钢结构设计在建筑工程中的应用

孙文

摘 要：与传统的建筑相比，钢结构的建筑在质量上不仅具有更胜一筹的优势，在环保的方面上也是远胜与传统的建筑物。同等的工程，钢结构的建筑不仅能减少房子对钢材的需求量，同时还能降低建筑物的重量，为承载地的安全提供更多一度的保障。另外在建筑的周期上，采用钢结構的建筑还能有效的减少工作时间，从而减少施工人员疲劳施工的情况，为工程的消除了相当大的安全隐患，为工程的建筑带来更多的经济效益。基于此，文章对建筑工程中钢结构设计方面的内容进行了分析与研究，以供参考。

关键词：建筑工程；钢结构设计；应用分析

1 引言

钢结构本身比混凝土结构、砖石结构等具有良好的优势，它的优势不仅体现在材料的性能方面，还体现在力学性能方面。从目前钢结构设计的发展来看，它的功能不再限于是一种结构工具，而是成为一种中介，在一定的性能系数下可以在建筑中发挥出独特的作用，为优化建筑的质量提供保证。因此，加强钢结构设计在建筑工程中的应用分析显得十分重要。

2 钢结构设计概论

钢结构设计要从物理特性和经济性方面进行判断：（1）经济方面，把钢结构运用到施工建设中，可以在很大程度上节约施工的成本。（2）物理特性，为了保证钢结构的设计，质量和施工质量，要尽量提高其物理承受力，结合其体系特点、荷载性质和分布特征来进行综合性分析。通常情况下，不仅要保证力学模型的清晰度以及刚度的均匀程度，还要保证柱间扛侧支撑的分布均匀。钢结构之所以在建材市场占据较大的比例，受到很多施工单位的重视，主要有以下三个方面的原因：（1）钢材质地均匀。一定应力条件下，钢结构由于受力而产生的实际弹性和力学计算中的理想数据最为接近，无论是材质还是内部结构都很稳定。（2）钢材强度比较大。和一般的建筑材料相比，钢材的强度大，抗震性好。另外，钢材的体积比较小，在建筑施工时，可用面积大。钢材的内部结构紧密，自身重量小，遇到突发的自然灾害时能够减轻建筑物的重量，还能使整个工程造价降低。（3）钢材和其它的钢筋材料不同，它的可塑性很强，不会因为载重问题出现折断的情况，这也和钢材内部对外来作用力的合理分配和对应力平衡的把握有关。

3 钢结构设计在建筑工程中的优势

3.1 优良的塑性和韧性

刚结构优良的塑性和韧性具体表现在：建筑在出现超载严重或者负载的情况下，钢结构能够重新分配作用力，减少建筑的应力变化幅度，避免钢结构出现断裂的现象。这一性质也使得钢结构建筑在抗震方面表现出良好的优势。在地震发生时，钢结构建筑可以通过本身发生的弹性和塑性形变，吸收一定程度的地震破坏力，从而达到抗震目的。和多种建筑材料相比之下，钢结构建筑的抗震性优势最为明显，效果最好。

3.2 钢材料质地均匀

钢材料自身的材料性能和其在力学计算方面的假定符合度很高。另外一方面，钢材料的内部组织结构和各项同性最为接近，材料自身波动范围很小，其弹性在所有的建筑材料中是最为理想的，与此同时，其在一定受力范围内，属于完全弹性材料，实际受力和工程力学的计算结果符合度高，所以优势很明显。

3.3 钢结构设计在高层建筑中造价低

当前，钢结构设计也逐渐应用到高层建筑中，其推广应用不仅降低了投入成本，而且提高建筑的可靠性和安全性，有利于提高收益。相比于钢筋混凝土用在高层建筑中，钢结构的总成本更低，并且其质量也比钢筋混凝土要轻很多，因此运输费用就相对较低。钢结构的使用在一定程度上也可以缩短工程时间，减少人工费和其他因为工期而支付的费用。所以，钢结构设计在高层建筑中具有良好的造价优势。

