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

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當(dāng)前，社會(huì)主義特色市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，推動(dòng)了城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)，各地的建筑工程數(shù)量增多，以鋼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高層建筑和超高層建筑形式興起，以解決城市資源緊張、人口密度大、建設(shè)用地資源短缺等問題。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在超高層和高層建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，有效提高了建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的載荷承重性能，并且有利于降低成本造價(jià)，加快施工進(jìn)度，縮短工期，為工程項(xiàng)目贏得經(jīng)濟(jì)效益。

一、建筑工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)特色

（一）抗裂抗震優(yōu)勢(shì)

采用磚混結(jié)構(gòu)的建筑工程容易在溫度差變化作用下發(fā)生墻體裂縫質(zhì)量問題，一方面降低了建筑外墻的防水性能和保溫防寒性能，另一方面也影響了建筑工程的使用年限。與磚混結(jié)構(gòu)相比較，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的鋼材，擁有極高的韌性和可塑性，起到分擔(dān)墻體承重的作用，有利于增加高層、超高層建筑使用年限，提高其抗裂抗震性能的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)受到外力作用后，采用柔性連接設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)材料不會(huì)產(chǎn)生脆裂，容易恢復(fù)和保持建筑原本結(jié)構(gòu)形狀，具有良好的抗裂抗震性能。

（二）耐久安全優(yōu)勢(shì)

與采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑工程項(xiàng)目相比較，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的材料具有良好的抗腐蝕、耐久安全性能，并且具有較好的防寒保溫性能。

（三）工序簡(jiǎn)便優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所使用的鋼材構(gòu)件，通常由供貨商加工生產(chǎn)后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)組裝，具有操作簡(jiǎn)便、機(jī)械化，提高施工進(jìn)度的優(yōu)勢(shì)。

二、建筑工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理與方法

（一）塑性設(shè)計(jì)的原理與方法

塑性設(shè)計(jì)原則是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度與塑性本質(zhì)高于標(biāo)準(zhǔn)荷載乘以安全系數(shù)的乘積。在內(nèi)力結(jié)構(gòu)分析時(shí)，往往采用鋼塑性分析法和一階塑性分析法。采用塑性分析法，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入塑性后，允許內(nèi)力的重新分配，必須保證材料的延性特征達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）容許應(yīng)力的原理與方法

容許應(yīng)力法是指在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算應(yīng)力參數(shù)要小于既定容許力。相關(guān)人員要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力，同時(shí)根據(jù)階彈理論進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算?？陀^來說，容許應(yīng)力法有如下幾方面缺陷：對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性影響考慮不到位；采用單一安全系數(shù)，無法反饋荷載變異情況，以及獨(dú)立抗力情況。

（三）極限狀態(tài)的原理與方法

極限狀態(tài)法的核心原理是使用荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力取代單一安全系數(shù)。由于受到荷載的影響，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)呈現(xiàn)出如下兩種極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)、承載能力極限狀態(tài)。

三、建筑工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的策略要點(diǎn)

（一）結(jié)合建筑項(xiàng)目實(shí)際情況，合理選擇鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)條件，在做好地質(zhì)水文勘查測(cè)算與分析的基礎(chǔ)上，合理選擇鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，科學(xué)計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理和力學(xué)關(guān)系，提供鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐久性能。

（二）加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震抗裂的性能設(shè)計(jì)

在此過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)遵守標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)整化和簡(jiǎn)單化的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合水文地質(zhì)勘查、施工現(xiàn)場(chǎng)、周邊環(huán)境等具體情況及相關(guān)資料，優(yōu)化建筑基礎(chǔ)、柱體、屋架、面板之間的連接設(shè)計(jì)方案，分析鋼結(jié)構(gòu)支撐形式與配置位置二者的相互作用關(guān)系，確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與抗震性能良好。

（三）鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在鋼結(jié)構(gòu)建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，柱體與斜梁的連接方法包括：端板斜放設(shè)計(jì)方法、端板橫放設(shè)計(jì)方法以及端板豎放設(shè)計(jì)方法。其中，端板斜放設(shè)計(jì)方法適合連接點(diǎn)彎矩大的建筑工程，以增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗彎性能，為螺栓施工提供方便；端板橫放設(shè)計(jì)方法能夠起到分擔(dān)連接點(diǎn)承重壓力的作用；端板豎放設(shè)計(jì)方法適合采用截面柱的建筑工程。在鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接的設(shè)計(jì)中，端板的連接方式有平齊連接和外伸連接兩種主要方式。端板外伸連接的設(shè)計(jì)方法，因節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，能夠增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能。

四、建筑工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他注意事項(xiàng)

（一）分析水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)、施工現(xiàn)場(chǎng)、周邊環(huán)境等影響因素

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案制定，應(yīng)在全面分析水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)、施工現(xiàn)場(chǎng)、周邊環(huán)境等影響因素的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在準(zhǔn)備階段，詳細(xì)了解與掌握建筑工程項(xiàng)目的水文地質(zhì)勘查信息與測(cè)算結(jié)果，加強(qiáng)與其他部門的交流合作，全面分析施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境情況，考慮存在哪些可能影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、抗震性能的風(fēng)險(xiǎn)因素，并以此優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高鋼結(jié)構(gòu)的安全耐久、抗裂抗震性能。

（二）優(yōu)化建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，排除消防事故安全隱患

采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑工程項(xiàng)目，因鋼材的耐火性能較低，設(shè)計(jì)人員應(yīng)思考如何優(yōu)化防火、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以排除鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的消防事故安全隱患。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常見的設(shè)計(jì)方法是為鋼結(jié)構(gòu)加上防火涂層。

（三）加強(qiáng)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提高建筑工程項(xiàng)目的安全耐久、抗裂抗震性能，設(shè)計(jì)人員必須重視構(gòu)件焊接、螺栓連接、節(jié)點(diǎn)配置、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、連接方式等鋼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，防范受力失衡或者節(jié)點(diǎn)承壓變形等質(zhì)量問題的發(fā)生，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體均衡協(xié)調(diào)性，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

五、結(jié)論

總而言之，設(shè)計(jì)人員在制定建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的過程中，應(yīng)樹立科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，遵守國(guó)家施工規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)要求，提高與保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕、抗變形、抗裂抗震、安全耐久性能，同時(shí)注意控制成本造價(jià)，縮短施工工期，降低項(xiàng)目投資成本，為建筑工程項(xiàng)目爭(zhēng)取利潤(rùn)收益，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)和諧健康發(fā)展。