基于建筑钢结构优化设计策略分析

黄晓亮

摘 要：当前工业建筑中采用钢结构较为常见，钢结构不仅材料能够循环使用，而且能够有效地满足跨度和超高度的要求，实现建筑功能化与一体化，有效地降低施工成本。但在当前建筑钢结构应用过程中，由于设计方面还存在一些不足之处，因此需要进一步对建筑钢结构的设计进行优化，确保钢结构在应用过程中更具实用性，充分地发挥出钢结构的优势。

关键词：建筑钢结构 设计 问题 优化策略

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0150-02

在建筑钢结构设计方案中，需要确保结构方案的合理性，既要对结构刚度均匀分配，增强结构的抗侧力性能，同时还要考虑钢结构节点设计的合理性，以此来提高钢结构建筑的安全性。因此在钢结构具体的应用过程中，需要进一步对其设计进行优化，从而全面提高钢结构工程的质量。

1 建筑钢结构设计中存在的主要问题

1.1 构件设计方面的问题

钢结构设计中需要确保构件材料的高质量。但在实际设计中，部分设计人员过于追求设计的高标性，一味地增加安全等级，这就导致在实际设计中结构构件主次不分，构件取值缺乏科学性，这就导致钢结构整体质量降低。另外，还有一些设计人员在具体设计过程中，不对焊缝等级进行区分，全部采用一级全溶透焊缝，并全部选取最高级的钢材，在没有掌握焊接残余应力分布规律的情况下提出消除焊接残余应力，从而导致钢结构构件设计缺乏合理性。

1.2 结构稳定性方面的问题

在建筑钢结构设计中需要强调其稳定性，但部分设计人员由于自身经验不足，在设计时往往忽略了稳定性的要求，导致钢结构失稳问题频繁发生，这对整体工程的质量带来了较大的影响。特别是当前各种新型建筑材料不断在市场上涌现，这更增加了钢结构设计的难度，在设计时对结构稳定性的把握更为复杂，一旦达不到标准的要求，必然会对建筑工程质量安全埋下隐患。

1.3 防火防腐方面的问题

由于钢结构自身不具有防腐性，在使用过程中，当外部环境具有侵蚀性时，钢结构不仅会受到腐蚀，同时还要影响其耐久性，严重时甚至会引起倒塌。这就需要设计人员在设计时要重视钢结构的防火和防腐问题的处理。当前对钢结构进行涂料防腐时多以机械除锈和手工除锈为主，而且经过处理的构件表面要做到清洁无垢。镀锌构件需要利用酸洗方法来除锈，使其露出金属色泽。具体防火防腐设计时需要严格按照相关规范要求进行，对于采用的防火防腐涂料要详细说明。

2 优化现阶段鋼结构建筑设计的策略

2.1 提高建筑结构基础设计的质量

在建筑钢结构设计中，地基和基础设计时需要遵循科学、安全和合理的原则，在具体设计过程中，设计人员需要综合考虑各方面因素，不仅要认真勘察现场地质情况，还要根据勘察到的结果作为基础和上部结构设计的重要依据。套用基础设计公式和地基所容许的承载力值进行荷载计算，并遵循规范标准来对地基容许承载力值进行修正。在具体设计过程中，设计人员在承载力计算时，还要考虑到不同土质的特点。在基础设计计算过程中，不仅要严格按照设计规范要求进行，同时还要采用分析法来进行计算，尽可能地控制好计算的误差，全面提高建筑结构基础设计的质量。

2.2 注重上部结构设计

在钢结构建筑中，通常会采用框架剪力墙结构，但在对剪力墙布置或是控制单肢刚度方面通常会存在一些问题，影响到梁板等构件的设计质量，一旦有集中应力破坏问题发生，则会带来严重的后果。因此，在具体设计时需要针对此类问题进行重视，对于采用第一级别剪力墙时，则需要保证其墙肢数不能小于4，这样可以有效地分散应力。同时还要严格遵守框架结构多层设防原则，以此来强化剪力墙防御能力，有效地抵抗外来的破坏力。另外，在剪力墙梁和柱设计时，需要遵循强柱弱梁及强剪弱弯的原则。

