钢结构设计步骤及注意事项

钢结构设计步骤及注意事项

蔡长明

云南汇邦设计（院）有限公司

摘要：这些年来，钢结构在建筑工程中广泛推行，在一定程度上提升工程安装的效率，进一步促进施工规范化、科学化。然而在实际应用期间，还是存在着因钢结构工程设计不规范，引起钢结构工程缺乏足够的稳定性，这对人们的生命安全造成极大威胁。为了提高建筑钢结构的质量水平和安全稳定性，就要在钢结构施工设计期间，结合相关的制度准则展开合理设计，并提前制定设计方案，为人们提供更稳当安全的钢结构建筑。

关键词：建筑；钢结构工程；设计；注意事项

前言

当前，在计算机技术的更新进步下，结构分析水平有了较大程度的改善，为优化和改进结构分析设计方法，提供了重要的参考条件，钢结构设计在建筑领域备受青睐，受到各界关注，它的发展就是为了不断满足建筑物大跨度的要求，弥补钢筋混凝土结构的缺陷。钢结构特点，与钢筋混凝土比较来说，重量要小30%~50%，在一定程度上减少人力、财力的投入；从灵活性分析，钢结构适应性强，能满足各种建筑要求，避免空间浪费；经济学角度分析，对钢结构的利用，运输快捷高效，缩短时间，并且投资回报高，经济价值高。接下来，我们来深入分析，如何更合理的展开钢结构设计：

一、建筑钢结构设计

建筑钢结构一般的组成要素是网架结构或管桁架结构，抑或是由组合式钢架结构形成，既具有着造型独特的外表，还能在一定程度上提升建筑的广阔空间体量，是当前我国建筑普遍使用的建筑结构之一。

1.1钢结构的详图设计

因建筑钢结构的施工建设，最关键的就是要有钢结构的计划图来操作，所以为确保建筑钢结构工程的整体质量，要加强对钢结构的施工图设计工作。为了确保施工图设计水平，要求设计人员全面把握钢结构的结构成分、运用的的焊接技术，并与技能丰富的设计人员加强交流，保证钢结构的施工设计能为工程整体施工质量提供可靠的依据。

1.2建筑钢结构工程的稳定性设计

完成好钢结构的施工设计图之后，要确保钢结构施工设计的稳定性。要满足这一要求，就要确保钢结构整体设计水平有一定水准，需要钢结构满足极高的刚度和强度要求，才能使得建筑钢结构工程有足够的稳定性保障。所以，在设计期间，要全面考虑建筑钢结构的刚强度及稳定系数，利用科学方法计算，如今运用较多的方法有折减系数法和临界压力求解法。在获取钢结构刚强度系数后，将其推行到建筑其他领域中，要确保在最优的平衡状体中进行，进而保证建筑钢结构工程更安全可靠。

1.3钢结构设计中不同软件对比

在社会的发展进步下，信息技术的广泛推行应用，越来越多的落实到建筑领域中的大跨度空间钢架结构。在对大跨度空间钢结构设计期间，可以充分结合设计和计算机技术。CAD是其中一种不可或缺的绘图工具，是大跨度空间结构绘图的关键设备，利用CAD可以开展三维建模，创建一个大跨度空间钢结构的三维实体模型，还能对钢管的节点有效改善，尺寸注明，文字解释等。利用计算机技术避免了以往的设计偏差性和不协调性，能在一定程度上增加设计工作的科学性和精确性。并且，因计算机的存储功能，通常是以电子版进行存储，对于存在的预算偏差，能够科学准确的对设计进行纠错和调整。

二、建筑工程钢结构设计方法

在建筑钢结构设计期间，运用的方法多种多样，我们以下来分析常用的几种：

2.1塑性设计法

若是建筑物的结构组成塑性强、强度大，且要超过标准荷载乘以安全系数的数值时，对于构件内力研究期间，一般会运用塑性设计法。该方法优势在于，其结构进入到塑性后，可以对内力重新布局，然而要明确的是，其结构和构件要求有充分的延性，另外在设计期间要按照实际需求，控制好翼缘及截面腹板的比例大小。

