對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的步驟和認(rèn)識

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、塑性好、結(jié)構(gòu)可靠度高以及密封性好的特點(diǎn)，因此在高層住宅結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。因此，本文主要對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的步驟和認(rèn)識程度進(jìn)行深入探索，希望能夠給相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員提供一定的參考性建議和意見。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；步驟分析；鋼結(jié)構(gòu)認(rèn)識

建筑設(shè)計(jì)說到底也是藝術(shù)的一種，對建筑的美觀性以及實(shí)用性進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是為了滿足人們對于生活和生產(chǎn)環(huán)境的需求。而現(xiàn)如今，從國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀上來看，建筑業(yè)的地位越來越突出，同時(shí)也在不斷適應(yīng)社會發(fā)展的需要。為了完善建筑業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)了對新技術(shù)和新材料的利用率。鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程的發(fā)展中也處于優(yōu)勢地位，其施工操作相對較為簡單，而且可靠性突出。在各個(gè)建筑工程建設(shè)中都受到施工人員的高度青睞。

一、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的發(fā)展中應(yīng)用范圍較廣，而且歷史悠久。雖然在應(yīng)用的前期存在著一定的問題，但是從其發(fā)展現(xiàn)狀和以后的發(fā)展前景方面看，還是具有一定的潛力的。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，逐漸形成了自主設(shè)計(jì)以及自主加工和安裝的建設(shè)程序。而且鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)較為特殊的建筑中也得到了廣泛的應(yīng)用，諸如高層建筑或者是一些體育館，展覽館等。

二、設(shè)計(jì)步驟分析

鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中應(yīng)用范圍較廣，而且和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土機(jī)構(gòu)相比其強(qiáng)度相對較大。因此，這種結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)越性。主要體現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)的截面面積以及自重量都較小。但是這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的過程中也會存在著一定的問題。因此，需要對其設(shè)計(jì)步驟以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行簡要分析，其中包括結(jié)構(gòu)的選型計(jì)算、判斷、圖紙等等。

（一）鋼結(jié)構(gòu)選型布置。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工之前，需要對鋼結(jié)構(gòu)的類型加強(qiáng)重視，也就是做好選型工作。其中較為常用的可供選擇的結(jié)構(gòu)主要有輕鋼、網(wǎng)架以及框架、桁架等等。這些結(jié)構(gòu)在不同的建筑施工中應(yīng)該得到不同的應(yīng)用。如果實(shí)在荷載量較大的工廠廠房中，就需要選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，主要是由于這種結(jié)構(gòu)的負(fù)荷量可以達(dá)到較高的強(qiáng)度。如果是在冬季降雪量或者是降雨量較高的地區(qū)，最好選用網(wǎng)殼形式來作為鋼結(jié)構(gòu)的主要類型。另外，高層建筑要確保其防震效用，周邊的支柱設(shè)計(jì)是必不可少的。如果是對體育場或者是體育館等跨度相對較大的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就應(yīng)該采用索膜形式的結(jié)構(gòu)?？梢?，不同的建筑結(jié)構(gòu)需要采用不同的鋼結(jié)構(gòu)類型，因此，建筑施工人員需要對每種鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)和優(yōu)越性等了如指掌，這樣才能在具體的建筑施工中保證施工質(zhì)量。

（二）概念設(shè)計(jì)。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的選型工作之后，就需要做好整體的規(guī)劃。其中包括建筑的最大荷載力，結(jié)構(gòu)的特征等等。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)主要應(yīng)該從細(xì)節(jié)入手，做好規(guī)劃工作。進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，主要是在工程施工之前對于工程的基本情況有所掌握，對于工作量或者是工程的施工周期等都做好設(shè)計(jì)和規(guī)劃。同時(shí)對于不同的框架和結(jié)構(gòu)的長度尺寸等都進(jìn)行規(guī)范。保證設(shè)計(jì)工程的順利進(jìn)行。做好鋼結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)也是為了對工程質(zhì)量和工程造價(jià)進(jìn)行深入分析和研究。做到心中有數(shù)，減少工作人員的工作量和工作難度。

（三）估算截面。對鋼結(jié)構(gòu)等相應(yīng)構(gòu)件的截面進(jìn)行估算是進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。主要是根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來制定截面的相應(yīng)范圍，選定截面的類型。對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范，主要是為了保證整體結(jié)構(gòu)的美觀性和經(jīng)濟(jì)性。另外還要考慮到相應(yīng)的安全因素和造價(jià)問題。保證鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工的整體性。

（四）工程判斷。對于較復(fù)雜的需要用不同的結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行分析的鋼結(jié)構(gòu)，要對軟件分析結(jié)果進(jìn)行“工程判斷”，根據(jù)評估結(jié)果，對軟件分析結(jié)果進(jìn)行修改或修正。

