浅析钢结构建筑的设计特点

闫国臣

摘 要：

伴随着全球经济的飞速发展,城市化建设的也不断创新。目前在城市化建筑中,钢结构为主的建筑逐渐成为建筑业最为热点的设计。钢结构建筑的设计中，对钢结构在建筑上的应用及其稳定性的设计进行分析，本文分浅要析了钢结构建筑的稳定设计，要钢结构建筑稳定特点及重点考虑的原则和特点。

关键词：钢结构；稳定性；钢结构设计；

中图分类号：TU391

目前，我国社会的不断发展，建筑业水平的不断提高，具有跨度大、空间大、耗材量少、工期短、建筑施工易安装、环保、可回收利用、以及建筑物造型美观简洁等优点的钢结构建筑却成为了一颗建筑业里耀眼的“明星”，在仓库、工业厂房、博物馆等民用建筑与工业建筑中得到广泛的发展和应用。钢结构的稳定性在建筑建设项目设计中，应遵循钢结构构件的稳定性，避免在设计施工的过程中产生失稳损失。钢结构建筑不仅可给社会带来经济价值并且还节能、环保优化城市环境。

一、钢结构建筑的设计 1. 钢结构建筑的基本原则。

钢结构的建筑设计，要严格符合钢结构一定的原则，来保障钢结构设计的安全可靠与合理。

（1）钢结构建筑的设计，要尽量的节省钢结构材料，来减少钢结构的重量；尽量减少安装施工建设时间，方便运输、降低成本，方便维护；

（2）钢结构建筑的设计，一定要符合建筑物的施工建筑和使用要求，要有足够的稳定性、刚度和强度，要具有良好的使用耐久性；

（3）要注意外形与整体的美观，外露结构要符合一定的建筑美学的要求。二、钢结构建筑设计过程 1.收集相关的资料：钢结构建筑的设计过程，建筑前期的准备工作，第一，要收集钢结构建筑的相关资料，包括施工工地周遭的环境资料、钢结构建筑的相关标准和规范等等，例如：我国目前发布并要求实施的《钢结构设计规范》。第二，要分析了解钢结构建筑的设计方法和习惯做法，根据一些优秀的结构建筑设计经验，设计出最适合该工程建筑的设计方案。 2.研究并确定结构体系：该体系主要要确定考虑的两个方面:纵向结构系统和横向结构系统。纵向系统，基本由相关的材料构件，如：车梁、桁架或制动梁、支撑、墙梁、压架等组成。柱网，需要根据建筑的使用要求、建筑美观的要求来设计。经济跨度及柱距，另外一些方面的设计还包括要考虑跨度、制作安装和造价。横向系统，要考虑建筑使用的综合要求、结构受力要求、刚度要求、选用材料等具体的情况来确定；

三、钢结构建筑稳定性设计 钢结构建筑的稳定性，在各种类型的钢结构建筑的设计中，因为钢结构失稳，在建筑红造成的事故发生较为普遍。为了减少事故，所以要有效的改善钢结构稳定设计中材料的不失稳，确保建筑工程使用安全和工程质量，要详细研究钢结构的稳定性。 钢结构失稳、强度小都会造成钢结构的破坏，但是稳定和强度有着不一样的概念。稳定是变形的问题，材料的构件受结构内部的抵抗力和外部荷载间是不稳定的，重点要找出平衡状态的不稳定性，防止急剧增长变形而导致的失稳破坏。 强度是应力问题，是指单个的构件或者结构，在稳定平衡情况下的荷载，会引起最大的内力或应力。超过钢材料屈服点、建筑材料的极限强度与否，来作为极限的强度。

