建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)策略研究

彭德望

摘要：為了確保建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)具有更高的質(zhì)量，需要在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的時候，嚴(yán)格地按照相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)工作，從而為使用者提供更加安全、可靠的鋼結(jié)構(gòu)建筑。基于此，文章主要對建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)進(jìn)行了研究和分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段雖然我國對建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣，但由于我國在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方面的起步比較晚，使得了我國的鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)水平要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外的發(fā)達(dá)國家。因此需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員一步一個腳印，不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)相應(yīng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以確保我國建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)具有更高的水平，進(jìn)而促進(jìn)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的進(jìn)一步發(fā)展。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的方法

（一）容許應(yīng)力法

如果將影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸因素取為定值，而用一個憑經(jīng)驗(yàn)判定的安全系數(shù)來考慮設(shè)計(jì)諸因素變異的影響，衡量結(jié)構(gòu)的安全度，這種方法稱為定值法，容許應(yīng)力法就屬于定值法的一種，其設(shè)計(jì)原則是：其結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力應(yīng)小于結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)所規(guī)定的容許應(yīng)力。對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力要按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)荷載，計(jì)算是以一階彈性理論而得到，是以一個去除材料并大于 1 的安全系數(shù)的極限應(yīng)力或是屈服應(yīng)力而確定的。容許應(yīng)力主要存在的缺點(diǎn)在于：第一，不能合理的考慮到結(jié)構(gòu)幾何的非線性影響；第二，由于容許應(yīng)力法采用的是單一安全系數(shù)，不能反映出荷載變異和抗力的獨(dú)立性等。

（二）半概率法

隨著工程技術(shù)的發(fā)展，定值法開始轉(zhuǎn)向概率設(shè)計(jì)法，首先考慮荷載和材料強(qiáng)度的不確定性，用概率方法確定它們的取值。不過仍然沒有將結(jié)構(gòu)可靠度與概率聯(lián)系起來，故稱為半概率法。半概率法的設(shè)計(jì)表達(dá)式仍可采用容許應(yīng)力法的設(shè)計(jì)式，但安全系數(shù)是多系數(shù)分析決定的。

（三）概率極限狀態(tài)法

極限狀態(tài)法把結(jié)構(gòu)可靠度和概率聯(lián)系起來，克服了容許應(yīng)力法和半概率法所存在的缺陷，這種方法主要是采用荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力來替代單一安全系數(shù)。目前，極限狀態(tài)法以是我國最常用的設(shè)計(jì)方法。其結(jié)構(gòu)由于荷載的作用，可在一定的周期內(nèi)達(dá)到兩種極限狀態(tài)，第一種是正常使用極限狀態(tài)，第二種是承載能力極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)所對應(yīng)的是結(jié)構(gòu)的安全性，主要是指構(gòu)件的塑性變形、斷裂等造成的結(jié)構(gòu)破壞。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）鋼結(jié)構(gòu)的詳圖設(shè)計(jì)

由于建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工主要是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的詳圖設(shè)計(jì)來進(jìn)行的，因此為保證建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，首先就需要做好鋼結(jié)構(gòu)的詳圖設(shè)計(jì)工作。為了保證詳圖設(shè)計(jì)的質(zhì)量，需要設(shè)計(jì)人員充分了解和掌握鋼結(jié)構(gòu)的組成、所采用的焊接技術(shù)，并且對于資深的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，從而確保將鋼結(jié)構(gòu)的詳圖設(shè)計(jì)工作做得更好。

（二）建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

做好鋼結(jié)構(gòu)的詳圖設(shè)計(jì)之后，還需要保證建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。而要想實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要保證鋼結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量，只有鋼結(jié)構(gòu)整體具有足夠的剛度和強(qiáng)度，才能保證建筑鋼結(jié)構(gòu)工程具有更高的穩(wěn)定性。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，需要對建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的整體剛度以及穩(wěn)定性方面的系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地計(jì)算，目前在實(shí)際的計(jì)算過程中常采用的方法主要有折減系數(shù)法和臨界壓力求解法這兩種方法。在得出鋼結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度系數(shù)之后，將其應(yīng)用到建筑工程中的時候需要努力尋找最佳的平衡狀體，從而能夠使得建筑鋼結(jié)構(gòu)工程整體具有更好的穩(wěn)定性。

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

首先，對于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中所使用到的鋼材，有一部分由于生產(chǎn)工藝的問題導(dǎo)致鋼材的質(zhì)量達(dá)不到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)。其次，在對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，一些設(shè)計(jì)人員往往忽視鋼結(jié)構(gòu)與建筑工程的整體性要求，經(jīng)常使得鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)獨(dú)立于整體建筑之外，這樣導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完工之后，出現(xiàn)與建筑物之間的銜接度不夠的情況，這樣勢必導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)質(zhì)量大打折扣。第三，一些設(shè)計(jì)師盲目搬規(guī)范、套程序，只給出構(gòu)件布置圖。將應(yīng)該設(shè)計(jì)的“節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”、“支座詳圖”等都交給加工企業(yè)。廠家若做出的圖紙不符合原設(shè)計(jì)要求，存在質(zhì)量隱患。

四、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

（一）建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中的鋼材選擇

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)過程中的選材非常重要，主要是因?yàn)椋海?）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；（2）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。

（二）判斷建筑鋼結(jié)構(gòu)的適用性

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)主要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(shí)，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前必須要對這些方面進(jìn)行全面的分析，考慮所設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)是否適用、能否滿足要求。

（三）加強(qiáng)對建筑鋼結(jié)構(gòu)受力體系以及細(xì)部節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方案確定后，需要立即對鋼結(jié)構(gòu)的受力體系以及細(xì)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行具體的計(jì)算和完善。首先基于鋼結(jié)構(gòu)受力體系設(shè)計(jì)而言，當(dāng)前很多鋼結(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??；在生產(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(jì)的重點(diǎn)是保證構(gòu)件節(jié)點(diǎn)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(diǎn)設(shè)計(jì)來說，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要求細(xì)致且設(shè)計(jì)內(nèi)容復(fù)雜，都需要對細(xì)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。

五、結(jié)束語

在對建筑工程進(jìn)行建設(shè)中，運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能夠使得建筑工程具有更大的跨度空間，同時還存在著安裝便利、造價成本較低等優(yōu)勢，因此使得其在建筑工程方面的應(yīng)用越來越廣。隨著我國城市化進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展，高層建筑的數(shù)量將會急劇增多，這就對鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。作為相關(guān)的設(shè)計(jì)人員，需要掌握鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作中的要點(diǎn)，從而保證我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作能夠做得更好，最終促進(jìn)我國建筑行業(yè)更好的發(fā)展。

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