建筑结构设计中钢结构设计的重要性与策略探讨

杨奉辉+李佳+顾丽娟

摘 要：伴随着我国城市化进程的加快，人民群众对建筑项目的需求越来越大，推动了我国建筑行业的飞速发展。建筑结构设计作为建筑项目施工管理的关键组成，其中钢结构设计的专业水平会直接影响建筑主体结构的稳定性。进而影响整个建筑的质量。当前，钢结构在建筑行业的应用非常广泛，这是由于它强度高、制作相对简单、工期短等优势，但由于钢结构设计的过程中仍有很多不足，需要不断的改进、完善钢结构设计。本文从钢结构设计的重要性着手，分析了目前钢结构设计中存在的问题，并探讨了钢结构设计的有效策略，以期能够为钢结构设计的优化提供一些参考与借鉴。

关键词：建筑 结构设计 钢结构设计 重要性 策略

1、建筑结构设计中钢结构设计的重要性

建筑行业中，钢结构指的是通过对钢板进行焊接、热轧、冷弯等加工使钢板形成需要的钢型。钢结构可以分为轻钢、重钢两种类型，轻钢自重与占用的面积都比较小，广泛应用于跨度小的建筑项目中；重钢的自重比轻钢肯定要重，但与钢筋混凝土比，优势还是很明显的，广泛应用于跨度较大的建筑物中。

建筑结构设计的重要组成之一就是钢结构设计。钢结构设计包括将设计规划：钢结构设计蓝图变成实体：钢结构产品的整个演变过程。钢结构设计一方面影响着建筑物的整体质量，进而影响建筑业的发展；另一方面钢结构设计还影响着现代钢结构制造业的发展，所以钢结构设计至关重要。从建筑结构设计性质的角度分析的话，钢结构设计的过程除了对几何成分有很高的要求外，还对专业技术水平有一定的要求，所以进行钢结构设计的设计人员专业技能、工作经验各方面的综合素质都必须好。钢结构设计的难度很大，在进行钢结构的设计时，设计人员必须严格按照设计规划进行，结合建筑项目的施工性质与工程图纸，准确把握钢结构设计的要点，在自己的脑海中形成清晰的立体结构并通过设计图展现出来，保證钢结构设计的质量。

钢结构设计的关联性很大，必须重视各个环节以及构件的设计质量，否则一个设计环节出现差错就会在很大程度上影响构件的安装质量，进而影响建筑工程后期施工的质量，出现安全事故。钢结构设计过程中设计师必须严格遵守相关的设计规范与原则，充分了解掌握设计对构造、结构受力特点等方面的要求，在满足国家的规定标准前提下合理设计。同时，还要结合建筑工程的施工诉求，对钢结构的关键部位进行设计优化，提高建筑结构设计中钢结构设计的质量，这样就能保证建筑项目的施工顺利进行、建筑物的质量，以提高建筑企业在市场的竞争力。

2、钢结构在设计上的问题

钢结构设计的前期工作主要有结构分析、结构评估、结构判断这些内容。在钢结构设计前期，设计人员一定要充分了解企业提供的资料，根据这些资料判断建筑结构设计有没有必要使用钢结构，接着，设计人员要建立力学模型，并对钢结构的各项参数进行评估。钢结构设计的前期最重要的工作是设计人员评估钢结构有没有达到施工的要求，同时要复查重要的参数。而在我国现阶段的钢结构建筑的设计之中，设计人员对钢结构的特点显然并没有太深的了解。在进行设计时，钢结构建筑的设计内容相对较为繁琐，既要针对建筑内部的钢结构节点进行受力上的分析，又要对钢结构建筑的外观和内部的称重结构进行设计，相关设计的难度较高，因此影响了建筑的成功设计。此外，部分的建筑设计部门缺乏对钢结构建筑的设计经验，因此在设计时套用砖石结构的设计经验，会对钢结构建筑的稳定和安全造成很大的影响。二设计市场之中没有相关法律进行责任和法律上的规定，一旦设计通过招标，就可能给建筑的结构安全带来威胁。

