淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)

摘 要：建筑鋼結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)特殊工藝加工的鋼質(zhì)材料所組成的結(jié)構(gòu)，也是當(dāng)前建筑工程里的常用結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)型鋼與鋼板，經(jīng)過(guò)不同的工藝加工之后所制成的鋼梁、鋼柱、鋼架等等部件所組成。不同的構(gòu)件主要是通過(guò)焊縫、螺栓以及鉚釘方式進(jìn)行固定、接合。由于鋼結(jié)構(gòu)在工程施工過(guò)程中安裝簡(jiǎn)捷而且質(zhì)量輕便，因此被大量地運(yùn)用在建筑行業(yè)之中，比如說(shuō)一些大規(guī)模的工廠、倉(cāng)庫(kù)、以及高層建筑等方面。文中對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的方法與注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與介紹，并且對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的方式與注意事項(xiàng)給出了一些有效的建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)； 工程設(shè)計(jì)； 注意事項(xiàng)；

引言：隨著國(guó)內(nèi)城市化建設(shè)發(fā)展的不斷深化，大量建筑工程中采用了鋼結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行施工，不論是在工業(yè)廠房或者是高層的民用建筑中，都能夠見(jiàn)到鋼結(jié)構(gòu)的身影。由于鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)合理而且施工便捷因而在建筑行業(yè)內(nèi)被大力推廣。在建筑工程中使用鋼結(jié)構(gòu)能夠顯明地提升整個(gè)建筑工程的結(jié)構(gòu)施工處理效率，同時(shí)也可以減少一定程度的成本投入，而且具備良好的安全性能，對(duì)于建筑工程的穩(wěn)定性與可靠性也有著相當(dāng)重要的作用。

1建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的方法

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)方法一般包括了以下幾種：

1.1 容許應(yīng)力法

定值法的主要內(nèi)容就是把影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因設(shè)為定值，使用一個(gè)依靠經(jīng)驗(yàn)判斷的安全系數(shù)進(jìn)行思考設(shè)計(jì)中的不同因素所產(chǎn)生變化的影響，最后再計(jì)算出結(jié)構(gòu)的安全度的一種方法。容許應(yīng)力法是定值法中的其中之一，其原則主要包括了：結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)所限定的容許應(yīng)力必須要大于結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力，同時(shí)必須要根據(jù)要求的標(biāo)準(zhǔn)荷載來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力。而計(jì)算結(jié)果是通過(guò)一階彈性理論的方式得出的，即一個(gè)除材料并且>1的安全系數(shù)的上限應(yīng)力，或者是屈服應(yīng)力來(lái)進(jìn)行確定。但是容許應(yīng)力也存在著一定的缺限：（1）第一點(diǎn)，無(wú)法全面性地考慮到結(jié)構(gòu)幾何的非線性影響；（2）容許應(yīng)力法所使用的安全系統(tǒng)單一，因此無(wú)法全面性地展示出荷載變異與抗力的特性。

1.2 半概率法

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程技術(shù)的發(fā)展水平也得到了有效的提高，工程技術(shù)中的定值法也在逐步向著概率設(shè)計(jì)法方向發(fā)展。因此必須要從荷載與材炎強(qiáng)度的不確定性開(kāi)始著手，通過(guò)概率方法確認(rèn)其取值的范圍。但是仍未能夠把結(jié)構(gòu)可靠度和概率進(jìn)行有效地結(jié)合，所以稱之為“半概率法”。半概率法在進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)的時(shí)候，主要是使用容許應(yīng)力法的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可是安全系統(tǒng)卻是采用多系數(shù)分析，因此與容許應(yīng)力法有著明顯的不同。

1.3 概率極限狀態(tài)法

通過(guò)極限狀態(tài)法可以把整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與概率進(jìn)行聯(lián)系，能夠有完善容許應(yīng)力法與半概率法所造成的不足。這種方式是運(yùn)用荷載分項(xiàng)系數(shù)與抗力替換單一的安全系數(shù)。現(xiàn)階段極限狀態(tài)法是國(guó)內(nèi)常用的設(shè)計(jì)方式之一，這種結(jié)構(gòu)方式由于荷載的作用力能夠在周期內(nèi)達(dá)到兩種不同的狀態(tài)，即正常的使用極限狀態(tài)與荷載能力極限態(tài)。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的分析