3.4 钢结构建筑所需的施工时间更短

显然，钢结构设计和其他类型的建筑工程相比，其受气候和环境等外界条件的影响比较小。钢结构的生产加工是在工厂内部完成的，加工完后直接送到建筑场所组装即可完工。这就意味着其施工周期比其它类型的建筑施工周期短，对施工场所的周围环境影响也小，完全符合国家关于文明施工的要求。并且，钢结构建筑的生产属于自动化，这在很大程度上降低了人工成本，为企业经济效益的提高做出很大贡献。

4 钢结构设计在建筑工程中的开展

4.1 防火措施

在建筑项目工程当中为了避免钢结构发生火灾事故设计人员通常会在对钢结构进行防火设计，例如会对钢结构进行防火涂料保护、防火板保护、混凝土防火保护和钢结构内通水冷却保护等保护措施。钢结构防火设计并不是简单的对钢结构进行涂料保护，钢结构防火设计不仅需要对钢结构所处部位和防护材料的稳定性与可靠性进行综合的考虑而且还要对钢结构与防护措施叠加起来后重量所占用的空间大小、施工的难易程度以及面临的经济性等因素给予充分的重视。所以设计人员在对钢结构防火进行设计时一定要科学合理的选择好设计方法。

4.2 防腐保护措施

防腐的问题一直以来都是钢结构设计中的难题，随着现代建筑的工程逐渐变大，工程的施工时间也越来越长，建筑中的材料在太阳下暴露的时间随之也越来越长，在已结束的工程中，也会出现难以避免的钢材暴露情况。这些暴露在外的钢结构在经过长时间的风吹日晒后，必然会发生不同程度的生锈和老化，从而损坏建筑的美感，其次。人们对于建筑中的这一问题往往忽略，长时间的腐蚀现象对于建筑物来讲，过多或少的都会造成一定程度上的危害，建筑物的稳定性和牢固性随之就会产生一定程度的下降，为人们的居住安全带来更多的隐患。所以，在钢结构设计的建筑时，工作人员应尽量避免钢结构暴露在建筑外，或是对暴露在外的钢结构采用涂漆、绝缘、防水的措施。还应加强对建筑物的安全宣传，让物业过居住人员对建筑的危害有一定的了解，避免发生由腐蚀而造成的危害。

4.3 防污染处理

污染的问题并不仅仅是针对于建筑而言，它的涉及面相当的广，但建筑中的污染问题在污染的体系中也占据着较大的地位。无论是光污染还是噪音污染或是空气的污染在建筑中都有所设计，因此，钢结构的建筑工程要尽量体现出环保的建筑意识，对建筑材料的选取要遵循节能环保的策略，在建筑中的噪音工作人员要做出解决措施，在建筑中也要体现出防噪防污的理念，对建筑物采用最可行的防范措施。例如：针对墙体用隔音的材料，或是在墙上安装隔音的工具等，都能有效的减少噪音污染。其次，在光污染的防治上，钢结构的建筑要尽可能的实现光源科学环保安全，让居民在居住中感到舒适。总之，无论是光污染还是噪音的污染，或是生活污染，钢结构设计的建筑都应有针对性的对这些问题做出防范，以确保居民的生活环境安全与舒适。

5 结束语

综上所述，钢结构因其自身良好的特性在我国建筑行业中得到越来越广泛的推广应用。钢结构不但能够使建筑周期减短、降低施工成本，还具有良好的环保性和抗震能力，这些性质不仅符合国家可持续发展的要求，也充分保证了整个建筑工程的安全性和可靠性，有助于企业的未来发展。不难看出，钢结构在未来的建筑领域将会占据很大市场，要加大对钢结构应用的推广，从而促进我国建筑行业的快速发展。

参考文献：

[1] 黄首赞.钢结构在建筑结构设计应用中存在的问题分析[J].低碳世界，2015（8）：189～190.

[2] 赵根田，刘卉.钢结构设计在现代建筑中的应用分析[J].建筑设计，2016（9）：44.

[3] 李有力.钢结构在建筑设计中的应用分析[J].低碳世界，2015（3）：22.

[4] 郑先元.钢结构工程施工质量监督中的常见问题及应对措施[J].工程质量，2012（2）：345～346.