现代钢结构建筑设计要点刍议

李玉明

摘要：我国在工程建筑领域逐步进入到现代钢结构时代，尤其是在工业建筑中应用广泛，本文基于钢结构建筑的优点，探讨了现代钢结构建筑的设计要点。

关键词：建筑工程；钢结构；建筑设计

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-153-02

前言

当前很多建筑结构都采用的是现代钢结构形式，其应用范围很广泛。在设计中，我们必须全面了解钢结构的特点，基于不同性能方面的考虑，着手进行钢结构建筑的设计。

1.现代钢结构建筑的优点

1.1满足超高度、超跨度要求

众多国内的一些大型建筑，其结构形式均是钢结构配件形式，北京鸟巢就是钢结构建筑的典型代表之一。这一点是以往任何混凝土、木质材料、砖石等建筑材料所不能实现的。钢结构建筑所使用钢材，其组织均匀，接近于各向同性匀质体，并且其性能与硬度较高，弹性模量也远远比传统的建筑材料高很多。最为关键的一点就是钢材的密度与强度的比值远小于混凝土、木材、砖石材料，如此一来，在同样受力的情况下，钢结构的自重就比较小，从而就非常有利于实现一些高度和跨度较高的建筑结构形体的灵活搭建。

1.2结构设计和建筑功能一体化

建筑工程行业是国民经济支柱性产业之一，随着现代化建筑越来越提倡对智能化建筑性能的高要求，更多的房地产开发商也逐渐重视对智能建筑的关注以及对建筑形象的塑造。而在钢结构建筑中，通过现代化先进技术的大量嵌入，在很大程度上能够实现这一点，妥善解决了以往建筑形象受到整体结构形式的制约，包括在建筑结构的形体、构建、节点等方面，都能够促使建筑更富有功能化，进而实现建筑结构设计与功能、艺术融为一体，极大的提升了建筑整体的结构形象。

1.3建筑预工程化程度水平高

相对于传统的原始建筑材料，比如木质材料、石质材料等，钢建筑结构材料的优势特点就被充分的体现出来了。钢结构建筑在模数协调统一标准运用之下，能够最优化的实现建筑工业化大规模生产，极大的促进了我国工业产业经济的进一步发展。与此同时，还能够提升建筑结构配件的通用性和互换性，例如它可以促使不同材料、不同形状、不同制造方法的建筑构配件互通互换，进而推进着现代钢结构建筑预工程化加工安装一体化的实现，极大的降低了工程建筑的施工建设成本，进而缩短了建筑工期。当前国内不少房地产开发商也越来越倾爱钢结构建筑的建设，因为钢结构建筑能够让工期缩短40%以上的时间，从而就非常有效的加快了房地产开发商的资金周转速度。

2.现代钢结构建筑设计的概述

相比较于木质材料、混凝土材料、砖石等建筑材料，钢结构则是一种既能实现环保效益，同时又符合成本效益的建筑，因而其在全世界范围内被广泛的应用。当下，随着国内建筑技术水平趋向于成熟，对钢结构建筑的设计与开发也越来越广泛，多用于工业厂房、物流仓库、体育场馆等建筑物。但是，随着这种轻钢结构建筑的不断普及，其问题也日渐显现出来，其中最为显著的就是耐火等级较低、防火性能较差。简单一点来讲，就是指钢结构建筑假若在高温作用下，其力学性能将会大幅度下降，包括有钢材的弹性模量、屈服强度等基本性能，进而就非常容易造成建筑出现垮塌的现象。上述所阐述的问题在国内都是有实例发生过的。近几年，在国内不少地区也曾多次出现钢结构工业厂房火灾现象。针对这一严峻问题，在现代钢结构建筑的设计与开发环节，应当重点关注建筑防火、灭火这一基本技术要点。首先要找寻出钢结构建筑火灾的发生规律，其具有随机性和确定性的双重特点。其中，随机性主要是指火灾发生的时间、地点、原因；确定性是指火灾发生后的发展蔓延规律。除此之外，钢结构建筑受到损害的因素还包括在其它多方面，例如由载荷变化、超期服役所导致的建筑结构承载力下滑不足进。

而造成了钢结构的损害；再如建筑工程在设计、生产、施工过程中由于某项环节的失误操作所造成的损害；同时还包括有钢结构部分构件可能由于各种意外而产生变形、扭曲、凹陷等现象，进而导致了钢结构构件截面被削弱、连接开裂。

