建筑钢结构工程设计要点

郑沼月，高 溪

（1.山东济炼石化工程有限公司，山东济南 250101；2.同圆设计集团有限公司，山东济南 250101）

0 引言

随着经济的快速发展，城市建设脚步的加快，促使高层建筑物在不断的增多，城市的住房用地问题得到一定的缓解。而由于高层建筑自身的承重能力过高，所以对基础负载力有一定的要求，而在建筑物中应用钢结构，可以大大减少基础负载力的压力，提高施工质量和安全，减少成本费用。因而，对建筑钢结构工程设计要点进行深入分析显得尤为重要，可以保障建筑工程质量，推动建筑行业的快速发展。

1 建筑钢结构工程设计的必要性

1.1 提高建筑工程质量

在实际的建筑钢结构设计过程中，不仅需要对钢结构设计的相关影响因素进行深入分析，而且还需要提高对技术的重视度。由于钢结构在设计过程中，设计难度较大，所以设计师需要依托施工图纸的要求，对施工现场进行深入了解，进而可以对整个建筑进行多方位思考，保障钢结构的质量和安全，使得钢结构的性能更加稳定[1]。

1.2 相关性较大

在整个钢结构设计过程中，需要对可能产生影响的因素进行全面分析，进而可以保障施工的质量，同时还需要详细了解构件的设计质量，可以大大减少设计问题对工程带来的影响。因此，设计师需要能够熟练掌握各种设计规范，能够按照一定的标准制度对构件和受力进行合理的设置，使得构件的设计质量有所保障。因此，需要重点控制钢结构质量，并结合施工实际情况，对钢结构的关键节点进行分析，全面保障施工质量[2]。

2 建筑钢结构的特征和设计遵循标准

2.1 建筑钢结构的特征

在新型建筑结构中建筑钢结构是一种表现形式，被受到广泛的应用，具体而言：①抗震性强，钢材是钢结构的主要材料，其自身具有良好的可塑造性和韧性，可以保障钢结构的抗震性，可以延长钢结构的使用年限，在受到压力时不易受到伤害。另外，使用合理的连接方式，可以使得钢结构发生变形时，快速复位，促使钢结构的抗震能力有所提升。②良好的抗裂性，在实际施工过程中，砖混结构的建筑会受到温差的影响，引发墙体裂缝的情况，导致保温性能和防水性有所下降，严重影响建筑物的正常使用。而钢结构拥有良好的抗裂性，这是由于钢材的强度较高，使得房屋可以相应的减少承重墙的数量，这样就可以减少墙体出现裂缝情况的发生。③耐久性高，钢结构与木质结构相比有着良好的抗腐蚀性能，可以整体提升建筑的抗腐蚀性。根据相关实验发现，钢结构的耐久性是砖混结构耐久性的2 倍，并且还拥有良好的隔热性[3]。④操作简单，钢结构设计时间短，并且工厂只需要根据钢构件的形式就可以直接生产，然后运送到施工现场进行拼装工作，整个过程可以依靠机械化，节约时间，精准度高，质量也有所保障。

2.2 建筑钢结构的设计遵循标准

①在建筑钢结构的设计过程中，需要对整体和各关键部分的稳定性有一定的了解。保障钢结构设计的稳定性是最为基础的前提，如果钢结构在设计中不注重稳定性，则会对建筑工程的安全带来一定的影响。因此，在设计过程中则需要遵循整体性标准，进而可以保障整个结构的稳定性。②遵循一致性原则，需要保障计算简图与实际计算方法的一致性，尤其是组合钢结构设计过程中，需要采用一致的简图计算方法，保障钢结构的稳定性。

3 建筑工程项目中的钢结构的设计要素

3.1 钢结构的选择

截至到现阶段，建筑钢结构可以分为桁架、索膜、网架等类型。在对钢结构类型选择时，需要根据建筑的实际情况而确定，比如选择网架类型的而言，一般会应用在建筑物跨度大、负载量轻中。而对于大型SRC 柱和钢筋结构混凝土混合结构而言，应用在建筑物抗震性较高中。除此之外，在实际的钢结构设计过程中，也需要详细了解当地的天气变化，如果是在寒冷的冬季，则需要充分考虑雪对建筑物的负载力，保障建筑物屋顶的负载力和重力坠楼曲线与实际要求相符合。对于跨度较大的建筑工程而言，需要充分考虑建筑物的拉索、支撑物的设置参数，进而减少安全事故的发生。

