建筑工程钢结构设计方法及要点

宋鹏飞

引言

近年来，在城市建筑中高层建筑的数量逐渐增多，城市住房用地紧张的问题得到了一定缓解。因为高层建筑自身的自重大，所以高层建筑对于基础的承载能力的要求高。而在建筑中运用钢结构，在一定程度上降低了对于基础承载能力的要求，与此同时还提高了施工效率、降低了成本造价，由此可见，做好钢结构的设计工作具有十分重要的意义。

1 建筑工程钢结构常用的设计方法

1.1 塑性设计法

采用塑性设计原则是指结构构件的塑性性质和强度要高于标准荷载的构建乘以安全系数。在进行内力结构分析的构建时通常使用钢塑性分析法、一阶塑性分析法。塑性分析法在材料结构进入塑性之后允许进行内力的重分布，但是材料的结构需要有较强的延性。在进行设计时要对翼缘以及截面腹板的比例尺寸进行限制。塑性设计法中有着对非线性的处理，但是在结构设计中依然不能反映出结构构件以及材料的扩展。

1.2 极限状态法

极限状态法能够克服在塑性设计法和容许应力法中的缺陷，它使用荷载分项系数和抗力来取代单一安全系数。现今在众多的设计方法中多是采用极限状态法。由于荷载的原因，它的结构可以达到两种极限状态：①正常使用极限状态；②承载能力极限状态。承载能力极限状态对应着结构的安全性，它主要指因构件的塑性变形、断裂等情况所造成的结构破坏。

1.3 容许应力法

容许应力法是指在设计时结构计算应力要小于结构构件设计规定的容许力。

结构构件的计算应力要按规定的标准进行荷载，根据一阶弹性理论去计算，以一个去除材料并大于一的安全系数的极限应力或是屈服应力来进行确认。容许应力法有两点不足：①没有考虑到结构几何的非线性影响。②因为采用单一安全系数，无法显示荷载变异以及抗力的独立性。

2 建筑工程钢结构设计要点

2.1 重视结构选型

在建筑钢结构设计要点中，结构选型是其中的一个重点部分。在建筑钢结构设计要点中，结构选型对于最终能否达到预期目标有着巨大的影响，而且根据设计方案然后进行的结构选型工作也十分重要。在进行建筑钢结构设计时，从建筑工程的结构之间的力学关系、破坏机理等方面入手，将会提高结构选型的质量，从而提高工程质量，由此可见一个优秀的结构选型对建筑钢结构设计相当重要。

2.2 强化结构布置的合理性

在具体的设计工作中，对结构布置的合理性进行强化，是建筑钢结构设计中较为关键的一步。强化结构布置的合理性，要求设计人员根据建筑钢结构设计的整体方案及工程的使用需求，通过强化结构布置的工作措施的方式，来促进建筑钢结构设计。在强化结构布置的合理性时，对建筑钢结构设计流程进行优化，能够对使建筑钢结构设计方案更加优异，使建筑钢结构的稳定性更高。所以在进行建筑钢结构设计要点分析的环节，需要进一步强化结构布置的合理性。

2.3 钢结构抗震设计

仔细了解钢结构之间的稳定性关系，可以保证钢结构稳定性的设计，所以要对钢结构的抗震设计进行重视。在进行钢结构的设计时，要让钢结构尽可能的简洁化、规正化。在进行钢结构构件连接时，要根据实际情况进行具体操作。要让屋架和屋面板、屋架和柱子间连接足够稳定，从而提升钢结构的抗震能力，使得建筑的安全性能能够有所增加。此外钢结构的抗震能力还与选用的支撑形式以及选择的位置有关联，因此在进行设计时还要将这些因素纳入考虑范围，以减小这些因素的对于钢结构抗震能力的影响。在进行钢结构设计时，一些细小的零件也需要注意。就拿铆钉来说，铆钉的连接强度在建筑中相当重要，要由具体的钢材构件去选择符合要求的铆钉进行连接。

2.4 梁柱连接节点

门式刚架斜梁与柱的连接，有端板竖放、端板横放以及端板斜放三种形式。端板竖放主要用于截面柱。当竖向的荷载起到控制作用时，将端板横放可减少节点的所受的力，与此同时还可以利用柱的压力对节点力的作用。在节点弯矩很大的情况下，可以采取端板斜放的方式，这样能够将抗弯连接的力臂进行适量的延伸，能够对布置螺栓有着一定的帮助。端板拼接连接有两种形式，分别是外伸式和平齐式。这两种方式比起来，端板外伸式节点受力比平齐式更加符合力学的原理，而且外伸式节点的承载力比起平齐式节点来说要高上许多，所以在实际应用时外伸式端板连接用到的更多。在结点板外伸部分设置加劲肋，可以使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀，使得节点的抗剪能力有所提升，对于减少节点板的变形有着明显的作用。

3 结语

在科学技术高速发展的现代，钢结构作为一种有效的建筑结构形式，在建筑工程领域的应用不断增多。由于钢结构自身所具有的优点，它一直在建筑工程领域中有着巨大的作用。在钢结构设计中，尤其需要注意钢结构的稳定性的相关问题，结合稳定性原则进行设计工作。通过长期的分析以及研究，推动建筑工程结构设计水平的发展，促进建筑行业的进步。

[1]郑玉峰.钢结构稳定性设计探析[J].科技资讯，2011（08）：93～94.

[2]邢立涛.浅谈钢结构设计中的稳定性分析[J].科技传播，2010（16）：67～68.