3.现代钢结构建筑设计的特点

我国现代钢结构建筑设计的特点主要有两个方面，第一个方面是我国现代钢结构建筑在细节的设计上非常重视。第二个方面是我国现代钢结构建筑是在建筑工程策划的前提下进行的设计。

3.1重视细节设计

我国现代钢结构建筑在细节的设计上非常重视，现代钢结构的建筑主要的组成部分是杆件连接。现阶段我国的钢结构建筑就是很多种类的杆件组合而成，在钢结构的建筑工程中，出现最多的是各种各样的连接位置和连接点。钢结构在施工过程中方法类似，区分钢结构的施工好坏的标准主要有两个。第一个是钢结构的施工是否高端并且技术新颖；第二个是钢结构的施工方案是否具有经济可行性。钢结构的设计就是连接部分的细节设计，只有将钢结构的连接细节做好，才能够很好的将钢结构的施工进行下去。钢结构施工质量的好坏也是设计过程的一种最终体现。

3.2重视工程策划

我国现代钢结构建筑是在建筑工程策划的前提下进行的设计，现代钢结构设计是一种非常实用的建筑，因此我国在进行钢结构的设计前期，要将钢结构建筑的整体施工策划完整的做好。我们要重视钢结构施工的经济性和可行性。我们追求的钢结构的设计新颖一定要结合施工现场的实际情况和工程的具体要求。钢结构建筑在设计的过程中要遵循建筑行业的相关要求和规定，作出的设计方案保证施工方施工方便，建设方资金投入少并且达到效果。

4.现代钢结构建筑设计的要点

4.1钢结构建筑防火设计措施

钢结构建筑火灾事故多发生于厂房、仓库等建筑，对于一些存放大量危险性较高物品的厂房建筑内，在设计之初应该充分了解行业工艺流程、生产原料以及成品半成品的基本信息情况，从而根本建筑使用用途来具体规划结构形式。例如，利用防火门与防火卷帘来实施划分防火分区，并在每一块分区内分别设计安装自动化喷水灭火装置系统。当然，这种方法一般适用于建筑高度低于8米的建筑物，对于那些钢结构建筑高度高于8米的大空间建筑物，这种技术方法并不是十分可行。所以，针对这一技术难题，可以开发利用水幕技术，安装雨淋式的水幕喷头，并且能够结合着钢结构建筑的加固来阻止火势的蔓延，以便为消防队员扑火灭火赢得更多的宝贵时间。

4.2钢结构建筑保温设计措施

现代钢结构建筑设计过程中要研制现有保温材料的现有构造，这样才能够有效的提升建筑工程的热环境。在钢结构的保温问题上，我们必须要从研制新型的保温材料入手，我们可以在钢结构的外表面上安装反射高效材料，通过红外线将向外流出的热量，反射回去，保障钢结构建筑的保温和隔热效能。现阶段我国的高效保温材料有三种。第一种是高效节能玻璃；第二种是硅气凝胶；第三种是新型节能墙体。

4.3钢结构建筑加固设计措施

包括在钢结构建筑整体构造方面、节点设计方面、地基结构设计方面、网架结构设计方面以及建筑钢材的焊接等。特别是建筑钢材的焊接，这一环节是整个钢结构中的重中之重，一旦出现差池，势必会严重影响到整个钢结构建筑的施工质量。因此，在建筑钢材焊接施工之前，应当先将需要焊接的部位彻底清理干净。

在对钢结构各部位实施加固方面，常使用到的技术方法有三种，即截面补强法、改变计算简图法、预应力拉索法。当前业内应用最广泛当属预应力拉索法，主要就是指利用高强性能的拉索来实现对钢结构的加固效果，目的就是最大限度的提升整个钢结构建筑物体的承载力、刚度、稳度。

4.4钢结构建筑防腐设计措施

钢结构的建筑施工材料是钢材，钢材一个非常重要的影响寿命的原因就是腐蚀问题，因此我们在进行钢结构的设计过程中，一定要考虑钢结构的防腐问题。现阶段我们的防腐方法主要有两个。第一个是采用新型的防腐技术进行钢结构的防腐。第二种是采用新型的防腐钢材进行钢结构的防腐。同时在设计的过程中，我们的设计人员要在技术要求中提及防腐问题，让工程的参与人员注意防腐问题。

5.结语

相比于传统的混凝土建筑结构，现代钢结构具有很多优势，我国的钢结构建筑工程有着非常大的发展前景，现阶段的现代钢结构需要在设计上进行重视，如此才能促进我国钢结构建筑的发展。