建筑結構設計中鋼結構設計的重要性與策略探討

楊奉輝+李佳+顧麗娟

摘 要：伴隨著我國城市化進程的加快，人民群眾對建筑項目的需求越來越大，推動了我國建筑行業的飛速發展。建筑結構設計作為建筑項目施工管理的關鍵組成，其中鋼結構設計的專業水平會直接影響建筑主體結構的穩定性。進而影響整個建筑的質量。當前，鋼結構在建筑行業的應用非常廣泛，這是由于它強度高、制作相對簡單、工期短等優勢，但由于鋼結構設計的過程中仍有很多不足，需要不斷的改進、完善鋼結構設計。本文從鋼結構設計的重要性著手，分析了目前鋼結構設計中存在的問題，并探討了鋼結構設計的有效策略，以期能夠為鋼結構設計的優化提供一些參考與借鑒。

關鍵詞：建筑 結構設計 鋼結構設計 重要性 策略

1、建筑結構設計中鋼結構設計的重要性

建筑行業中，鋼結構指的是通過對鋼板進行焊接、熱軋、冷彎等加工使鋼板形成需要的鋼型。鋼結構可以分為輕鋼、重鋼兩種類型，輕鋼自重與占用的面積都比較小，廣泛應用于跨度小的建筑項目中；重鋼的自重比輕鋼肯定要重，但與鋼筋混凝土比，優勢還是很明顯的，廣泛應用于跨度較大的建筑物中。

建筑結構設計的重要組成之一就是鋼結構設計。鋼結構設計包括將設計規劃：鋼結構設計藍圖變成實體：鋼結構產品的整個演變過程。鋼結構設計一方面影響著建筑物的整體質量，進而影響建筑業的發展；另一方面鋼結構設計還影響著現代鋼結構制造業的發展，所以鋼結構設計至關重要。從建筑結構設計性質的角度分析的話，鋼結構設計的過程除了對幾何成分有很高的要求外，還對專業技術水平有一定的要求，所以進行鋼結構設計的設計人員專業技能、工作經驗各方面的綜合素質都必須好。鋼結構設計的難度很大，在進行鋼結構的設計時，設計人員必須嚴格按照設計規劃進行，結合建筑項目的施工性質與工程圖紙，準確把握鋼結構設計的要點，在自己的腦海中形成清晰的立體結構并通過設計圖展現出來，保證鋼結構設計的質量。

鋼結構設計的關聯性很大，必須重視各個環節以及構件的設計質量，否則一個設計環節出現差錯就會在很大程度上影響構件的安裝質量，進而影響建筑工程后期施工的質量，出現安全事故。鋼結構設計過程中設計師必須嚴格遵守相關的設計規范與原則，充分了解掌握設計對構造、結構受力特點等方面的要求，在滿足國家的規定標準前提下合理設計。同時，還要結合建筑工程的施工訴求，對鋼結構的關鍵部位進行設計優化，提高建筑結構設計中鋼結構設計的質量，這樣就能保證建筑項目的施工順利進行、建筑物的質量，以提高建筑企業在市場的競爭力。

2、鋼結構在設計上的問題

鋼結構設計的前期工作主要有結構分析、結構評估、結構判斷這些內容。在鋼結構設計前期，設計人員一定要充分了解企業提供的資料，根據這些資料判斷建筑結構設計有沒有必要使用鋼結構，接著，設計人員要建立力學模型，并對鋼結構的各項參數進行評估。鋼結構設計的前期最重要的工作是設計人員評估鋼結構有沒有達到施工的要求，同時要復查重要的參數。而在我國現階段的鋼結構建筑的設計之中，設計人員對鋼結構的特點顯然并沒有太深的了解。在進行設計時，鋼結構建筑的設計內容相對較為繁瑣，既要針對建筑內部的鋼結構節點進行受力上的分析，又要對鋼結構建筑的外觀和內部的稱重結構進行設計，相關設計的難度較高，因此影響了建筑的成功設計。此外，部分的建筑設計部門缺乏對鋼結構建筑的設計經驗，因此在設計時套用磚石結構的設計經驗，會對鋼結構建筑的穩定和安全造成很大的影響。二設計市場之中沒有相關法律進行責任和法律上的規定，一旦設計通過招標，就可能給建筑的結構安全帶來威脅。

