建筑钢结构工程设计及其注意事项

文/初亮 沈阳恒信达钢结构工程有限公司 辽宁沈阳 110000

1、建筑结构设计中钢结构设计的重要性

建筑行业中，钢结构指的是通过对钢板进行焊接、热轧、冷弯等加工使钢板形成需要的钢型。钢结构可以分为轻钢、重钢两种类型，轻钢自重与占用的面积都比较小，广泛应用于跨度小的建筑项目中；重钢的自重比轻钢肯定要重，但与钢筋混凝土比，优势还是很明显的，广泛应用于跨度较大的建筑物中。建筑结构设计的重要组成之一就是钢结构设计。钢结构设计包括将设计规划：钢结构设计蓝图变成实体：钢结构产品的整个演变过程。钢结构设计一方面影响着建筑物的整体质量，进而影响建筑业的发展；另一方面钢结构设计还影响着现代钢结构制造业的发展，所以钢结构设计至关重要。从建筑结构设计性质的角度分析的话，钢结构设计的过程除了对几何成分有很高的要求外，还对专业技术水平有一定的要求，所以进行钢结构设计的设计人员专业技能、工作经验各方面的综合素质都必须好。钢结构设计的难度很大，在进行钢结构的设计时，设计人员必须严格按照设计规划进行，结合建筑项目的施工性质与工程图纸，准确把握钢结构设计的要点，在自己的脑海中形成清晰的立体结构并通过设计图展现出来，保证钢结构设计的质量。钢结构设计的关联性很大，必须重视各个环节以及构件的设计质量，否则一个设计环节出现差错就会在很大程度上影响构件的安装质量，进而影响建筑工程后期施工的质量，出现安全事故。钢结构设计过程中设计师必须严格遵守相关的设计规范与原则，充分了解掌握设计对构造、结构受力特点等方面的要求，在满足国家的规定标准前提下合理设计。同时，还要结合建筑工程的施工诉求，对钢结构的关键部位进行设计优化，提高建筑结构设计中钢结构设计的质量，这样就能保证建筑项目的施工顺利进行、建筑物的质量，以提高建筑企业在市场的竞争力。

2、建筑工程钢结构设计方法

2.1 塑性设计法

当建筑物的结构构件塑性性质以及强度比标准荷载的构件乘以安全系数要高的时候，在构件的内力结构分析中通常就会采用塑性设计法。这一方法有一定的优点，主要表现在其结构进入到塑性之后能够允许进行内力的重分布，但必须要注意，其结构和构件需要具有足够的延性，并且要在设计过程中根据实际需求，严格限制翼缘以及截面腹板的比例尺寸。

2.2 容许应力法

容许应力法在设计应用的过程中也需要坚持一定的原则，具体来讲，要求其结构计算应力需要比结构构件设计中规定的容许应力要小。在结构构件应力计算时，一定要按照规定的标准荷载进行设计，计算是以一阶弹性理论得到的，是以一个去除材料并且大于1的安全系数的极限应力或者是屈服应力确定的。这一设计方法存在一定的缺陷，在应用过程中需要根据实际情况科学选择。

2.3 极限状态法

极限状态法的出现，能够有效解决上述两种方法中存在的缺陷，更好的提升设计质量。极限状态法采用荷载分项系数和抗力替代单一安全系数。在荷载作用之下，结构能够在一定的周期内达到两种极限的状态，即正常使用状态下的极限状态以及承载能力极限状态。后者所对应的是结构的安全性，主要指的是结构的断裂、塑性变形等引起的结构破坏。极限状态是当前建筑工程钢结构设计中应用最为广泛的设计方法，其能够有效提升设计质量，确保建筑钢结构的稳定性。

3、建筑钢结构工程设计的注意事项

3.1 合理选择钢材

在建筑工程钢结构设计过程中，选择合理的钢材有十分关键的作用。可以说，钢材选择这一任务既重要，又存在一定的难度。我国的钢材种类众多，要想从众多的钢材中选择出最适合建筑物施工建设的钢材难度较大，且當前建筑物的施工设计对于钢材的要求也较高，不同建筑物对钢结构强度、变形度以及疲劳应力等方面的要求也各不相同，所以选择时也有一定的难度。因此，在设计时，为了能够更好的发挥钢结构的作用，一定要从实际出发，结合具体的施工要求科学选择钢材。在选择钢材时，还必须要科学判断出其适用性。目前，建筑钢结构的跨度以及荷载都比较大，主要是应用在体型较为复杂的高层建筑物或者是大型的建筑物中。因此，钢材必须要满足建筑物施工需求，能够承受较高的温度和振动，并且便于拆卸。这就要求设计之前设计者需要调查研究，并全面分析，充分考虑钢结构的适用性，才能够进行设计工作。

3.2 重点设计钢结构的细节部分

建筑钢结构细节部分的设计往往对整个结构的稳定性有重要的影响。因此，必须要注意对这方面的设计。这就要求设计人员在钢结构的方案确定之后，必须要对钢结构的受力体系以及细部节点进行具体计算，并要根据实际情况进行科学完善。对于钢结构受力体系的设计来讲，当前大多建筑物采用的是杆系结构，这一结构要求钢材必须要具有较大的强度等级，且截面的尺寸要符合施工要求，在生产时能够进行现场组装，且构件之间的约束力较小。这就要求设计人员在设计的过程中一定要把握好设计重点，确保构件节点之间连接的稳定性。在设计细部节点时，一定要细致，因为细部节点的设计内容较为复杂，必须要严格设计，并要符合实际的施工需求。

3.3 提升钢结构设计的稳定性

设计人员首先需要从结构的整体性对其稳定性进行分析，并要充分考虑钢结构的整体刚度以及失稳程度。当前，设计时采用的是折减系数法以及临界压力求解的方法计算钢结构的稳定性，一般情况下也用这两种方法计算轴心压杆的稳定性。因为建筑钢结构内力将会受到柔性结构大变形量的影响，在计算弹性稳定性时，不仅需要考虑结构整体性特点，同时还需要充分考虑二阶分析，设计人员不能忽视这一点。

结语：

在对建筑工程进行建设中，运用钢结构工程进行设计，不仅能够使得建筑工程具有更大的跨度空间，同時还存在着安装便利、造价成本较低等优势，因此使得其在建筑工程方面的应用越来越广。随着我国城市化进程的进一步发展，高层建筑的数量将会急剧增多，这就对钢结构工程的设计提出了更高的要求。作为相关的设计人员，需要掌握钢结构工程设计工作中的要点，从而保证我国的建筑钢结构工程设计工作能够做得更好，最终促进我国建筑行业更好的发展。