3.2 合理设置钢结构的变形限值

通常情况下，如果不存在抗侧力结构时，则需要使用纯钢结构，需要注意以下几个问题：①在地震条件下，需要将顶点的位移确定在1/300，另外还需要设置层间位移为1/1250。②如果风力条件允许，则需要将顶点位置控制在1/500，层间移位控制在1/400。除此之外，钢结构的挠度变形问题也是需要重点考虑的问题，如果过大会对人们带来强烈的不适感，而且钢结构的稳定性也会受到影响，因此需要严格控制钢结构的挠度变形问题[4]。

3.3 选择合适的结构

一般情况下，如果建筑楼层小于6 层，则需要考虑选择框架型体系，而如果大于6 层，则需要选择双重结构的体系。如今存在的钢架柱主要分为钢骨混凝土柱、H 型钢柱和钢骨混凝土及钢管混凝土柱三种，三种可以组合使用，普遍应用在规模较小的高层中，不仅可以减少材料的使用，而且还可以保障其稳定性。如果发生地震，延展性和抗地震性较为良好。将剪力墙与钢结构的延展性进行比较发现，钢结构的抗震性较为良好。

3.4 钢结构截面的控制

在钢结构的类型和体系选择完成之后，则需要选择合适的钢结构截面，其主要是对负载能力、梁、柱等尺寸大小进行正确的计算。根据相关标准，合理设置宽度、厚度和高度，并且需要根据工程实际情况，选择符合实际的梁、柱等截面。

3.5 设计钢结构的构件

在对钢结构设计过程中，其最为主要的内容就是对构件的设计，需要从以下几个方面入手：①构件材料的选择，需要使得构件满足挠度要求，进而可以充分发挥钢结构的作用。②对构件自身的承载力进行合理的计算，即对构件的强度和稳定性进行分析。如果建筑物构件的跨度大，则需要深入研究其稳定性，进而可以有效避免安全事故的发生[5]。③合理安排钢结构的焊接工作，由于钢结构的焊接工作质量与整体钢结构质量有着密切的联系，则需要在设计过程中，明确规定焊接的质量和技术，保障各个节点能够有效连接在一起。

3.6 对钢结构节点的设计

在钢结构设计过程中，其最为重要的一个步骤就是对钢结构节点的设计，其主要有刚性连接节点、半刚性连接节点和铰连接节点三类。在实际的节点设计过程中，需要遵从以下几个方面：①在进行焊接工作时，需要保障焊缝的大小、方式与规定标准一致。②在焊条选择过程中，需要考虑是否与金属材料相兼容。③对高层建筑结构而言，则需要选择高强螺栓，在连接过程中，需要对孔壁的承载能力进行估算。④保障施工秩序的合理性，进而可以提高施工质量且加快工程进度。

4 建筑钢结构工程实际注意事项

4.1 选择高质量的钢材

在整个建筑钢结构工程施工过程中，钢材质量的选择是十分重要的，其质量与施工质量息息相关。在建筑行业快速发展的当前，催生出诸多不同类型的钢材，所以在诸多钢材类型中选择符合实际的钢材是一项巨大的挑战。在实际的钢材生产过程中，钢材的强度、韧性等都需要满足施工要求，而如果购买工作人员不专业，则会出现购买不符合要求钢材进场情况的发生，进而使得建筑钢结构无法最大化发挥自身作用。所以，在实际设计过程中，需要专业工作人员购买钢材，从而保障钢材质量。

4.2 保障建筑钢结构的适用性

随着建筑规模的不断扩大，使得越来越多的钢结构被广泛应用在高层建筑建设中。所以，需要相关工作人员对钢结构的强度、硬度、振幅等进行综合考虑，从而保障钢结构的适用性，能够在建筑工程中最大化发挥自身作用，推动建筑行业的快速发展。

4.3 重点关注受力体系和细节点设计

钢结构在实际设计过程中，为有效减少节点与结构分析模型不符合情况的发生，则需要进行综合考虑，以钢材的强度、横截面大小等为切入点，保障构件节点之间具有连续性。除此之外，在细节点设计过程中，也需要遵循相关标准准则，保障节点设计的合理性，进而促使建筑工程质量有所提高。

5 结束语

总而言之，在实际建筑工程施工过程中，会应用到钢结构。因此，对钢结构进行合理的设计，能够使其应用在跨度较大的建筑物中，而且其具有操作简单、应用广泛的特点。随着经济的快速发展，高层建筑数量的不断增加，对钢结构的设计提出更高的要求。这就需要设计工作人员能够熟练掌握钢结构设计要求，保障钢结构的质量，促使其可以更好地应用在建筑物中，推动我国建筑行业的快速发展。