2.2容许应力法

容许应力法，在设计期间要把握相应的原则，通常来说，规定其结构计算应力要比预期要求的容许应力要小。在分析结构构件应力期间，务必要根据规定的标准荷载展开设计，通常是以一阶弹性理论实现，最终以一个减去材料并高于1的安全系数的极限应力或者屈服应力得到。这种设计方法尚不完善，需要在实践过程中不断改进，并适当选择。

2.3极限状态法

极限状态法的兴起，可以弥补以上两种方法的不足，提高设计质量水平。极限状态法，一般利用荷载分项系数和抗力替代单一安全系数。在荷载压力下，结构可在某一阶段内达到两种极限状态，也就是正常情况下的极限状态及承载范围的极限状态。后者针对于结构稳定安全，通常是结构因断裂、变形导致的结构破坏。极限状态是如今在建筑钢结构设计普遍推行的一种设计方法，其对于提高设计质量有积极作用，可保障建筑钢结构安全可靠性。

三、结构设计范畴

轻型钢结构设计的基本要求就是，保证建筑的实用功能、安全稳定、持久抗压等。轻型钢结构通常是由网架结构、管桁架和组合结构等形成的。在现实的轻型钢结构建设期间，需要对其施工技术和施工重点深入研究，保证轻型钢结构的施工效率和安全。

1.一般结构部件，运用的钢材属于轻型H型钢，根据薄板焊接制成的型钢、冷弯薄壁型钢相关的轻型节能材料，其中由厚钢板支撑起的房屋结构不属于轻型钢结构。

2.建筑物的维护材质，通常是性能良好、材质轻薄的材料，如彩色压型钢板，所以，对于那些利用了嵌入式砌体、混凝土板墙这些刚性材质的结构体不属于轻型钢结构建筑。

3.建筑物高度及深度，要保持在跨度小于60米，高度小于30米的区间，不然，就属于大跨度钢结构或者高层钢结构。

4.建筑使用的起重设施要保持在：桥式吊车起重量不超过20t，悬挂吊车不超过3.0t。

四、建筑钢结构工程设计的注意事项

3.1建筑钢结构工程设计过程中的钢材选择

建筑钢结构设计期间，对钢材选择很关键，由于：（1）我国钢铁领域发展形势正猛，钢材类型多种，要从繁多的钢材中选择出满足某建筑工程要求的钢材是不太容易的；（2）如今钢结构建筑规模不断扩大，各种建筑物对钢结构的刚强度、变形度、抗压性等需求也各不相同。所以选择相应合理的钢材就很关键，反之就无法体现出钢结构建筑的实际效果。

3.2判断建筑钢结构的适用性

如今钢结构对于大跨度和大荷载的高层建筑较为适用，在高层建筑施工期间，要完成好建筑钢结构的承载力计算，通常要对钢结构的深入考察，保证其能够抗高温、便捷拆卸、抗震性强、密封严实等要求。所以在对钢结构工程安装前，要对工程附近地质实施全面勘测，记录真实明确的勘查信息，要全面考虑钢结构的实际荷载性，确认钢结构是否符合要求。

3.3加强对建筑钢结构受力体系以及细部节点的设计

在决定建筑钢结构相关的设计方案后，要充分考虑钢结构的受力体系及细部节点的科学分析计算。从钢结构受力体系设计来说，如今有很多钢结构都运用的是杆系结构，钢材要满足强度高、截面小的要求。所以其设计，主要是确保构件节点间的衔接良好。另外对于钢结构建筑细节部分而言，钢结构设计要足够认真，对节点科学设计。

五、结束语

由于城市化的不断发展，很多高层建筑应运而生，因各种建筑性能及特点存在差异，因此，高层建筑的结构特征及布局情况千差万别。为了满足这种结构形式的变化过度，建筑钢结构随之出现，广受建筑领域青睐，其对改善高层建筑结构在竖向不协调的问题有重要作用。所以，我们要加强对高层建筑钢结构设计，完善其不足之处，不断优化改进其设计缺陷，进而提高钢结构建筑的整体质量水平。

参考文献：

[1]邢立涛.浅谈钢结构设计中的稳定性分析[J].科技传播，2010（16）.

[2]常凤杰.钢结构设计简单步骤与设计思路[J].黑龙江科技信息，2011（2）.

[3]张展飞.建筑钢结构工程设计及质量安全策略分析[J].建筑工程技术与设计，2015（15）.