建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鄭沼月，高 溪

（1.山東濟(jì)煉石化工程有限公司，山東濟(jì)南 250101；2.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250101）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)腳步的加快，促使高層建筑物在不斷的增多，城市的住房用地問題得到一定的緩解。而由于高層建筑自身的承重能力過高，所以對(duì)基礎(chǔ)負(fù)載力有一定的要求，而在建筑物中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，可以大大減少基礎(chǔ)負(fù)載力的壓力，提高施工質(zhì)量和安全，減少成本費(fèi)用。因而，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行深入分析顯得尤為重要，可以保障建筑工程質(zhì)量，推動(dòng)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的必要性

1.1 提高建筑工程質(zhì)量

在實(shí)際的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不僅需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)影響因素進(jìn)行深入分析，而且還需要提高對(duì)技術(shù)的重視度。由于鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)難度較大，所以設(shè)計(jì)師需要依托施工圖紙的要求，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行深入了解，進(jìn)而可以對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行多方位思考，保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全，使得鋼結(jié)構(gòu)的性能更加穩(wěn)定[1]。

1.2 相關(guān)性較大

在整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)可能產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行全面分析，進(jìn)而可以保障施工的質(zhì)量，同時(shí)還需要詳細(xì)了解構(gòu)件的設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以大大減少設(shè)計(jì)問題對(duì)工程帶來的影響。因此，設(shè)計(jì)師需要能夠熟練掌握各種設(shè)計(jì)規(guī)范，能夠按照一定的標(biāo)準(zhǔn)制度對(duì)構(gòu)件和受力進(jìn)行合理的設(shè)置，使得構(gòu)件的設(shè)計(jì)質(zhì)量有所保障。因此，需要重點(diǎn)控制鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并結(jié)合施工實(shí)際情況，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，全面保障施工質(zhì)量[2]。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)的特征和設(shè)計(jì)遵循標(biāo)準(zhǔn)

2.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的特征

在新型建筑結(jié)構(gòu)中建筑鋼結(jié)構(gòu)是一種表現(xiàn)形式，被受到廣泛的應(yīng)用，具體而言：①抗震性強(qiáng)，鋼材是鋼結(jié)構(gòu)的主要材料，其自身具有良好的可塑造性和韌性，可以保障鋼結(jié)構(gòu)的抗震性，可以延長鋼結(jié)構(gòu)的使用年限，在受到壓力時(shí)不易受到傷害。另外，使用合理的連接方式，可以使得鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)，快速復(fù)位，促使鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力有所提升。②良好的抗裂性，在實(shí)際施工過程中，磚混結(jié)構(gòu)的建筑會(huì)受到溫差的影響，引發(fā)墻體裂縫的情況，導(dǎo)致保溫性能和防水性有所下降，嚴(yán)重影響建筑物的正常使用。而鋼結(jié)構(gòu)擁有良好的抗裂性，這是由于鋼材的強(qiáng)度較高，使得房屋可以相應(yīng)的減少承重墻的數(shù)量，這樣就可以減少墻體出現(xiàn)裂縫情況的發(fā)生。③耐久性高，鋼結(jié)構(gòu)與木質(zhì)結(jié)構(gòu)相比有著良好的抗腐蝕性能，可以整體提升建筑的抗腐蝕性。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的耐久性是磚混結(jié)構(gòu)耐久性的2 倍，并且還擁有良好的隔熱性[3]。④操作簡單，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)間短，并且工廠只需要根據(jù)鋼構(gòu)件的形式就可以直接生產(chǎn)，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝工作，整個(gè)過程可以依靠機(jī)械化，節(jié)約時(shí)間，精準(zhǔn)度高，質(zhì)量也有所保障。

2.2 建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)遵循標(biāo)準(zhǔn)

①在建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)整體和各關(guān)鍵部分的穩(wěn)定性有一定的了解。保障鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性是最為基礎(chǔ)的前提，如果鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中不注重穩(wěn)定性，則會(huì)對(duì)建筑工程的安全帶來一定的影響。因此，在設(shè)計(jì)過程中則需要遵循整體性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而可以保障整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。②遵循一致性原則，需要保障計(jì)算簡圖與實(shí)際計(jì)算方法的一致性，尤其是組合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要采用一致的簡圖計(jì)算方法，保障鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 建筑工程項(xiàng)目中的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要素

3.1 鋼結(jié)構(gòu)的選擇

截至到現(xiàn)階段，建筑鋼結(jié)構(gòu)可以分為桁架、索膜、網(wǎng)架等類型。在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)類型選擇時(shí)，需要根據(jù)建筑的實(shí)際情況而確定，比如選擇網(wǎng)架類型的而言，一般會(huì)應(yīng)用在建筑物跨度大、負(fù)載量輕中。而對(duì)于大型SRC 柱和鋼筋結(jié)構(gòu)混凝土混合結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)用在建筑物抗震性較高中。除此之外，在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，也需要詳細(xì)了解當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓?，如果是在寒冷的冬季，則需要充分考慮雪對(duì)建筑物的負(fù)載力，保障建筑物屋頂?shù)呢?fù)載力和重力墜樓曲線與實(shí)際要求相符合。對(duì)于跨度較大的建筑工程而言，需要充分考慮建筑物的拉索、支撐物的設(shè)置參數(shù)，進(jìn)而減少安全事故的發(fā)生。

