建筑鋼結構工程設計及其注意事項

文/初亮 沈陽恒信達鋼結構工程有限公司 遼寧沈陽 110000

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、建筑工程鋼結構設計方法

2.1 塑性設計法

當建筑物的結構構件塑性性質以及強度比標準荷載的構件乘以安全系數要高的時候，在構件的內力結構分析中通常就會采用塑性設計法。這一方法有一定的優點，主要表現在其結構進入到塑性之后能夠允許進行內力的重分布，但必須要注意，其結構和構件需要具有足夠的延性，并且要在設計過程中根據實際需求，嚴格限制翼緣以及截面腹板的比例尺寸。

2.2 容許應力法

容許應力法在設計應用的過程中也需要堅持一定的原則，具體來講，要求其結構計算應力需要比結構構件設計中規定的容許應力要小。在結構構件應力計算時，一定要按照規定的標準荷載進行設計，計算是以一階彈性理論得到的，是以一個去除材料并且大于1的安全系數的極限應力或者是屈服應力確定的。這一設計方法存在一定的缺陷，在應用過程中需要根據實際情況科學選擇。

2.3 極限狀態法

極限狀態法的出現，能夠有效解決上述兩種方法中存在的缺陷，更好的提升設計質量。極限狀態法采用荷載分項系數和抗力替代單一安全系數。在荷載作用之下，結構能夠在一定的周期內達到兩種極限的狀態，即正常使用狀態下的極限狀態以及承載能力極限狀態。后者所對應的是結構的安全性，主要指的是結構的斷裂、塑性變形等引起的結構破壞。極限狀態是當前建筑工程鋼結構設計中應用最為廣泛的設計方法，其能夠有效提升設計質量，確保建筑鋼結構的穩定性。

3、建筑鋼結構工程設計的注意事項

3.1 合理選擇鋼材

在建筑工程鋼結構設計過程中，選擇合理的鋼材有十分關鍵的作用。可以說，鋼材選擇這一任務既重要，又存在一定的難度。我國的鋼材種類眾多，要想從眾多的鋼材中選擇出最適合建筑物施工建設的鋼材難度較大，且當前建筑物的施工設計對于鋼材的要求也較高，不同建筑物對鋼結構強度、變形度以及疲勞應力等方面的要求也各不相同，所以選擇時也有一定的難度。因此，在設計時，為了能夠更好的發揮鋼結構的作用，一定要從實際出發，結合具體的施工要求科學選擇鋼材。在選擇鋼材時，還必須要科學判斷出其適用性。目前，建筑鋼結構的跨度以及荷載都比較大，主要是應用在體型較為復雜的高層建筑物或者是大型的建筑物中。因此，鋼材必須要滿足建筑物施工需求，能夠承受較高的溫度和振動，并且便于拆卸。這就要求設計之前設計者需要調查研究，并全面分析，充分考慮鋼結構的適用性，才能夠進行設計工作。

3.2 重點設計鋼結構的細節部分

建筑鋼結構細節部分的設計往往對整個結構的穩定性有重要的影響。因此，必須要注意對這方面的設計。這就要求設計人員在鋼結構的方案確定之后，必須要對鋼結構的受力體系以及細部節點進行具體計算，并要根據實際情況進行科學完善。對于鋼結構受力體系的設計來講，當前大多建筑物采用的是桿系結構，這一結構要求鋼材必須要具有較大的強度等級，且截面的尺寸要符合施工要求，在生產時能夠進行現場組裝，且構件之間的約束力較小。這就要求設計人員在設計的過程中一定要把握好設計重點，確保構件節點之間連接的穩定性。在設計細部節點時，一定要細致，因為細部節點的設計內容較為復雜，必須要嚴格設計，并要符合實際的施工需求。

3.3 提升鋼結構設計的穩定性

設計人員首先需要從結構的整體性對其穩定性進行分析，并要充分考慮鋼結構的整體剛度以及失穩程度。當前，設計時采用的是折減系數法以及臨界壓力求解的方法計算鋼結構的穩定性，一般情況下也用這兩種方法計算軸心壓桿的穩定性。因為建筑鋼結構內力將會受到柔性結構大變形量的影響，在計算彈性穩定性時，不僅需要考慮結構整體性特點，同時還需要充分考慮二階分析，設計人員不能忽視這一點。

結語：

在對建筑工程進行建設中，運用鋼結構工程進行設計，不僅能夠使得建筑工程具有更大的跨度空間，同時還存在著安裝便利、造價成本較低等優勢，因此使得其在建筑工程方面的應用越來越廣。隨著我國城市化進程的進一步發展，高層建筑的數量將會急劇增多，這就對鋼結構工程的設計提出了更高的要求。作為相關的設計人員，需要掌握鋼結構工程設計工作中的要點，從而保證我國的建筑鋼結構工程設計工作能夠做得更好，最終促進我國建筑行業更好的發展。