淺談建筑鋼結構設計

肖玉東

摘要：隨著全球經濟的快速發展，城市化建設也不斷創新。在當前的城市建設中，在鋼結構為主的建筑已逐漸成為建筑行業最熱的設計。建筑鋼結構設計，在相應的鋼結構的設計應用和穩定性分析，本文簡單的分析了鋼結構大廈的穩定性設計，鋼結構建筑穩定特點，重點論述了鋼結構建筑的設計要點。

關鍵詞：鋼結構 穩定性 鋼結構設計

目前，我國社會在不斷的發展壯大，建筑業水平的不斷提高，建筑行業自身具有著大跨度、大面積、低消耗、短施工期、建筑施工和易于安裝、環保、回收、建筑等優點，在建筑物造型方面又具有美觀簡潔等優點的鋼結構建筑已成為建筑行業中耀眼的“明星”，已廣泛應用于倉庫、工業廠房、博物館等民用和工業建筑。

一、鋼結構建筑的設計要點

1.鋼材等級的選擇

鋼結構建筑的鋼結構原材料應滿足屈服強度、抗拉強度、伸長率、彎曲試驗、冷拉拔、硫和磷的含量是基本保證；此外，對于焊接結構，還應具有合格的含碳量。對于地震帶的鋼結構房屋，除上述要求外，還具有良好的>中擊韌性，按照抗震設計規范的有關規定，詳細的規定了鋼材的各項物理和力學指標。

2.樓面結構設計

樓面結構設計是鋼結構設計中的重要內容之一，鋼結構建筑房屋和混凝土結構住宅非常大的變形縫，如鋼框架結構房屋溫度可調線圈長度120m，與混凝土結構住宅55m，混合混凝土蓋鋼框架結構房屋，為了防止在地板的裂縫，在正常的情況下，仍采用混凝土結構住宅需要設置變形縫。當遇到設置后澆帶的時候，或當混凝土的溫度變化減小或收縮時，才可以增加伸縮縫的長度。壓型鋼一混凝土組合樓板設計，除了鋼梁焊接螺柱外，還要保證混凝土和異形鋼板連接良好，為了做到這些要采取有效的措施，主要是：壓力板焊接橫向鋼筋；壓型鋼板的縱向波槽；壓力板壓痕，開小洞或沖成的不閉合孔眼等于混凝土共同工作，保護地板的完整性和強度。此外，還必須要事先聲明的是，壓型鋼板端部必須焊接栓釘。

3.地基結構設計

地基結構設計是建筑結構設計中的亮點，鋼結構設計也不例外，下面闡述下這方面的問題。基礎設計應根據工程、水文地質條件、荷載大小及分布、建筑形態及功能要求，考慮相鄰施工建筑的相應的施工條件等因素綜合考慮，選擇合理的基礎形式。砌體結構應根據剛性的基礎，如素混凝土條形基礎、毛石混凝土條形基礎，當基礎寬度大于2.5m，需要靈活的基礎使用，如鋼筋混凝土擴展基礎。

如果是多層框架結構，由于沒有地下室，并且它的負荷大，再加上地基的基礎差，為了提高地基的整體性，通常采用交叉梁條基。如果做到了上述條件仍無法滿足的基本要求，需要使用筏板基礎。當剪力墻結構和無地下室或地下室基礎時，同時又具有相應的良好的基礎，沒有防水要求，應采用交叉條形的基礎，當有防水要求時，可采用箱形基礎或筏板基礎。

4.網架結構設計

鋼結構往往是在網架結構中經常遇到的，設計人員通常分開設計并且計算將網架和下部結構。首先假定網格承載的剛度是無限的，這時支座剛度均相同，并且計算出相應的支撐反作用力，然后轉移到下部結構。實際上，下部結構通常是柱、梁或其他情況，不僅剛度較小，而且差異較大，而且計算假定剛度無限大且剛度相同相違背，計算出網架內力及支座反力與相應的實際情況會有較大的差異。

這是因為超靜結構的網架內力和反應力的分布和剛度的大小有關聯，對網格的計算量和下部的計算結果會產生較大的誤差。但之所以沒有出現建筑事故，其原因是鋼網架結構是高次超靜定結構，鋼結構也是非常理想彈塑性材料，個別構件超載時會發生塑性內力重分布，不會引起桿或斷裂失效，但我認為，不能夠片面的認為，就是因為沒有出現相應的建筑事故，這種在設計網架結構時，網架和下部結構分開計算就是正確的，這種認為實際上是嚴重的違背了實際結構中的實際受力，與相應的實際結構嚴重不符。

二、鋼結構建筑設計過程

1.收集相關的資料：在鋼結構建筑設計的過程中，前期施工準備工作，首先，收集相關信息的鋼結構的建筑，包括建筑工地周圍的環境信息，鋼結構施工的相關標準和規范等。例如：我國目前發布的《鋼結構設計規范》實施的要求。其次，分析了鋼結構大廈的設計方法和做法，根據一些優秀的結構設計經驗，設計出最適合該項目的設計方案。

2.研究并確定結構體系：該系統主要是確定的兩個方面的考慮：系統的縱向結構和橫向結構。縱向系統，主要由相關的材料組成，如：車梁、桁架或制動梁、支架、墻梁、壓力框等。柱網，根據建筑的要求，需要對建筑的美觀方面的設計要求進行設計。經濟跨度和柱間距等方面的設計還包括考慮跨度、制造和安裝成本。橫向系統，要考慮建筑使用的綜合要求，結構應力要求、剛度要求、材料選擇等具體情況確定。

三、鋼結構建筑穩定性設計

鋼結構建筑的穩定，在設計各種類型的鋼結構建筑中，會因為鋼結構的不穩定，在施工中造成安全事故更為常見。為了減少事故的發生，提高鋼結構設計的穩定性，保證施工項目的安全和質量，我們要積極的對鋼結構的穩定性進行了詳細的研究。

鋼結構失穩，和強度較小的剛度都會在一定程度上對鋼結構造成破壞，但穩定性和強度是不一樣的。穩定性是變形，材料的組成部分由內部結構的抵抗力和外部荷載不穩定，關鍵是要找出不穩定的平衡狀態，防止變形的快速增長而導致破壞。

綜上所述，鋼結構具有強度高、工業化程度高的優點，在城市建設和工業建設中得到廣泛應用。鋼結構的廣泛應用和發展，為提高城市建設水平打下了堅實的基礎。在鋼結構建筑的設計中，應重點考慮鋼結構材料的優缺點、鋼結構的特點、結構的局部穩定性、整體穩定性和平面穩定性，克服鋼結構中存在的缺陷，對鋼結構的科學發展應用，有效地提高鋼結構建筑中鋼結構使用的開發。