由于使用軟件時(shí)會有一些計(jì)算假定條件來模擬實(shí)際工程結(jié)構(gòu)形式，這些條件與實(shí)際應(yīng)用存在誤差，這樣軟件輸出結(jié)果會存在偏差，這種誤差在所難免，為了盡量使分析結(jié)果接近準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)者應(yīng)學(xué)會運(yùn)用概念設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的使用條件來修正軟件分析中的誤差。熟悉掌握軟件的應(yīng)用條件和范圍，以及了解每個(gè)計(jì)算軟件對規(guī)范相關(guān)條文的把握，盡可能做到合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

（五）構(gòu)件設(shè)計(jì)。選擇合適的材料是構(gòu)件設(shè)計(jì)中的第一步，通常構(gòu)件選用Q235鋼、Q345鋼，有時(shí)也會用到不銹鋼、鑄鋼等材質(zhì)。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)主控因素不同，選擇不同材料的構(gòu)件材質(zhì)。Q235鋼適用于構(gòu)件要求穩(wěn)定控制的情況，而Q345鋼適用于構(gòu)件要求強(qiáng)度控制的情況。在使用軟件進(jìn)行計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的選擇和計(jì)算都可以通過軟件來完成，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們不能因此而忽視結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，有時(shí)軟件會存在誤差，計(jì)算系數(shù)不符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求等，這時(shí)就需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行復(fù)查，糾正偏差。

（六）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的環(huán)節(jié)。連接節(jié)點(diǎn)常用的設(shè)計(jì)方法有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和根據(jù)工程實(shí)際受力情況設(shè)計(jì)兩種。節(jié)點(diǎn)連接形式通常用焊接連接、螺栓連接以及鉚釘連接等，具體方法可以查閱相關(guān)規(guī)范。嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，并考慮施工安裝要求，如構(gòu)件栓焊連接時(shí)須考慮節(jié)點(diǎn)位置的焊接對高強(qiáng)螺栓承載能力的影響，按規(guī)范要求考慮承載力折減系數(shù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)全面考慮連接點(diǎn)的操作空間以及操作方法。

（七）構(gòu)件防腐。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于其材料的特殊性，防腐及防火要求就顯得尤為重要，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防腐，主要以油漆為主，對于無防火要求的建筑，防腐說明應(yīng)注明除銹方法及等級、底漆、中間漆、面漆遍數(shù)及厚度指標(biāo)，使用環(huán)境及室內(nèi)室外均須明確；對于有防火要求的建筑，應(yīng)注明構(gòu)件不同的耐火極限要求，并說明如所用防火涂料不起防銹作用，還應(yīng)涂刷防銹底漆，有的建筑對外觀效果要求較高，還要在防火涂料外表面涂刷面漆，此時(shí)選用油漆時(shí)就應(yīng)考慮其不應(yīng)與防火涂料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以保證結(jié)合牢固。

（八）圖紙編制。施工圖紙是加工詳圖及安裝圖編制的依據(jù)，所以在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確說明設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范、材料材質(zhì)的要求、截面的選用、結(jié)構(gòu)類型選用和布置、重要連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)等。并且要在設(shè)計(jì)圖紙中表達(dá)清楚設(shè)計(jì)所用數(shù)據(jù)及要求，為編制加工詳圖及安裝圖提供盡量全面的數(shù)據(jù)。

加工詳圖及安裝圖是零件和構(gòu)件加工、施工安裝時(shí)使用的圖紙，構(gòu)件加工詳圖還要進(jìn)行焊接工藝的設(shè)計(jì)，盡量避免層狀撕裂構(gòu)造，避免焊縫立體交叉、在一處集中大量焊縫等現(xiàn)象出現(xiàn)，焊縫布置應(yīng)對稱于構(gòu)件形心等，圖紙須繪制清楚，以便車間能順利加工制造，避免因圖紙繪制不清楚，材料不明確，而給加工及施工安裝帶來困難，延誤工期。

三、結(jié)語

在近些年的工業(yè)與民用建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，人們對自己的生活質(zhì)量和生活舒適度要求都在提高，所以建設(shè)更能滿足人們生活幸福度要求的建筑是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)者須考慮的問題。鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代具有更廣闊的發(fā)展前景，北京奧運(yùn)會的舉辦、上海世博會的舉辦、工業(yè)企業(yè)的體制改革等，都為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了空間。雖然我國在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域已具有一定的規(guī)模，具有一批專業(yè)的隊(duì)伍，培養(yǎng)了大批專業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、施工人員，但仍然存在一些問題，如設(shè)計(jì)中存在不符合規(guī)范要求、圖紙說明不明確等，希望結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者提高自身專業(yè)素質(zhì)，加工和施工安裝人員鍛煉良好的專業(yè)技術(shù)，使鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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