現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設計要點

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［摘要］近幾年以來，城市化進程越來越快，建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展，各式各樣的建筑物如雨后春筍般涌現(xiàn)。隨著人們生活水平的提升，對建筑的實用性和安全性要求也越來越高。在現(xiàn)代建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)設計具有一定的優(yōu)越性，其應用在建筑中的范圍也越來越廣。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，探討了建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設計的應用情況，且分析了其未來的發(fā)展趨勢。

［關(guān)鍵詞］鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設計；加固；設計要點

進入21世紀后，我國的工業(yè)發(fā)展速度越來越快，工業(yè)的發(fā)展需要大量的廠房，對建筑行業(yè)提出了更高的要求。在現(xiàn)代建筑中，鋼結(jié)構(gòu)建筑形式得到人們的認可和推崇，被應用于社會各行各業(yè)的發(fā)展領(lǐng)悟中。對比磚石結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有其自身優(yōu)勢，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在力學性能和材料的性能等方面。基于當前鋼結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展情況，鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅僅是一類結(jié)構(gòu)工具，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘活愔薪椋谔囟ǖ男阅芟禂?shù)下，能夠在建筑中發(fā)揮獨特的功能，保證建筑的質(zhì)量。所以，在建筑工程中，強化鋼結(jié)構(gòu)設計具有至關(guān)重要的作用。

1鋼結(jié)構(gòu)設計概論

一般而言，從經(jīng)濟性和物理性方面判斷鋼結(jié)構(gòu)設計：針對物理特性，為了有效確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量，必須提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的物理承受力，綜合考慮分布特征、體系特點和荷載性質(zhì)等情況；針對經(jīng)濟方面，在建筑施工過程中，可以大大的節(jié)約施工成本。總體而言，在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，不僅僅要確保剛度的均勻程度以及力學模型的清晰度，還要確保柱間扛側(cè)支撐的分布均勻。在建材市場中，鋼結(jié)構(gòu)占據(jù)著很大的比例，受到施工單位的青睞，主要是因為：（1）其他的鋼筋材料與鋼材不同，鋼材的可塑性非常強，一般不會由于載重問題而出現(xiàn)折斷的情況，在受到外來作用力時，鋼材內(nèi)部會合理的平衡與分配外來作用力。（2）鋼材質(zhì)地均勻。基于特定的應力，鋼結(jié)構(gòu)因為受力作用，產(chǎn)生的實際彈性與力學計算中的理想數(shù)據(jù)比較接近，材質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都相當穩(wěn)定。（3）鋼材的強度相對較大。與一般建筑材料比較，鋼材的強度很大，抗震性能良好，具體抗震等級如下表所示。除此之外，鋼材的體積很小，在實際施工過程中，可使用的面積比較大。鋼材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較緊密，而自身的重量較小，一旦遇到突發(fā)自然災害，可以有效減輕建筑物的重量，降低整個工程的造價水平。

2現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1相關(guān)專業(yè)人員的知識欠缺。眾所周知，我國對鋼結(jié)構(gòu)建筑的研究比較晚，和西方發(fā)達國家具有一定的差距。鋼結(jié)構(gòu)設計理念傳入我國后，發(fā)展的速度非常快，目前已經(jīng)具有一定的規(guī)模，然而由于其傳入我國的時間比較短，因此尚未構(gòu)建一套完善的行業(yè)知識體系。在鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)內(nèi)，缺少實際施工經(jīng)驗，技術(shù)人員沒有設計出科學、合理的施工方案。在實際施工過程中，施工人員沒有精準的把握建筑市場行情，阻礙了后續(xù)施工的順利進行。由于技術(shù)人員沒有充分的調(diào)查和掌握建筑市場，無法保證建成的鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量。2.2鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范化和標準化問題。在我國建筑體系內(nèi)，尚未形成相對全面、穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)標準。在鋼結(jié)構(gòu)體系使用過程中，由于企業(yè)差異與地域性差異的存在，導致很難使用建立的規(guī)范化和標準化的結(jié)構(gòu)體系。除此之外，由于有些強制性的行業(yè)行文導致鋼結(jié)構(gòu)體系的使用比較勉強。在使用鋼結(jié)構(gòu)時，沒有嚴格的遵守相關(guān)的技術(shù)標準，致使目前的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展體系比較混亂。

3現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設計要遵循的原則

3.1控制建筑的高度。在設計鋼結(jié)構(gòu)建筑物時，對建筑物的高度有明確的要求，通常要控制建筑物高低于35m。一旦修建的建筑物過高，在地震來臨時，鋼結(jié)構(gòu)建筑就容易受損，出現(xiàn)人員傷亡的狀況。3.2體現(xiàn)出計算和構(gòu)造的一致性。在設計鋼結(jié)構(gòu)建筑時，實際構(gòu)造和計算數(shù)據(jù)要保持一致，基于建筑物的受力結(jié)構(gòu)和載荷特點，對其進行綜合分析。在施工過程中，尤其要重點設計鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保鋼結(jié)構(gòu)各方面性能都符合建筑的基本要求。3.3保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的整個設計過程中，穩(wěn)定性是必須重點考慮的因素，無論采取何種設計方法，都必須將穩(wěn)定性設計擺在首要位置。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，如若構(gòu)件出現(xiàn)了穩(wěn)定性問題，不僅僅會造成安全隱患，甚至還會造成嚴重的人員傷亡事故。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計過程中，必須努力提升設計人員的安全意識，采取科學、合理的設計方式，設計出更多優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品。近幾年來，由于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題產(chǎn)生的安全事故有很多，出現(xiàn)這些問題的原因主要是沒有重視鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性設計。3.4明確構(gòu)件受力情況。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計過程中，設計師必須明確構(gòu)件上外力作用狀況，確定作用點到基礎(chǔ)的傳遞過程與傳遞路徑中產(chǎn)生的力效應，在具體設計過程中，要綜合考慮構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)與分工工作。