3.2 合理設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)的變形限值

通常情況下，如果不存在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí)，則需要使用純鋼結(jié)構(gòu)，需要注意以下幾個(gè)問題：①在地震條件下，需要將頂點(diǎn)的位移確定在1/300，另外還需要設(shè)置層間位移為1/1250。②如果風(fēng)力條件允許，則需要將頂點(diǎn)位置控制在1/500，層間移位控制在1/400。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)的撓度變形問題也是需要重點(diǎn)考慮的問題，如果過大會(huì)對(duì)人們帶來強(qiáng)烈的不適感，而且鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會(huì)受到影響，因此需要嚴(yán)格控制鋼結(jié)構(gòu)的撓度變形問題[4]。

3.3 選擇合適的結(jié)構(gòu)

一般情況下，如果建筑樓層小于6 層，則需要考慮選擇框架型體系，而如果大于6 層，則需要選擇雙重結(jié)構(gòu)的體系。如今存在的鋼架柱主要分為鋼骨混凝土柱、H 型鋼柱和鋼骨混凝土及鋼管混凝土柱三種，三種可以組合使用，普遍應(yīng)用在規(guī)模較小的高層中，不僅可以減少材料的使用，而且還可以保障其穩(wěn)定性。如果發(fā)生地震，延展性和抗地震性較為良好。將剪力墻與鋼結(jié)構(gòu)的延展性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性較為良好。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)截面的控制

在鋼結(jié)構(gòu)的類型和體系選擇完成之后，則需要選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)截面，其主要是對(duì)負(fù)載能力、梁、柱等尺寸大小進(jìn)行正確的計(jì)算。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)置寬度、厚度和高度，并且需要根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇符合實(shí)際的梁、柱等截面。

3.5 設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，其最為主要的內(nèi)容就是對(duì)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，需要從以下幾個(gè)方面入手：①構(gòu)件材料的選擇，需要使得構(gòu)件滿足撓度要求，進(jìn)而可以充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用。②對(duì)構(gòu)件自身的承載力進(jìn)行合理的計(jì)算，即對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行分析。如果建筑物構(gòu)件的跨度大，則需要深入研究其穩(wěn)定性，進(jìn)而可以有效避免安全事故的發(fā)生[5]。③合理安排鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作，由于鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作質(zhì)量與整體鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，則需要在設(shè)計(jì)過程中，明確規(guī)定焊接的質(zhì)量和技術(shù)，保障各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠有效連接在一起。

3.6 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，其最為重要的一個(gè)步驟就是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，其主要有剛性連接節(jié)點(diǎn)、半剛性連接節(jié)點(diǎn)和鉸連接節(jié)點(diǎn)三類。在實(shí)際的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，需要遵從以下幾個(gè)方面：①在進(jìn)行焊接工作時(shí)，需要保障焊縫的大小、方式與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)一致。②在焊條選擇過程中，需要考慮是否與金屬材料相兼容。③對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)而言，則需要選擇高強(qiáng)螺栓，在連接過程中，需要對(duì)孔壁的承載能力進(jìn)行估算。④保障施工秩序的合理性，進(jìn)而可以提高施工質(zhì)量且加快工程進(jìn)度。

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)際注意事項(xiàng)

4.1 選擇高質(zhì)量的鋼材

在整個(gè)建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中，鋼材質(zhì)量的選擇是十分重要的，其質(zhì)量與施工質(zhì)量息息相關(guān)。在建筑行業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)前，催生出諸多不同類型的鋼材，所以在諸多鋼材類型中選擇符合實(shí)際的鋼材是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。在實(shí)際的鋼材生產(chǎn)過程中，鋼材的強(qiáng)度、韌性等都需要滿足施工要求，而如果購買工作人員不專業(yè)，則會(huì)出現(xiàn)購買不符合要求鋼材進(jìn)場情況的發(fā)生，進(jìn)而使得建筑鋼結(jié)構(gòu)無法最大化發(fā)揮自身作用。所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要專業(yè)工作人員購買鋼材，從而保障鋼材質(zhì)量。

4.2 保障建筑鋼結(jié)構(gòu)的適用性

隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得越來越多的鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在高層建筑建設(shè)中。所以，需要相關(guān)工作人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、硬度、振幅等進(jìn)行綜合考慮，從而保障鋼結(jié)構(gòu)的適用性，能夠在建筑工程中最大化發(fā)揮自身作用，推動(dòng)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

4.3 重點(diǎn)關(guān)注受力體系和細(xì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為有效減少節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型不符合情況的發(fā)生，則需要進(jìn)行綜合考慮，以鋼材的強(qiáng)度、橫截面大小等為切入點(diǎn)，保障構(gòu)件節(jié)點(diǎn)之間具有連續(xù)性。除此之外，在細(xì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，也需要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則，保障節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)而促使建筑工程質(zhì)量有所提高。

5 結(jié)束語

總而言之，在實(shí)際建筑工程施工過程中，會(huì)應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，能夠使其應(yīng)用在跨度較大的建筑物中，而且其具有操作簡單、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑數(shù)量的不斷增加，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出更高的要求。這就需要設(shè)計(jì)工作人員能夠熟練掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，促使其可以更好地應(yīng)用在建筑物中，推動(dòng)我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展。