process of construction projects， construction companies also continue to optimize and innovate the actual plan of the steel structure to improve the design quality and stability of the steel structure.

Building steel structure engineering; design; matters needing attention