2.3 强柱弱梁和强剪弱弯的结构设计

强柱弱梁和强剪弱弯设计方法具有一定的优势，但在具体设计时也具有一定的难度，并在实践过程中其功效也较难发挥出来。特别是当前我国将轻度震级的地震作为主要防范内容，这就导致当出现较大震级地震时，结构中梁柱的稳定性必然会受到影响，这其中无法保证先倒梁后塌柱。因此在实际设计过程中，则需要与我国实际情况有效结合，进一步对抗震设计规范进行完善，从而有效地促使强柱弱梁和强剪弱弯设计的实现。

2.4 注重钢结构的防护性

在钢结构设计过程中，钢材料的防护是其中非常重要的一项内容，主要体现在材料的防腐蚀和隔热两个方面。但部分设计人员在钢结构应用过程中，往往过于强化钢材的硬度和抗压力度，对材料的防腐蚀和隔热性能并不重视。而且针对钢结构的抗腐蚀和隔热方面也没有明确的标准，这就导致钢结构建设在使用过程中受外部环境侵蚀影响较大，影响了钢结构建筑的使用寿命。针对这种情况，需要加快对钢材抗腐蚀度以文件的方式明确下来，并对钢结构埋于地下的部分要采取适当的保护措施，以此来提高其抗腐蚀性。另外，钢材料在生产过程中要通过耐火测试。

2.5 注重钢结构的抗震性设计

我国幅员辽阔，各地地壳活跃程度存在较大差别，这也导致各地地震发生时地震强度也会存在一定的差异。我国建筑建设过程中，为了能够有效地降低地震发生时带来的破坏性，对于混凝土结构的建筑在地震活跃地区和稳定地区都具有明确的抗震等级要求。钢结构由于自身具有较高的硬度，同时还具备一定的抗震能力，因此钢结构建筑并没有明确的等级区别。在具体设计过程中需要针对钢结构材料自身的结构形式、所能承受的地震强度及材料自身的特点进行综合考虑，并以此为依据来设计不同的钢结构类型，从而达到不同程度的抗震效果。

2.6 承重墙结构的设计

钢结构的平面结构为矩形，因而在设计时的纵向刚度要大于横向的，这就要求必须要有足够的横墙，才能有效保证建筑结构的抗震性能。从地震灾害可知，墙体一般都是剪切破坏。因此，在进行建筑设计时，必须要提高建筑的抗剪强度，以提升横墙的抗震能力。要提高建筑的抗剪强度，就要求提高材料的强度等级，并增加横墙的轴压力，因此需要将横墙尽量成为承重与隔断相结合的墙体。当建设中的房间比较大时，设有沿进深方向的梁应支撑在纵墙上，以使纵墙承重。同时，建筑楼板应沿纵向搁置，因此形成横墙承重，再加上纵墙因存在轴压力而增加其抗剪能力。此外还应注意挑梁变形问题，因为钢筋混凝土结构有着较大的局部受力，那么就会有挑梁变形问题的出现。针对这种情况，就可以将构造柱设置于悬挑的挑梁端头，构造柱就可以有效连接每层的挑梁。通过这样的结构设计方式就可以将挑梁变形问题给有效消除掉。因为即使有过大的受力集中于局部位置，在挑梁的作用下也可以向其他各层结构中传递，这样就可以对压力进行有效的分散。

3 结语

当前钢结构在现代建筑中得以广泛应用，这就需要做好建筑钢结构优化设计工作。建筑钢结构设计具有复杂性和系统性，在具体设计过程中需要对设计要点进行准确把控，同时还要不断对设计方法进行改进和创新，全面提高钢结构设计的水平。另外，作为钢结构设计人员，需要在实践工作中不断积累经验，这样才能提高钢结构建筑设计的科学化、规范化和标准化程度，更好地推动钢结构建筑行业的健康、持续发展。

参考文献

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