四、应遵守的原则 1.在进行钢结构设计时，选用的草图一定要与结构设计的简图相符，这是为了确保结构框架稳定设计的重点条件。目前，有很多钢结构设在计中对多层和单层结构框架设计时，框架稳定分析是用框架柱的稳定计算来代替的。此种方法，应先用框架整体稳定分析，取得框架柱稳定时，采用长度系数，最终才可以使柱稳定计算等效于框架稳定。根据框架给出的系数长度，要设定一下基本的假定条件，如“各柱一起达到临界荷载时，框架中所有柱子就会同时失去稳定”。假设这个假定成立，计算钢结构框架的稳定参数是否稳定时，一般都会简化典型情况或者经过条件当作依据。所以，这样就需要了解所设计的钢结构和充分熟悉是否符合典型条件或者简化标准。所以，在采用各种计算方法设计时，简化计算的假定前提要与具体的实际设计对象应该相符。 2.要确保设计构件的稳定性与设计结构的细部构造之间的一致性。在钢结构建筑设计中，要注重使构造设计于计算设计结构互相一致。对其中的许多节点连接，要区分其不传递弯矩还是传递弯矩，并要具有针对性的设计其它足够的柔度和刚度，在设计桁架节时，应重点要多考虑减少杆件偏心，因为这都是属于对细部构造的处理和设计，一定要重点研究。

3.钢结构建筑的整体设计一定要考虑整个体系和各个组成部分对钢结构的稳定性特有的要求。我国目前的一些钢结构设计中很多的出发点都是平面体系。如：在设计框架与设计桁架中都是如此。要想此类平面结构防止发生平面失稳事故，那么，一定要从其钢结构设计的整体布局来当做出发点，必须要具有针对性构件支撑的设计。一定确保平面稳定计算和平面构件结构的布置结构之间的一致性。如，由平面桁架组成的塔架，就要在杆件的稳定与横隔设置之间多多注意。 五、钢结构建筑的优缺点

1.钢结构的缺点。

近几年，大量发展钢结构住宅，住宅产业化的高速发展，特别是钢结构在建筑施工使用过程中，不但环保性能好，还是可持續发展的建筑资源，具有良好的综合效益。但是，钢结构材料也存在着它特有不足。例如：钢结构材料的耐火性与耐腐蚀性差，所以，使用钢结构建筑设计时，需要进行非常严格的防护设计，但是防护钢结构材料时的费用要比钢筋混凝土的结构高。钢结构材料虽然有一定的耐热性，但是温度要达150℃以上的时候，就需要加以保护，要对钢结构材料加隔热层。钢结构材料耐火性能差，要着重注意钢结构必须要采取防火措施。钢结构材料的强度高，所做的建筑构件很多都是截面较小并且壁薄，受到压力时，为在稳定与强度之间取得最优，一般都符合了稳定的要求，而强度却不会充分的发挥作用等。

2.在建筑上应用钢结构的优势

与传统的结构想要较大开间所需要“肥梁胖柱”才能建造出的效果相比，钢结构具有高强轻质，所以简约中就可实现复杂与大跨的几何结构，设计建筑开放式的住宅。 由于钢结构材料的延性好并且自重轻，所以，钢结构建筑的抗震性能非常好，因为钢结构的总质量小，所以地震力的效应相对也小。并且钢结构良好的延性也可以在地震发生时起到缓冲作用。而混凝土在建筑施工时，需要在梁底下通过管道时占用空间会很大，这样就会导致楼层净高的减少。而钢结构就可以在梁腹处打孔并穿行管道，所以，在建筑施工中，在建筑同样的楼层高度时选用钢结构建筑材料，可以达到对楼层净高提高的效果。

结语：

钢结构由于具有强度高、工业化程度高等优点，在城市化建筑工程和工业建筑工程中被广泛的应用。钢结构建筑的特点是高效、节能的循环经济资源，还符合可持续发展战略。钢结构建筑的广泛应用及发展，对提高城市建设水平奠定了坚实的基础。钢结构建筑在设计中，要着重考虑钢材料的优缺点，综合钢结构材料各方面的因素，对其结构的局部稳定、整体稳定和平面外稳定的特点，克服钢结构存在的缺陷，科学的开发钢结构应用领域，有效的提高发展。

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