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

孟帥

棗莊礦業(yè)集團(tuán)信誠設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 山東 棗莊 277000

引言

在建筑工程的建設(shè)中，不可缺少的結(jié)構(gòu)體系是鋼結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到工程建設(shè)的質(zhì)量。當(dāng)今社會(huì)隨著建筑功能的多樣，很多建筑都有較大的重量，所以荷載標(biāo)準(zhǔn)很高，因此，在鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)工作中，需要細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)，從而提高施工效率、加強(qiáng)建筑的施工質(zhì)量、提高工程的綜合效益。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)概述

1.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考依據(jù)

對于建設(shè)項(xiàng)目而言，如果采用鋼結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)體系有明確的參考依據(jù)。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)嚴(yán)格按照其結(jié)構(gòu)體系的要求進(jìn)行，以充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。從鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)來看，設(shè)計(jì)師需要保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，從經(jīng)濟(jì)學(xué)和物理學(xué)的角度看結(jié)構(gòu)，以保證結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力的均勻性，局部的受力穩(wěn)定，否則會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。由于鋼材是鋼結(jié)構(gòu)中的主要材料，其價(jià)格相對較高，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需要從設(shè)計(jì)成本的角度來選擇鋼結(jié)構(gòu)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)特性分析

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①鋼是主體材料，具有均勻性的特點(diǎn)。②鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可以節(jié)省其他承重材料，所以整體自重相對較小。③鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性較好。鋼是一種相對均勻的材料。在抗壓彎應(yīng)力的作用下，鋼結(jié)構(gòu)雖然會(huì)產(chǎn)生一定的變形，但其主體結(jié)構(gòu)一般不會(huì)發(fā)生脆性變形破壞。為了保持鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，需要保證鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的均衡分布。鋼結(jié)構(gòu)對荷載適應(yīng)性強(qiáng)，鋼材具有良好的塑性和韌性，即使在強(qiáng)烈振動(dòng)下，鋼結(jié)構(gòu)也能保持其相對完整性。

1.3 結(jié)構(gòu)分析與工程判斷

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)建筑工程的具體情況做相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析和工程判斷。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，借助專業(yè)的設(shè)計(jì)分析軟件可以完成結(jié)構(gòu)分析和工程判斷。為了保證相關(guān)軟件中數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠最大限度地滿足建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要獲取在建工程完整準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息。在工程判斷中，要考慮周圍環(huán)境因素和自然地理因素對結(jié)構(gòu)的不利影響，采取必要措施實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化[1]。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先要全面了解鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間的關(guān)系，明確受力傳力體系，設(shè)置明確有效的抗側(cè)力系統(tǒng)，這有利于進(jìn)一步優(yōu)化工程的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作需要引起設(shè)計(jì)人員的高度重視。

另外，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行操作，依據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的原則調(diào)整，提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。需要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容是，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能與支撐配置位置和形式密切相關(guān)。因此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮相關(guān)因素，盡量減少不利的影響因素，增強(qiáng)抗震能力。其次，在設(shè)計(jì)上也要強(qiáng)調(diào)對于小型構(gòu)配件連接件的應(yīng)用性，如：在鉚釘?shù)膽?yīng)用中，鉚釘?shù)倪B接將直接影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)具體特點(diǎn)選擇符合條件和規(guī)范的鉚釘。

（2）注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。對于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，既要注重整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，又要對細(xì)部進(jìn)行控制，并注重細(xì)部的管理，使不同的節(jié)點(diǎn)都能滿足可靠度的要求。根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的連接形式選擇，應(yīng)充分保證其完整性、協(xié)調(diào)性和合理性。例如：應(yīng)用螺栓連接，或焊接連接，需要先分析使用要求、外觀要求以及結(jié)構(gòu)具體受力情況，然后選擇合適的施工形式。

（3）注意結(jié)構(gòu)選型。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)選型。選型對整個(gè)設(shè)計(jì)工作的有效實(shí)施有著直接的決定性影響，因此在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員的設(shè)計(jì)切入點(diǎn)是綜合考慮結(jié)構(gòu)的受力關(guān)系、地震效應(yīng)和結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理，從而提高結(jié)構(gòu)選型和整體工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（4）控制梁柱的連接節(jié)點(diǎn)。以門式剛架為例，根據(jù)配置的不同，門式剛架斜梁與主體的連接方式可分為三類：①端板垂直放置：對于端板垂直放置的應(yīng)用，它更適用于等截面柱。②端板水平放置：適用于豎向荷載起到控制作用，可減小節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)剪力，柱本身就有較大的荷載。③端板斜放：如果節(jié)點(diǎn)彎矩較大，可通過斜放置的方式將受拉連接臂伸出，為螺栓的布置提供了更有利的條件。一般情況下，端板拼接有兩種類型，延長和齊平。與兩種方法相比，端板采用延伸連接的形式使受力更穩(wěn)定，端板延伸拼接的方式應(yīng)用節(jié)點(diǎn)更多。在節(jié)點(diǎn)板內(nèi)外均設(shè)置加勁肋，可以使受拉翼緣兩側(cè)的螺栓得到更均勻的應(yīng)力，增強(qiáng)抗剪承載力，防止節(jié)點(diǎn)板變形[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

3.1 關(guān)注適宜性

在具體的設(shè)計(jì)過程中，要高度重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型的適宜性。在設(shè)計(jì)中，為保證完成后的工程主體滿足建筑的基本使用要求，滿足安全要求，設(shè)計(jì)人員要做到勘察與設(shè)計(jì)相結(jié)合，做到理論數(shù)據(jù)與實(shí)際功能相結(jié)合，然后才能做出適宜的建筑。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)材料的合理選擇

為了保證設(shè)計(jì)成果的高效實(shí)施，在設(shè)計(jì)過程中，還需要注意材料的選擇。如果選用的材料不適宜，那么即使設(shè)計(jì)理論完美，也無法達(dá)到理想的效果。鋼結(jié)構(gòu)材料具有不同的塑性、韌性、強(qiáng)度等，因此，對于鋼結(jié)構(gòu)材料的選擇，有必要對材料類型及參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的比較分析，選擇出能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)理論的材料類型，使所選材料能夠滿足各個(gè)地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)和使用要求。

4 結(jié)束語

在建筑特別是高層建筑的施工中，鋼結(jié)構(gòu)的施工形式可以使建筑達(dá)到大跨度大空間的優(yōu)勢，且鋼結(jié)構(gòu)具有安裝方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，因此在建筑中得到了廣泛的推廣。隨著我國城鄉(xiāng)一體化的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的工程越來越多，因此鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也要滿足建筑的整體要求，因此設(shè)計(jì)人員必須掌握鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，為了保證鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，必須重視建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)。