鋼框架結構設計要點分析

李 爽

（新地能源工程技術有限公司，河北 石家莊 050000）

1 鋼框架結構設計概述

鋼框架結構是縱向和橫向由多榀框架構成的結構，根據工程情況可采用無支撐框和支撐框架。無支撐框架主要利用節點和構件的承載能力抵抗荷載，支撐框架是利用框架和支撐組成的體系來抵抗荷載。設計人員應采取單向或雙向的結構布置，通過分析計算判斷其是否滿足承載力和變形的要求，并且應滿足相應構造措施確保實現工程的使用需求。

2 鋼框架結構設計方法要點

2.1 鋼框架結構體系設計

通常來說，設計人員在進行鋼框架結構設計時，需要對《建筑抗震設計規范》中的要求予以遵從。此外，在《建筑抗震設計規范》中，其對鋼材伸長率、屈服強度以及抗拉強度等有著嚴格的規定，例如，鋼材伸長率不小于20%，抗拉強度與屈服強度的實際測量值不大于0.85，設計人員必須要遵從這些要求，確保所設計的建筑工程可以滿足今后使用要求。然而，在美國體系的規范中，其中的要求與我國標準存在一些矛盾的地方。另外，在鋼框架結構設計時，設計人員要詳盡掌握我國相關標準或者規范，并要準確的計算出鋼框架結構穩定承載力，明確穩定承載能力控制指標，保證鋼框架結構設計滿足使用要求。

2.2 鋼框架結構構件設計

鋼柱的截面可采用H 形、箱型、十字形、圓形，鋼梁的截面多數情況可采用H 形，當受到梁高限值或梁承擔的扭矩較大時可采用箱型截面。

1） 鋼構件承載力設計，現階段，在我國發布并實施的相關設計規范中，其通過經驗式的指導來對鋼框架結構件局部穩定進行設計。對于受壓、受彎構件來說，為了提升其使用安全程度，設計人員可通過增加構件穩定系數來實現，同時也可確保構件承載力滿足鋼框架結構工程今后使用要求。

2） 鋼構件變形設計，在相關設計規范中，其對鋼構件的變形性能有著嚴格要求，即：①為了保證結構使用的可靠性與安全性，提升鋼框架結構的美觀程度，設計人員在進行鋼框架結構設計時，必須要對其中構件的變形程度規定相應的限值。通常來說，在相關設計規范的，設計人員可清楚的知曉結構、構件變形的容許值。此外，如果存在特殊要求，設計人員可對進行適度的調整，但是調整不得影響構件或結構的安全以及使用。②在對構件或者結構的變形進行計算時，設計人員可忽視緊固件連接孔所引發的截面削弱。③為了實現改善使用條件與外觀的目的，設計人員可根據實際要求將橫向受力構件進行預先起拱，通常為恒載標準值與1/2 活載標準值之和所產生的撓度值，同時對活載作用下變形限值作了規定。

2.3 鋼節點的設計

鋼節點的設計關系到了鋼結構的安全，并影響道了結構的受力情況。但是因為鋼結構節點區域受力情況較為復雜，且要求較高，所以必須要予以充分重視。對于鋼結構鏈接節點可以使用焊接、高強度螺栓連接或是混合使用焊接與高強度螺栓的方法來進行連接。焊接主要是在結合部位使用高溫融合需要連接的鋼板。焊接連接的方式具有便捷、靈活、構造簡單等優點，不過在實際焊接過程中容易出現殘余應力與殘余變形，進而影響到受壓構件的整體穩定和局部。對于框架結構的梁柱連接主要采用剛性連接，可采用全焊接、栓焊連接和全栓接的形式，柱腳可采用外露式、外包式、埋入式和插入式。抗震設計中應保證節點的極限承載力應大于相連梁的塑性承載力，柱腳的極限受彎承載力應大于相連梁的塑性承載力，并且應滿足強柱弱梁和強剪弱彎的設計要求。在進行鋼節點性能設計時，設計人員要對以下內容予以重點關注，即：1） 以鋼節點變形能力設計為基礎，設計人員要細致的分析荷載、應變與位移之間的關系。同時，鋼節點延性性能可通過合理的數據分析來予以確定。此外，在鋼節點性能設計過程中，為了保證設計質量，設計人員要確保變形值與屈服變形值之間的比例系數不小于1.2，避免因鋼材質量不達標而引發相應的問題。需要注意的是，在鋼節點變形能力設計過程中，設計人員要保證彈塑性變形值在標準要求的范圍內，承載力變形值同樣也要滿足標準要求，方可確保鋼框架結構的使用始終處于最佳狀態。2） 在鋼節點設計過程中，設計人員要對承載力的設計予以重點關注。所以，在開展設計工作時，設計人員需要對荷載與應變關系分析方法有著詳盡的掌握，并可進行靈活的運用，從而更加準確的確定荷載值的大小，確保鋼框架結構節設計實現可以有序開展。

2.4 鋼框架結構的防銹與防火

防銹設計在鋼框架結構設計中是極為重要一個環節，所以在設計過程必須要科學選擇鋼材的除銹等級與方式、涂料和涂裝要求、施工質量檢驗要等。通常情況下，在使用建筑結構時是無法承重構件，因此需要合理提升除銹等級。在進行防火設計時其內容需要含括結構耐火等級、耐火時限、防火涂料厚度、材料等內容。在實際設計過程中需要確定具體防火涂料是采用厚涂型還是薄涂型，還有確定具體的構造做法。

3 結語

由此可見，隨著我國經濟發展速度的逐漸加快，越來越多的鋼框架結構工程拔地而起，為了保證鋼框架結構工程的使用質量，特別是鋼框架結構工程的使用質量，設計人員除了要努力提升自身綜合素質外，還應切實的加大對于基于性能的鋼框架結構設計的研究力度，努力提高鋼框架結構工程的設計質量，確保鋼框架結構設計可以符合業主的要求，保證鋼框架結構的使用始終處于最佳性能，為進一步加快我國鋼框架結構工程的發展增添新的動能，對全面提升我國鋼框架結構工程的設計水平有著重要意義。