除了設計時，設計人員可能對建筑結構的設計出現問題之外，對建筑外觀的設計師在國內市場也是很少的，鋼結構建筑在設計時首先要考慮的是建筑的外觀和帶來的經濟效益。我國的設計師在針對鋼結構建筑進行設計時往往會參考大量的國外建筑的范例，國外的鋼結構建筑往往對于建筑的經濟效益的考慮不多，盲目學習國外的建筑風格和設計，有可能會損害國家和建設部門的經濟利益。

同時，建筑項目的設計一般通過外包來完成。承接單位和設計單位的分包，在很大程度上降低了設計的深度，甚至有些設計方案不能滿足原設計的要求，例如柱腳設計的錯誤。埋入式、外包式、外露式是柱腳設計的主要類型，外露式主要在民宅中應用，底板的彈性和塑性變形決定了柱腳的剛度，所以底板出現變形就會造成鋼結構的變形，設計人員如果不充分考慮這些問題，不進行內力分析，預留位移角限度值，一旦出現地震災害時，就很容易破壞柱腳節點，損壞建筑物。

3、設計措施

3.1 構件設計

鋼結構設計規范要求承重結構鋼材必須具備相應水平的伸長率、抗拉強度、屈服點以及硫、磷、碳等物質含量應確保不低于標準水平；承受動力載荷結構與關鍵性的受拉及受彎焊接結構必須具備在常溫或負溫條件下沖擊韌性的有效保障。在利用軟件檢驗構建截面之時，預估截面不符合要求之時，擴大截面必須分成兩類狀況予以區別考慮。若強度不足，一般會采取擴大截面板件厚度的方式，若抗彎性能不合格則應擴大翼緣厚度，若抗剪強度不合格時則應擴大腹板厚度；若變形量已超出限定范圍，則應適當擴大截面高度。

3.2 節點設計

在鋼結構的節點設計方面，關鍵是梁和梁連接的各個節點，次梁以及主梁的連接節點，柱和柱拼接處的連接節點，梁和柱以及支撐與柱腳等方面的連節點設計。連接方式的不同對于結構將會產生直接性的影響，如部分剛接節點盡管可有效承受彎矩，然而卻會導致明顯的轉動情況出現，與結構分析假定相違背，也會致使實施工程變形超出計算結果。在構件當中的內力相對偏大之時，板件相對偏厚，應確保連接節點構造的合理性，防止應用時較易產生大約束應力以及層狀撕裂的連接方式，確保結構能夠具備較好的延性特點，更加便于制造與安裝。

3.3 圖紙編制

鋼結構的圖紙編制工作主要包括設計圖與施工詳圖兩步驟，設計圖是由設計方提供，而施工詳圖則是由鋼結構生產企業依據設計圖來進行編制。

3.3.1設計圖：為鋼結構材料生產企業提供編制施工詳圖的關鍵內容。其內容與深度應確保完整但應避免過度冗余。在設計之時，結合設計需求、荷載資料、材料材質、技術數據、設計需求、結構布置、結構節點等方面均應標識清楚，以便于施工詳圖的編制能夠順利實施，同時還可將真實的設計意圖充分的體現出來，對于所需應用到的各項材料應標識清楚。

3.3.2施工詳圖：也被稱之為加工圖亦或是放樣圖。其深度必須要確保可完全符合于車間的直接制造與加工。不完全一致的構件黨員應當獨立繪制圖紙，同時附上相應的材料需求表。

結語

現代化進程的加快對建筑工程設計的要求要來越高，而通過上述分析，可以了解到鋼結構的設計時建筑結構設計的重要組成部分，而且能夠顯著影響建筑項目的質量。所以鋼結構設計時一定要科學合理的應用鋼材料，在進行鋼設計時綜合考慮強度、剛度、穩定持久性，滿足建筑物的安全使用要求；此外還要結合設計的訴求，注意美觀并盡量節約鋼材料的用量，縮短制造時間，降低成本；完善鋼結構設計，促進建筑業的持續發展。

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