探析建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的要求及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

韓彥彥

摘 要：隨著近些年我國(guó)建筑事業(yè)的高速發(fā)展，不僅建筑規(guī)模、建筑數(shù)量得到大幅度提升，建筑類型也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑以其穩(wěn)定性強(qiáng)、抗震性能好、經(jīng)濟(jì)效益高、可操作性強(qiáng)等特征得到廣泛運(yùn)用。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的增多，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題愈發(fā)明顯，急需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其相關(guān)問(wèn)題的研究，進(jìn)行處理，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性、合理性，確保鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)勢(shì)的有效發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)工程 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的性能有一個(gè)充分了解，力求能夠?qū)摻Y(jié)構(gòu)與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)工作有機(jī)集合在一起，力求能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化。

1.2落實(shí)了環(huán)保主義。而鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程當(dāng)中的應(yīng)用，之所以能夠提高環(huán)保性能，最為主要的原因就是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建能夠被反復(fù)和循環(huán)應(yīng)用，強(qiáng)度也較為理想。

1.3優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)：首先，鋼結(jié)構(gòu)建筑在實(shí)際施工過(guò)程中耗費(fèi)的人力資源要明顯的少于鋼結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)，這不但縮短了施工周期，同時(shí)對(duì)于降低成本也能夠起到幫助作用；其次，鋼結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量比較輕，因此對(duì)于降低施工費(fèi)用也有著積極幫助作用，整體穩(wěn)定性比較理想，在實(shí)際使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)斷面現(xiàn)象，因此能夠更好的保證鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足要求。

1.4提高了施工便捷程度。鋼結(jié)構(gòu)自身的經(jīng)濟(jì)性比較理想，因此，在實(shí)際施工過(guò)程中并不會(huì)消耗較多的建筑材料，各個(gè)構(gòu)件之間的拼接也比較簡(jiǎn)單，因此能夠不斷提升施工工作的效率。

2當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量較低。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極費(fèi)時(shí)間和經(jīng)歷的工作，此項(xiàng)工作回報(bào)較低，因此大部分正規(guī)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)不愿意單獨(dú)承接鋼結(jié)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)任務(wù)，而是將部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)交其他設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)大部分水平較低且未經(jīng)國(guó)家認(rèn)證。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模、鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)等方面存在很多的問(wèn)題，由此造成建筑物建設(shè)過(guò)程中及建成后因結(jié)構(gòu)問(wèn)題發(fā)生倒塌和損壞等事故。

2.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。目前建筑物鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分都比較簡(jiǎn)單，在設(shè)計(jì)上缺乏深度。這一方面是因?yàn)椴糠衷O(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的專業(yè)水平較低，另一方面也是由于大多數(shù)設(shè)計(jì)院將鋼結(jié)構(gòu)任務(wù)交給水平較低的設(shè)計(jì)，這些人員大多缺乏具體的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，只是依靠其所具備的專業(yè)知識(shí)，照搬規(guī)范程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的鋼結(jié)構(gòu)工程可能與實(shí)際情況并不符合，會(huì)出現(xiàn)建筑節(jié)點(diǎn)中全部使用全焊接節(jié)點(diǎn)和全栓接節(jié)點(diǎn)，忽略了設(shè)計(jì)所造成的建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固等不安全因素。

2.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不合理。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起步較晚，在很多時(shí)候使用的都是國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，而沒(méi)有考慮到我國(guó)的現(xiàn)實(shí)實(shí)際，造成了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很多不科學(xué)、不合理的地方，耗費(fèi)了大量人力和財(cái)力。例如，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為先進(jìn)的美國(guó)就與我國(guó)國(guó)情不同，其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于地震和風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)與我國(guó)規(guī)范不盡相同，如果照搬其方案，就會(huì)產(chǎn)生建筑物很多不合理問(wèn)題，造成資源浪費(fèi)。

2.4鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮施工難度。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮到現(xiàn)實(shí)的國(guó)情，還要考慮到鋼結(jié)構(gòu)建筑物建造中的各種困難。大部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都沒(méi)有進(jìn)入過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)，其設(shè)計(jì)經(jīng)常給安裝人員造成了很大的麻煩，浪費(fèi)大量人力。例如，在建筑物設(shè)計(jì)的過(guò)程中目前大部分設(shè)計(jì)人員采取的都是全焊接結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)實(shí)安裝的過(guò)程中，這種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且構(gòu)件形態(tài)特異，有很多桿件相較于節(jié)點(diǎn)，如果建筑物位置較高那么就會(huì)產(chǎn)生很大的安裝誤差。

