建筑結構設計中鋼結構設計的重要性與策略

杜秋玲 杜衛衛

【摘要】當前，在建筑工程中，鋼結構是一種非常常見的結構形式，但是因為鋼結構失穩現象而產生的安全事故數量也明顯呈現出上升的趨勢。建筑結構設計作為建筑施工管理中重要的組成部分，其鋼結構設計質量的好壞是直接影響到建筑主體結構穩定性的重要因素。因此，需要及時采取有效的改善對策，從而降低安全隱患的發生率，為人們創造安全、和諧的居住環境?；诖?，文章就建筑結構設計中鋼結構設計的重要性與策略進行分析。

【關鍵詞】建筑結構設計；鋼結構設計；重要性；策略

1.建筑結構設計中鋼結構設計的重要性分析

在實際的建筑結構設計過程中，鋼結構設計是至關重要的組成部分，其主要是指將鋼結構設計藍圖到鋼結構產品的演變過程，對于現代鋼結構制造業的可持續發展有著關鍵性的影響。從建筑結結構設計的的性質來看，其中存在的鋼結構設計不僅具有幾何成分，更具體表現了技術性的相關因素。因此，這就對設計人員的專業知識能力提出了較高的要求，設計者在對建筑結構設計中鋼結構進行設計時，必須嚴格遵守相應的設計藍圖要求，其實結合建筑工程項目的施工性質，充分掌握工程圖紙中的設計要點，并將藍圖中的平面線條聯想出一個完整清晰的立體結構，以此來保障鋼結構設計的高質量。但是，在這一設計工程中，設計人員應該清楚的認知到，如果其中任何一個設計環節出現錯誤，都將會嚴重影響構件的安裝質量，極有可能危及到建筑結構整體的安全穩定性，這就很容易引發重大的安全事故，造成人員的傷亡。除此之外，設計師還要切實遵守建筑建筑結構設計中鋼結構的設計規范，真正了解到構造要求、結構受力特點等方面的要求。只有這樣，才能設計出合理的連接接地玩形式，使其能夠滿足于國家規定的標準要求。與此同時，設計人員還需要加強對建筑結構設計中鋼結構設計中關鍵部位的優化設計，從根本意識上認知到建筑結構設計中鋼結構設計的重要性，以此來不斷提高建筑結構設計中鋼結構設計效率與質量，促使建筑工程施工的順利開展。

2.當前建筑結構設計中的鋼結構設計分析

2.1鋼結構失穩分析

通常，鋼結構失穩應該分成兩個方面來進行分析，一個是局部出現了失穩的現象，而與之對應的就是整體的失穩，在這一過程中需要注意的一點就是鋼結構整體失穩的狀況通常都是由結構本身的局部失穩現象造成的。特別是當受彎部分的尺寸大小發生了改變或者是其超出了一定的范圍之后，就非常容易出現失穩的情況，鋼結構失穩的情況是由多種因素共同影響而形成的，在這之中最為顯著的一個特征就是設計者在設計的過程中沒有對其自身的支撐作用予以充分的考量，而這也成為了結構出現失穩現象的一個十分重要的原因。局部失穩通常就是指當鋼結構所處的吊裝位置出現了一定的變動時，網架和桁架在整體受力方面都會產生非常明顯的變化，這樣一來也就非常容易出現失穩的情況?；\統的來說，只要建筑結構當中有鋼結構的存在，就會出現失穩的隱患，因此在工程設計和施工的過程中，工作人員必須要對此予以高度的重視，做好一切有效的防護措施，只有這樣，才能更好的保證工程設計和施工的質量和水平。

2.2腐蝕問題分析

鋼結構自身并沒有非常好的抗腐蝕性，特別是在潮濕的環境當中，如果其處在有侵蝕性的環境里面，鋼材就會在很短的一段時間之內就發生生銹的情況，這樣就使得構件和結構的承載力都發生了非常大的轉變，相關的研究和統計表明，鋼屋架倒塌事故占所有事故類型的比重在逐年上升，同時在這些事故中，許多都是因為結構腐蝕嚴重，長期得不到維修所導致的。

2.3鋼材受溫度的影響明顯

眾所周知，鋼材性能隨溫度升降而變化，耐溫性較差，當溫度達到430-540℃之間時，鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇下降，失去承載能力。用耐火材料對鋼結構進行必要的維護，是鋼結構研究的一個重要課原地垂直塌落，形成"扁餅"效應。這起震驚世界的事故，其直接原因是火災。建筑物的耐火能力取決于建筑構件耐火性能的好壞，在火災發生時其承載能力應能延續一定時間，使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災。

3.鋼結構設計思路和步驟

3.1鋼結構的形式與布置

在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要，對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

3.2結構分析

在鋼結構設計過程中，通常有杉線性彈性分析來作為結構分析，只有當和構件允許時才會考慮P-△，P-δ。利用有限元軟件可以對幾何非線性及鋼材的彈塑性能進行考慮，可以為精確分析結構奠定良好的基礎。但在鋼結構設計過程中，當結構較為復雜時，則需要建模運行程度，同時還要進一步對結構進行詳細的分析。當結構較為簡單時，可以利用手算來對其進行分析。典型結構在對其內力和變形進行確定時，可以直接通過工具書來獲得。在對鋼結構進行分析時，需要充分的對建筑物的穩定性和安全性進行考慮，特別是對于多層建筑鋼結構，需要布置一定數量的支撐，從而有效的減少建筑物層間位移的發生。

3.3構件設計

在構件設計時，需要合理進行材料的選擇，通常會采用Q235和Q345鋼結構材料。為了確保構件設計能夠具有較好的經濟性，則需要選擇不同強度鋼材的截面組合。當前在鋼結構鋼件設計時，多會采用單一的鋼種作為主結構。而且結構軟件的應用可以對設計中的結構進行全面的優化，并能夠對優化后的截面進行調整，確保其能夠達到要求的標準。另外在構件設計時還需要重視模型建立和部分計算參數。

3.4節點的設計

連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一，在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定，常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，如不能確信這種不一致造成的偏差在工程允許的范圍內，就必須避免，按傳力特性不同，，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。連接的不同對結構影響甚大。具體設計內容：焊接、栓接、連接板、梁腹板、節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定；節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。

結束語

近年來，鋼結構設計理念更新的速度也較快，這對于我國鋼結構的發展起到了積極的推動作用。因此，在實際的設計工作中，要針對具體的細節進行落實，保證鋼結構的防火、防腐蝕，確保所設計的結構合理，安全可靠。

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