建筑钢结构优化设计解析

韩琳琳

摘 要：现如今，我国加强了建设的进程，使得居民的住宅方面有所改革，其中所涉及到的建筑钢结构住宅在施工方面和设计方面，都具备加强的应用优势。钢结构是利用冷加工之后的薄壁钢、钢板以及热轧型钢制造而成，若想实现钢结构与建筑发展的同步之目标，必须对其进行全方面的优化设计。本文就建筑钢结构优化设计为基本点，进行详细的分析。

关键词：建筑；钢结构；优化设计

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：1671-3362（2013）09-0006-01

1 选择钢结构优化方案的基本原则

将结构平面布置的质量中心、抗侧力刚度中心、外力作用中心尽可能重合或者接近，减少或避免在外力作用下结构所产生的扭转效应。在扭转抵抗结构过程中，需要将材料用量不断增加，也就是不规则的结构平面布置，不安全也不经济。

结构中的安全可靠度要保持统一，对于每一个构件都要细致考虑，要将最大的效能发挥出来，将结构构件的协调统一充分完善，让设计目标水平可以和规定相符，实现安全、经济的目标。

构思结构的总体方案时，一定要考虑到此概念要使用在所特定的建筑中，要将结构与结构、结构与构件的关系妥善处理，将整体构件和结构的最适合受力状态，有效的发挥和利用，让结构能够拥有优质的延性，以及充足的刚度和承载力。

在一定程度上，要将结构的传力途径与受力明确、简单、直接的显现出来。较为复杂的传力途径，能够显示出的结构构件是经过多次转换的，在这样的情况下，就会造成高额的造价。同时，还会产生错误计算的安全性问题。若使用最直接、简单的传力途径，就能够将中间所传递的结构构件节省，结构中所产生的安全风险就会降低，明确了结构受力，也会让造价方面更加经济。

2 编制建筑图纸

在建筑钢结构的图纸方面具体会包含：施工详图以及设计图。其中所涉及到的设计图是形成施工图的重点，在制造厂中进行施工详图编制的过程中，作为最重要的凭证。在内容上一定要相对完整，要重视设计要求、材质要求、材料选用、技术数据、荷载资料以及记录设计依据等。运用这样的方式，才可以将设计意图正确的体现，才能使编制施工详图的顺畅程度得以实现。放样图和加工方面是施工详图所制约的，在解析度方面一定要和车间内直接制造加工的需求相符，构件若和需求不能统一，有必要进行单独的绘制，同时材料表一定要详尽的标注。

3 优化设计连接节点

设计布置钢结构的过程中，不管是线与线的交接，还是面与面的交接，都能够对点、线连接。整体的稳定性想要得到保证，钢结构中的连接点成为了非常重要的组成部分，有必要为了满足要求而进行优化设计。在连接节点的过程中，可以根据力的特点来分为半钢接节点、钢接以及铰接节点。结构在进行连接之前的准备阶段，要充分的确定和思考节点的具体形式，让节点形式的设计和节点在模型中使用过程中，避免产生不统一的现象，也能够将工程允许之外所产生的误差有所避免。结构中开展不同的连接存在着极大的影响，若是初学者一定要将简易定量分析的節点首先选择，例如：铰接、钢接。在进行节点、梁腹板、连接板、栓接、焊接的优化设计时，一定要考虑到螺栓的安装，并且现场进行焊接的构件吊装顺序以及施工空间等。

这样的方式还需要让工作人员可以便利的开展临时固定，以及现场的定位，另外，在节点设计中的核心分析因素是制造厂的工艺水平，所以工艺水平是需要严格关注的。优化设计连接节点时，还包含着构件断面的优化以及结构形式的优化，其中的构件断面优化，所指的是对钢结构的框架利用结构软件分析的过程中，会产生构件的验算超出限制，产生这样的情况不是因为在强度方面不够，而是因为构件在刚度方面不够。所以，对构件截面惯性矩的增加，以及对构件截面刚度的增加，在优化设计方面是最为核心的内容。然而构件形式的优化，在一定程度上是比构件断面优化更为重要的，具备的有利措施包含：对纯框架结构进行优化、对次梁进行优化。

4 整体布置、结构特点以及类型选用

钢结构的材料具备较好韧性、塑性、较高强度的特点，并且拥有着较为均匀的材质，和力学计算方面相符。简便的制造工序，较短的施工工期，重量也会较轻。存在的缺点就是耐火性和耐腐蚀性方面较为低下，防护时会应用较高的费用，可是这些缺点一般情况下不会在实际应用中凸显出来。此外，稳定性是钢结构的核心问题，想要将不必要的损失有所避免，就要处理好稳定性，不同钢结构中都会面临稳定性的问题。

钢结构在进行整体的布置过程中，一定要将组成部分和整体的稳定性相应满足，在计算简图方面要和所提供凭证的简图一致，设计构件中的稳定计算以及细部的构造方面，有必要互相配合。在钢结构中所具备的类型一般分为：轻钢、索膜、网架、平面架以及框架等结构形式。

5 构件的设计

所谓构件的设计就是构件材料的组合和选择，在材料组合中Q345、Q235是较为常见的，在其中所涉及到的主结构中，为了能够方便工程的管理都会采用单一的钢种。就经济方面而言，也能够选取不同程度的钢材开展组合截面流程，例如：Q345可以选用在当强度起到控制作用时，Q235可以选用在稳定起到控制作用时。不同的部位想要达到的作用是不一样的，完全能够对钢的不同强度开展组合截面流程，以这样的方式将所规定的强度达成。

在截面的验算中使用弹塑性方式，是构件在设计的过程中较为规范的方式，可是与结构内力中进行弹性计算时不能够相符。在不断的加强了程序技术之后，对于构件不能够进行验算通过的情况，可以加大对截面库中的选择。同时，进行分析验算的重新开展，一直到通过才算结束。这样的方式能够将材料构件的必备条件达成。

6 结语

根据以上的论述，未来住宅的新模式想要得到合理开创，对建筑钢结构的优化设计一定要加强，作为未来住宅的核心分支点，建筑钢结构的运用十分广泛，要力求将我国的经济建设迅猛发展。

参考文献

[1] 苗洁，白洁.小议建筑钢结构的优化设计[J].黑龙江科技信息，2011（04）.

[2] 谢淮宁，何培玲.基于复合形法的多层钢结构优化设计研究[J].四川建筑科学研究，2010（10）.