浅析钢结构设计内容以及要点

谢志丹 孙春燕

一、钢结构的特性

1.1功能优越

钢结构的外观形态、钢结构设计布置、以及钢结构尺寸对于建筑的整体外观有着关键性的影响，因此，在设计中，只有将钢结构特性进行很好的把握，将钢结构的性能与建筑完美的结合，体现实用性与美观性的双重结合。

1.2生态环保

对于建筑长久的发展来看，环保节能的可持续才是必经之路，钢结构的应用在我国建筑中非常广泛，作为建筑施工设计的重要环节，在能源和资源利用领域，钢结构是生态环保的，钢材的反复利用能力强、效能高、强度大，边角材料也有很高的利用价值，从多方面分析可以看出，钢结构的在生态环保方面表现优异。

1.3优于钢筋混凝土结构

钢结构优于钢筋混凝土结构的原因有：第一是钢结构比起钢筋混凝土，更加有利于工厂生产，可以减少施工人力，缩短生产周期。第二，钢材料净重轻、自身结构负荷小、可以减少地基上面的开销；而且钢结构稳定性强，抗震能力好，强度高，结构不易出现断面，为建筑质量铺垫基础，同时可以创造更好的经济和社会效益。

二、钢结构的设计内容

2.1细部设计

在建筑设计中，钢结构设计是一项复杂而难度较高的工作，例如暴露在建筑外面的金属结构杆件，这些细节设计直接体现着建筑物的美感，作为设计者，一定要处理好钢结构的细节设计，将细节巧妙细致的进行设计。

2.2防火设计

钢结构建筑在大火中，钢材的强度会快速下降，从而出现变形，致使建筑物发生失衡，因此，做好钢结构的耐火性是建筑工程建设必须要考虑的问题。做好建筑物中柱、梁等支撑物的承受构建，目前使用率最高的就是喷涂防火涂料，操作方便、快捷，很多建筑建设中都在广泛的应用。

2.3防腐设计

作为钢结构建筑中的钢材应用，这种材料经常会长久的暴露在自然气候中，受到风吹日晒等侵蚀，时间久了结构就会老化，不仅承受能力降低，也会影响到建筑的整体美观，因此，要做好建筑预防侵蚀的工作，对于目前使用的建筑防腐材料来看，使用寿命约为20年左右，但是建筑的使用寿命按照50年来说，进行再次的防腐工作，是一项复杂困难的工作。

2.4隔声设计

现在越来越多的建筑设计考虑到噪声污染，在建筑外围强体内设置隔声材料，对于建筑整体隔声会起到一定的作用，随着经济社会的不断发展，新型隔声材料将会不断的研究出来，为建筑隔声不断提供条件。

三、钢结构的设计要点

3.1钢材等级的选择

钢结构建筑中的所用钢材，应当符合屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯、冷拉、和硫、磷含量的基本保证；焊接类结构应具有合格的含碳量。对于地震区的钢结构房屋，钢材除了上述要求外，还有具有良好的冲击韧性，符合抗震设计规范的相关规定，规范里面对钢材的各项物理和力学指标都进行了详细的规定。一般来讲，钢结构建筑的主要受力构件，要优选Q235B及以上等级的碳素钢。

3.2楼面结构设计

在钢结构设计中，楼面结构设计是非常重要的，不同于混凝土结构房屋，钢结构房屋在变形缝长上面差别很大，例如钢结构房屋温度伸缩缝长一百二十米，混凝土则为五十五米，钢框架结构房屋采用混凝土楼盖时，为了防止楼板裂缝，一般情况下，仍然采用混凝土结构房屋要求留设变形缝。只有遇到设置后浇带，或者遇到减小混凝土温度变化或收缩的可靠措施时，才可以增加伸缩缝的长度。

对于压型钢板——混凝土组合楼盖的设计，除了在钢梁上焊接栓钉外，还要保证混凝土和压型钢板的良好连接，其措施主要是：在压型钢板上焊接横向钢筋；压型钢板的纵向波槽；压型钢板上的压痕、开的小洞或冲成的不闭合孔眼等于混凝土共同工作，保障该楼盖的整体性和强度。另外，需要说明的是，压型钢板端部必须焊接栓钉。

3.3地基结构设计

地基结构设计是建筑结构设计的重头戏，钢结构设计也不例外，下面阐述下这方面的问题。基础设计应该根据工程、水文地质条件、荷载大小及其分布情况、建筑物体型及功能要求、相邻建筑地基情况、施工条件等综合因素来考虑，选择合理的基础形式。砌体结构房屋应采用刚性基础，如素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等，若基础宽度大于2.5米，需运用柔性基础，如钢筋混凝土扩展基础。

当为多层内框架结构时，因无地下室、荷载较大和地基较差等原因，为增加基础的整体性，通常采用交叉梁条基。若上述基础仍不能满足基础强度要求时，需要采用筏式基础。当为剪力墙结构且无地下室或有地下室，地基较好，无防水要求时，应选用交叉条形基础，当有防水要求时，可采用箱形基础或筏板基础。

3.4网架结构设计

作为钢结构设计中的网架结构，有很多设计人员是采取网架和下部结构分开，先进行上部的设计计算，在进行下部结构的设计，但是往往下部的刚度差别大，这样的分开设计会导致网架上下刚度出现与实际的情况落差的现象，对于建筑整体钢结构来说是存在问题的。因此，在网架设计时，要下部结构和网架同时进行。

网架内部结构决定着网架与钢结构的刚度有关系，分开设计虽然不会造成很大的问题，但是这样的设计时违背机构和受力理论的，不能因为没有出现问题 ，就不按照规范施工，作为设计人员，一定要严格规范设计行为，不断提升自身专业知识水平，不断去研究探索钢结构建筑设计的稳定性，为建筑钢结构设计的不断完善做出努力。

四、钢结构的设计

4.1建筑稳定性设计

钢结构稳定性是建筑设计中很关键的问题，钢结构如果出现了失稳，会造成很大的经济损失，最重要的是影响到居住者的使用安全，给生命财产带来严重的影响，就目前钢结构建筑中，出现的事故主要原因由于设计者经验不够丰富，对于钢结构的特性不完全掌握，对于相关的设计要点没有进行反复的研究，从而造成钢结构的失稳。

4.2柱脚的锚栓设计

钢结构建筑对于建筑物的柱脚锚栓按承受拉力进行计算，柱脚板与混凝土产生摩擦会抵消水平拉力，水平拉力不用锚栓承受。多数设计者会通过电脑软件计算这些数据，基本上可以满足相关设计要求，但是由于国内对于锚栓设计方面的理论基础还不够完善，因此在设计中难免不完美，达不到建筑的所有要求。

4.3建筑围护结构设计

钢结构建筑设计不应忽视的就是风力影响，作为钢结构中的檩条，风力会影响到其工作，很容易出现失稳现象，因此，要想使钢结构稳定性不受影响，在檩条间设置拉条和撑杆，有些建筑设计中，虽然设置了檩条，拉条、斜拉条也设置合理，但是往往会忽视在墙面增设拉条，这些细节部分的忽略，对于建筑日后使用质量留下了安全隐患，作为设计者，在进行设计的时候，一定不要忽略细节部分的设计。