除了设计时，设计人员可能对建筑结构的设计出现问题之外，对建筑外观的设计师在国内市场也是很少的，钢结构建筑在设计时首先要考虑的是建筑的外观和带来的经济效益。我国的设计师在针对钢结构建筑进行设计时往往会参考大量的国外建筑的范例，国外的钢结构建筑往往对于建筑的经济效益的考虑不多，盲目学习国外的建筑风格和设计，有可能会损害国家和建设部门的经济利益。

同时，建筑项目的设计一般通过外包来完成。承接单位和设计单位的分包，在很大程度上降低了设计的深度，甚至有些设计方案不能满足原设计的要求，例如柱脚设计的错误。埋入式、外包式、外露式是柱脚设计的主要类型，外露式主要在民宅中应用，底板的弹性和塑性变形决定了柱脚的刚度，所以底板出现变形就会造成钢结构的变形，设计人员如果不充分考虑这些问题，不进行内力分析，预留位移角限度值，一旦出现地震灾害时，就很容易破坏柱脚节点，损坏建筑物。

3、设计措施

3.1 构件设计

钢结构设计规范要求承重结构钢材必须具备相应水平的伸长率、抗拉强度、屈服点以及硫、磷、碳等物质含量应确保不低于标准水平；承受动力载荷结构与关键性的受拉及受弯焊接结构必须具备在常温或负温条件下冲击韧性的有效保障。在利用软件检验构建截面之时，预估截面不符合要求之时，扩大截面必须分成两类状况予以区别考虑。若强度不足，一般会采取扩大截面板件厚度的方式，若抗弯性能不合格则应扩大翼缘厚度，若抗剪强度不合格时则应扩大腹板厚度；若变形量已超出限定范围，则应适当扩大截面高度。

3.2 节点设计

在钢结构的节点设计方面，关键是梁和梁连接的各个节点，次梁以及主梁的连接节点，柱和柱拼接处的连接节点，梁和柱以及支撑与柱脚等方面的连节点设计。连接方式的不同对于结构将会产生直接性的影响，如部分刚接节点尽管可有效承受弯矩，然而却会导致明显的转动情况出现，与结构分析假定相违背，也会致使实施工程变形超出计算结果。在构件当中的内力相对偏大之时，板件相对偏厚，应确保连接节点构造的合理性，防止应用时较易产生大约束应力以及层状撕裂的连接方式，确保结构能够具备较好的延性特点，更加便于制造与安装。

3.3 图纸编制

钢结构的图纸编制工作主要包括设计图与施工详图两步骤，设计图是由设计方提供，而施工详图则是由钢结构生产企业依据设计图来进行编制。

3.3.1设计图：为钢结构材料生产企业提供编制施工详图的关键内容。其内容与深度应确保完整但应避免过度冗余。在设计之时，结合设计需求、荷载资料、材料材质、技术数据、设计需求、结构布置、结构节点等方面均应标识清楚，以便于施工详图的编制能够顺利实施，同时还可将真实的设计意图充分的体现出来，对于所需应用到的各项材料应标识清楚。

3.3.2施工详图：也被称之为加工图亦或是放样图。其深度必须要确保可完全符合于车间的直接制造与加工。不完全一致的构件党员应当独立绘制图纸，同时附上相应的材料需求表。

结语

现代化进程的加快对建筑工程设计的要求要来越高，而通过上述分析，可以了解到钢结构的设计时建筑结构设计的重要组成部分，而且能够显著影响建筑项目的质量。所以钢结构设计时一定要科学合理的应用钢材料，在进行钢设计时综合考虑强度、刚度、稳定持久性，满足建筑物的安全使用要求；此外还要结合设计的诉求，注意美观并尽量节约钢材料的用量，缩短制造时间，降低成本；完善钢结构设计，促进建筑业的持续发展。

参考文献

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