淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計原則及其設(shè)計要點

聶峰華

摘要：建筑鋼結(jié)構(gòu)工程具有空間跨度大、造價低、結(jié)構(gòu)性能突出、安裝便利等優(yōu)勢。并且隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，高層及大型建筑越來越多，使得銅結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用日趨增多?；诖耍疚膶ㄖ摻Y(jié)構(gòu)工程的設(shè)計原則及其設(shè)計要點進(jìn)行了探討分析，并對建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的注意事項進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)工程；設(shè)計原則；設(shè)計要點；注意事項

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0109—01

1建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計原則

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計原則主要有：（1）梁柱體系。平面一般利用梁柱普通體系。梁使用熱軋焊接鋼梁，焊接柱為箱型鋼柱，設(shè)計整個結(jié)構(gòu)為剛性框架結(jié)構(gòu)，由梁、板和柱承擔(dān)豎向荷載?？蚣苤械牧汉椭?、梁和基礎(chǔ)全部按照剛性進(jìn)行設(shè)計連接，現(xiàn)場利用高強(qiáng)螺栓與焊接共同發(fā)揮連接作用。（2）樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結(jié)構(gòu)計算樓蓋厚度為110mm，在計算結(jié)構(gòu)中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。（3）抗剪設(shè)計。計算分析表明，在整體水平荷載與地震力發(fā)揮作用下，上述局部結(jié)構(gòu)體系的剛度比較弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力墻，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的沖擊。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計要點

2.1鋼結(jié)構(gòu)工程的立面設(shè)計。傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程通常設(shè)計大量的采光窗，而大量的采光窗會破壞墻面的線條造型，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程則不會受此困擾。輕鋼結(jié)構(gòu)屋面則大量使用屋面采光板，不僅采光均勻，而且不會破壞墻面的線條造型，既適用又美觀，目前非常適合聯(lián)合型建筑，順便也解決了建筑的通風(fēng)問題。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的立面設(shè)計主要由工藝布置來決定的，立面要求簡潔恢弘，同時簡單統(tǒng)一突出重點。設(shè)計師們往往為了突出建筑結(jié)構(gòu)的重點，會在建筑入口、外天溝或者收邊泛水的地方使用跳躍性色彩和冷色調(diào)，起到畫龍點睛的作用，勾勒出建筑鋼結(jié)構(gòu)工程體態(tài)輕盈、色彩豐富，給人耳目一新的感覺。

2.2鋼結(jié)構(gòu)工程的溫度伸縮縫設(shè)計。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的溫度變化會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)生形變，因此需要設(shè)置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的設(shè)置有兩種：一種是橫向設(shè)置溫度縫，另一種是縱向設(shè)置溫度縫，選擇哪一種設(shè)置則根據(jù)具體建筑設(shè)計情況而定。溫度縫的設(shè)置就把建筑分為了若干個溫度區(qū)段，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范則決定了每個溫度區(qū)段的長度。其中處理溫度伸縮縫的方法又有兩種即雙柱設(shè)置法和單柱設(shè)置法，一般選擇前者來處理。倘若設(shè)置的是縱向溫度伸縮縫，可在屋架支座處設(shè)置一個滾動支座，倘若設(shè)置的是橫向溫度伸縮縫，則可在框架梁與檁條連接處采用槽鋼夾板滑動方式或者橢圓孔滑動方式。

2.3鋼結(jié)構(gòu)工程的保溫隔熱與防火設(shè)計。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的導(dǎo)熱性能特別好，當(dāng)其處于不同溫度的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性都會有所變化，大致分為四個層次：一是受熱溫度在100℃以上；二是受熱溫度在100～250℃之間；三是受熱溫度在250～500℃之間；四是受熱溫度在500℃以上，并且在這四個溫度區(qū)間鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性會發(fā)生不同的變化，隨之對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響。其中當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處溫度在第二到第四區(qū)間時鋼結(jié)構(gòu)會分別出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象、徐變現(xiàn)象、鋼材節(jié)后塌落。

2.4鋼結(jié)構(gòu)工程的防腐設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)工程中的鋼材主要組成部分是鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵以及其他化合物，其中有些物質(zhì)暴露在空氣中時就會被空氣氧化還原發(fā)生質(zhì)變，即稱腐蝕。所以，當(dāng)空氣中有腐蝕性介質(zhì)或者鋼構(gòu)件處在潮濕的環(huán)境下而未對鋼結(jié)構(gòu)作出相應(yīng)的保護(hù)措施時，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的銹蝕就會愈加明顯。鋼結(jié)構(gòu)銹蝕輕微時會使鋼材發(fā)生形變，比如使鋼構(gòu)件截面厚度發(fā)生變化，或者在構(gòu)件表層形成銹坑層等，嚴(yán)重時甚至使鋼構(gòu)件結(jié)構(gòu)發(fā)生大的形變，因此建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計時需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)腐蝕設(shè)計。

3建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的注意事項

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的注意事項表現(xiàn)為：（1）鋼結(jié)構(gòu)適用性判斷的注意事項。通常鋼結(jié)構(gòu)工程多是用于跨度和荷載較大、體型復(fù)雜的高層建筑中。要求其能夠承受較高的溫度、方便拆卸、能夠承受大幅度的振動、密封嚴(yán)實，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計之前必須要對這些方面進(jìn)行全面的分析，考慮所設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)是否適用、能否滿足要求。（2）鋼材選擇的注意事項。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中的選材非常重要且難度較大。究其原因，一方面是我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鋼材的種類繁多，要從眾多的鋼材種類中選出適合某種建筑工程的鋼材是有難度的；另一方面是因為目前鋼結(jié)構(gòu)建筑的種類也在不斷增加，不同建筑物對鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形度、疲勞應(yīng)力等方面的要求也不一致，因此選擇合適的鋼材顯得至關(guān)重要，否則就不能發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)建筑的功用。（3）建筑鋼結(jié)構(gòu)工程受力體系以及細(xì)部節(jié)點設(shè)計的注意事項。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計方案確定后，需要對鋼結(jié)構(gòu)的受力體系以及細(xì)部節(jié)點進(jìn)行具體的計算和完善。首先，針對鋼結(jié)構(gòu)受力體系設(shè)計而言，現(xiàn)今很多鋼結(jié)構(gòu)都是采用的桿系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)要求鋼材強(qiáng)度大、截面尺寸?。辉谏a(chǎn)的時候可以在現(xiàn)場組裝、構(gòu)件之間的約束作用小。因此其設(shè)計的重點是保證構(gòu)件節(jié)點之間的連接穩(wěn)固性。其次，對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的細(xì)部節(jié)點設(shè)計而言，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求細(xì)致且設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜，都需要對細(xì)部節(jié)點進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計。

4結(jié)束語

科技的進(jìn)步發(fā)展，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用范圍日益廣泛，其不僅用于輕鋼結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu)，更多的應(yīng)用于高層建筑中，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，其具有自重輕、抗震性能好、工期短和施工方便快捷的優(yōu)點，因此對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析具有重要的現(xiàn)實意義。