2.1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟

建筑鋼結(jié)構(gòu)在繪圖前，繪制人員必須要對(duì)整體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個(gè)全面性地了解，了解制圖規(guī)范，確立深化設(shè)計(jì)流程：（1）首先，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行了解；（2）其次，和相關(guān)專業(yè)進(jìn)行溝通、交流；（3）第三點(diǎn)，制做模型并將詳圖繪制出來(lái)。詳圖在設(shè)計(jì)上主要運(yùn)用CAD軟件以及TEKLA軟件進(jìn)行建模。除此之外采用國(guó)內(nèi)的PKPM軟件也是可行的。

2.2關(guān)于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定性

（1）想要確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，就必須要從結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)；（2）根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的整體硬度與可靠性來(lái)看，最好是通過(guò)折減系數(shù)法與臨界壓力求解法來(lái)進(jìn)計(jì)算。在軸心壓桿穩(wěn)定的計(jì)算上也是運(yùn)用這兩種方式進(jìn)行。（3）在進(jìn)行彈性穩(wěn)定計(jì)算的時(shí)候，不能夠只考慮到結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)也要對(duì)二階分析進(jìn)行關(guān)注。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)內(nèi)力會(huì)因?yàn)槿嵝詷?gòu)件變型量而產(chǎn)生差異。設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)必須要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并且對(duì)于強(qiáng)度與穩(wěn)定性的區(qū)分方式進(jìn)行掌握。強(qiáng)度的大小在于使用材料的性質(zhì)，穩(wěn)定性則是在應(yīng)對(duì)強(qiáng)度問(wèn)題的時(shí)候，必須要找到其不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。

2.3在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中軟件的對(duì)比

在設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)圖的時(shí)候，必須要同時(shí)做出構(gòu)件表與材料表，并且其間包含了最早的材料計(jì)劃。在拿到圖紙后第一件事就是將材料計(jì)劃進(jìn)行制定。而在進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往是通過(guò)電腦軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)前市面上有不同品牌、不同功能的設(shè)計(jì)軟件，不同的軟件都有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。比如說(shuō)普通門式鋼架，要求在短時(shí)間內(nèi)完成，那么使用CAD軟件就能夠輕松實(shí)現(xiàn)，CAD軟件的圖形編輯功能相當(dāng)全面，同時(shí)能夠支持二次開(kāi)發(fā)，并且在圖形格式的轉(zhuǎn)換上也相當(dāng)便捷。比如說(shuō)將EXCEL表格導(dǎo)入到CAD，給材料表格的制做帶來(lái)極大的便利。但是CAD也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是無(wú)法觀看3D模型；TEKLA與PKPM這兩款軟件能夠觀看3D模型，同時(shí)3D模型也能夠生成2D加工詳圖，并且也具備2D的繪圖以及碰撞線校驗(yàn)功能。而TEKLA與PKPM軟件的缺點(diǎn)就是在生成的工程圖紙上無(wú)法進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，并且清晰度嚴(yán)重不足，造成浪費(fèi)了大量的時(shí)間在調(diào)圖上。除此之外TEKLA軟件的出錯(cuò)率較低，通常在高層、多層建筑中較為受歡迎。

3建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的規(guī)范

3.1鋼材的選擇

（1）現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的鋼材品種多，而且質(zhì)量良莠不齊，想要從中選擇出最合適的鋼材難度相當(dāng)高；（2）在建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)建筑的種類也越來(lái)越多，不同建筑物對(duì)于鋼材結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、荷載、變形度等要求也都各有不同，如果選擇了不適用的鋼材，不僅造成浪費(fèi)，也給整個(gè)建筑工程帶來(lái)了安全隱患，因此鋼材的選擇是相當(dāng)重要的。

3.2確定建筑鋼結(jié)構(gòu)的適用性

現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)主要的運(yùn)用對(duì)象是跨度大、荷載量大、規(guī)模與型體復(fù)雜的高層、多層建筑物中。對(duì)于安裝拆卸的便捷、承重負(fù)荷的上限、以及振動(dòng)幅度等方面都有嚴(yán)格的要求，所以在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)整體施工內(nèi)容都要進(jìn)行全面性地分析與總結(jié)，并且認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)出的鋼結(jié)構(gòu)能否符合工程要求。

4結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)具備造價(jià)實(shí)惠、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安裝便捷等等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地運(yùn)用到建筑工程行業(yè)之中。相較于混凝土，鋼結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性更加明顯，同時(shí)抗震性優(yōu)秀，并且工程施工周期短等等優(yōu)勢(shì)。隨著人們對(duì)對(duì)建筑工程的要求越來(lái)越高，鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)難度也越來(lái)越大，但是只要將設(shè)計(jì)方法運(yùn)用合理，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，就能夠確保建筑鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

劉書名，男，1990年7月27日生，遼寧省撫順市人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，土木工程（結(jié)構(gòu)工程方向）。