4現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設計要點分析

在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計過程中，設計的程序比較復雜，需要設計者具有實際的施工經(jīng)驗，熟練掌握設計的關(guān)鍵點，保證鋼結(jié)構(gòu)設計符合相關(guān)的技術(shù)要求。所以，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計過程中，要把握好各個設計要點，提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量。4.1科學選擇鋼材及焊縫質(zhì)量。在設計鋼結(jié)構(gòu)建筑時，要注重選擇質(zhì)量好的鋼材，選取適宜的焊縫等級，在正式施工開始前，必須制定科學、合理的設計方案，明確設計方案中焊縫質(zhì)量和鋼材質(zhì)量的具體要求，保證選取合適的鋼材。在選擇鋼材時，要選取那些屈服強度好、抗拉伸能力強的鋼材，滿足施工的具體要求，在處理焊縫時，也要明確施工的技術(shù)標準，選取高質(zhì)量的的焊縫技術(shù)，確保施工質(zhì)量。4.2重視鋼結(jié)構(gòu)的選型工作。在設計鋼結(jié)構(gòu)時，必須重點關(guān)注結(jié)構(gòu)選型，其對施工目標與設計方案的實現(xiàn)具有直接影響。在結(jié)構(gòu)選型過程中，必須設計具體的方案，基于整體的結(jié)構(gòu)體系，充分考慮力學關(guān)系等，選取最適宜的結(jié)構(gòu)選型，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性。4.3重視鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設計中，構(gòu)件設計是設計重點，要確保鋼材的合理性，基于施工的技術(shù)標準，選擇合適的材料，為了使施工順利進行，在設計鋼結(jié)構(gòu)主體部分時，通常選取一種材質(zhì)的材料。除此之外，為了節(jié)約施工成本，也可以綜合選擇施工材料，只要施工材料符合相關(guān)的技術(shù)標準就行。在選擇材料時，必須保證鋼材的強度大于Q345的標準。現(xiàn)階段，在施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)設計軟件的功能得到優(yōu)化和升級，可以對截面進行處理和驗算，整體優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)截面，對設計過程進行了簡化處理，因此，設計人員只需要在軟件處理的基礎(chǔ)上進行微調(diào)就行。4.4重視結(jié)構(gòu)布局的科學性。在實際施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)設計的重點是結(jié)構(gòu)布局的合理性。通常情況下，施工方案、施工工藝和施工技術(shù)會影響結(jié)構(gòu)布置。在施工時，相關(guān)的設計人員必須依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的具體要求和設計方案，對結(jié)構(gòu)布置的施工方式進行調(diào)整和優(yōu)化，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性。4.5重視做好建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐防火涂裝。在鋼結(jié)構(gòu)防腐防火涂裝施工時，目的是提升鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑具有防火性，抵抗火災的干擾。在實際施工設計中，一般先涂抹防腐材料，然后在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防火材料，通常融合防火相關(guān)涂料與防火底漆、面漆、中間漆中的關(guān)鍵成分，避免防火涂料之間發(fā)生化學反應。在涂裝具體的防火涂料時，必須先使用機械除銹，清理鋼材的表面，避免灰層、油污等現(xiàn)象的出現(xiàn)。4.6重視做好鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的施工設計。為了保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性與穩(wěn)定性，必須加強對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的施工管理，設立出科學、合理的節(jié)點，綜合考慮整體鋼結(jié)構(gòu)施工的需求以及設計涉及的所有因素，制定一套合理的結(jié)構(gòu)方案，設計出穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)建筑。在設計鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點時，必須參照具體的施工設計標準，選取合理的節(jié)點位置，掌握正確的施工方式，保證節(jié)點的設計符合相應的工程技術(shù)標準，提升整個鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性與穩(wěn)定性。

5結(jié)語

總而言之，在我國建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)由于具有良好的特性，受到人們的認可和推崇。在建筑設計，科學、合理的使用鋼結(jié)構(gòu)材料，可以有效的降低施工成本、縮短建筑周期，提升建筑的抗震能力和環(huán)保水平，符合國家關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的基本要求，提升了建筑整體的可靠性和安全性，實現(xiàn)建筑企業(yè)的快速發(fā)展和進步。在今后建筑行業(yè)的發(fā)展過程中，鋼結(jié)構(gòu)建筑將會占據(jù)大量市場份額，為了推動我國城市化進程，必須大力推動鋼結(jié)構(gòu)建筑的應用。

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作者:潘虹曉 單位:桂林市建筑設計研究院