3現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1鋼結(jié)構(gòu)自身參數(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)的自身參數(shù)設(shè)計(jì)中，要從建筑的整體高度、重量等方面完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，使鋼結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮應(yīng)有的承力性能。在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要從兩個(gè)方面完成設(shè)計(jì)：第一，為鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，在現(xiàn)代建筑中，建筑的高度、平面面積等方面都需要經(jīng)過(guò)全面的設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作，尤其是對(duì)于主承力結(jié)構(gòu)，要求鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中，從該區(qū)域的整體高度和橫跨面積等方面完成設(shè)計(jì)，另外為保證鋼結(jié)構(gòu)的整體性能，在具體的設(shè)計(jì)中需要留有余量，具體的余量要求，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求完成設(shè)計(jì)，保證鋼結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮應(yīng)有作用。第二，為鋼結(jié)構(gòu)的橫截面積，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，橫截面積越大則承力性能越好，要求設(shè)計(jì)人員從建筑的預(yù)期重量角度出發(fā)，合理確定鋼結(jié)構(gòu)的橫截面積。另外在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，需要考慮鋼結(jié)構(gòu)的橫截面形狀，常用的包括工字梁、方形梁等，需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的作用區(qū)域完成選用工作，保證鋼結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮應(yīng)有的支撐作用。

3.2鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。在當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)中，通常會(huì)通過(guò)鋼架的模式提高整體承力性能，所以在具體的設(shè)計(jì)工作中，需要通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的合理設(shè)計(jì)，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體性能。在當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種節(jié)點(diǎn)加固措施，包括碗扣結(jié)構(gòu)、盤扣結(jié)構(gòu)等，要求設(shè)計(jì)人員從施工便利性角度、連接角度強(qiáng)度等多個(gè)方面出發(fā)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用工作，以提高鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)行質(zhì)量。另外在這類結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，要求鋼結(jié)構(gòu)中的相關(guān)參數(shù)滿足整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的承力需求，所以在具體的研究和分析中，需要采取合理的設(shè)計(jì)措施，達(dá)成對(duì)這類結(jié)構(gòu)的控制效果。例如對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)中的橫梁結(jié)構(gòu)等，一個(gè)重要因素為保證橫梁的水平性，在具體的研究和分析中，要從這一角度出發(fā)，落實(shí)鋼結(jié)構(gòu)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的高程測(cè)量與配置工作。

3.3鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)的施工中，需要應(yīng)用焊接技術(shù)完成對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的連接，讓鋼結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮應(yīng)有的承力性能，要求設(shè)計(jì)人員從鋼結(jié)構(gòu)本身性能、鋼結(jié)構(gòu)作用區(qū)域等多個(gè)角度出發(fā)，完成對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程的合理設(shè)計(jì)。在具體工作中，需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括焊接工藝選擇、焊接質(zhì)量的配置、焊接變形的控制等多個(gè)方面，通過(guò)對(duì)這種方法的應(yīng)用，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。尤其是對(duì)于焊接變形控制方面，要建成相應(yīng)的變形控制措施，在此基礎(chǔ)上才可保證整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的承力均勻性，從而讓整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮應(yīng)有作用。

3.4鋼結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計(jì)中，要考慮兩個(gè)因素：第一，為鋼結(jié)構(gòu)的主承力桿件，這類鋼結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中的核心子系統(tǒng)上，包括框筒等結(jié)構(gòu)。要求這類鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度能夠滿足要求，尤其是對(duì)于主承力結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，選用合理配置鋼結(jié)構(gòu)的間距、橫梁安裝位置等參數(shù)，通過(guò)對(duì)這類參數(shù)的合理配置，提高鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)行質(zhì)量。第二，為其余輔助系統(tǒng)的建設(shè)，包括鋼結(jié)構(gòu)的柱梁設(shè)計(jì)方法、柱梁連接方式等，尤其是對(duì)于一些隱蔽工程來(lái)說(shuō)，在布局中要考慮各類鋼結(jié)構(gòu)的施工難度，并按照當(dāng)前建筑的繪圖要求，完成施工結(jié)構(gòu)圖的繪制工作。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在進(jìn)行鋼建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要遵從設(shè)計(jì)原則，保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)范性和合理性，既安全又可靠。另外所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足建筑的實(shí)際需求，必須有較強(qiáng)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及持久的耐性。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還要能夠保證材料的節(jié)約，減輕鋼結(jié)構(gòu)的重量。設(shè)計(jì)過(guò)程中還要注意盡量減少制造以及安裝時(shí)間，減少不必要的成本。只有這樣才能夠保證整體的建筑質(zhì)量。

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