建筑钢结构工程设计及其注意事项

刘锦华

（福建省荣德胜建设发展有限公司， 福建 南平 353000）

社会经济的增长带来了市场经济的大幅度发展，随着建筑市场的日益扩张，其市场竞争变得更加激烈。建筑钢结构是现代建筑行业运用较为广泛的一种新型建筑模式，对于我国建筑工程的工作者来说，把握建筑钢结构工程设计的各方面要点、实现工业与工艺的技术融合、提高建筑钢结构的施工质量，对我国的建筑行业有着非常关键的积极意义。

1 建筑钢结构工程设计概述

1.1 什么是钢结构工程设计

在建筑行业中，钢结构指的是通过对钢板材料进行焊接、冷轧等工艺加工，使钢板材料变成建筑施工所需要的钢型。经过加工的钢结构通常有重量较小、占用空间较小的轻型钢结构和自重较大、占用空间跨度大的重型钢结构两种类型，但无论是哪一种钢结构建筑施工形式，其整体重量都远小于传统钢筋混凝土结构。相对于较为传统的钢筋混凝土结构建筑，钢结构具有节省成本、施工难度降低、稳定性较强、性能更好、节能环保等方面的特点，在现代建筑工业中有着广泛的应用前景，对现代建筑业和现代钢材制造的发展都有着非常重大的影响[1]。

钢结构相较于传统的建筑结构有着许多优势，但对建筑行业的科学技术含量上要求较高，尤其是在建筑工程设计和建筑施工方面，要求设计人员对钢结构工程设计有着严谨的规划，并结合项目本身的实际情况，准确把握工程要求，严格按照规划进行设计、施工，以保证施工效率和建筑质量。

1.2 钢结构建筑的优势分析

一方面，钢结构建筑是由钢板材料加工制造，由于钢材料固有的使用性能较为优异，可以通过焊接、冷/热轧等方式拼接安装，施工过程相对传统的钢筋混凝土结构建筑更加方便简单，对原材料的损耗也得到大幅度降低，能够大大地降低建筑企业在材料和施工方面的成本投入。甚至有些规模较大的工程企业能够实现从原材料到建筑产品“一条龙”式的自主生产，这就大大节约了建筑工程的生产成本，使企业获得更高的利润。

另一方面，钢结构建筑只要有着严谨的工程设计，在实际施工过程中，材料、施工条件等方面受外界影响会降低到非常小的范围，能够大大提高施工效率。近年来我国提倡绿色环保工业，在建筑钢结构工程设计中，能够较好地引入各种生态环保材料，钢结构建筑工程对环境的污染也相对较小，能够较好地实现国家政策和科技发展的结合。

2 常见的钢结构工程设计方法

2.1 容许应力法

容许应力设计法是一种通过计算结构构件应力，来对于钢结构建筑工程设计进行规划的方法[2]。在容许应力法中，要求遵循计算应力应当小于结构构件设计中规定的容许应力的原则，计算方法以一个去除材料并且大于 1的安全系数的极限应力或者是屈服应力确定。容许应力法是一种较为传统的设计方法，较大程度依赖设计人员的经验判断，具有一定的缺陷，主要在于安全系数较为单一，不能有效地反映出荷载变异，同时也具有在结构几何的非线性影响方面存在不合理性的问题。

2.2 塑性设计法

建筑的塑性设计法相对于较为传统的容许应力法，具有节省材料、降低造价、建筑结构安全度计算更直观等优势。当建筑工程的结构构件塑性性质和强度高于规定的安全范围时，钢结构的工程设计更适合采用塑性设计，主要在于构件结构进入到塑性之后能够允许进行内力的重分布。但塑性设计具有对建筑结构和构件的延性要求较高的特点，尤其对建筑原材料的比例、尺寸和变形程度有着极为严格的要求，无形中一定程度提高了施工难度。

2.3 极限状态法

相较于容许应力法和塑性设计法，极限状态法弥补了两者的缺陷，具有更强的综合性和灵活度，能更好地提升工程设计的效果。极限状态法采用荷载分项系数和抗力替代单一安全系数，能对建筑结构在正常状态下达到使用极限的情况和承载能力达到极限状态的两种情况进行不同程度的调整。其在现代建筑工程钢结构设计中具有较为广泛的应用性，是当前建筑行业较为常用的一种工程设计方法。

3 建筑钢结构工程设计的注意事项

第一，在建筑钢结构工程设计的前期工作中，钢材的选料是非常重要的一环。可以说，钢材质量的好坏，将直接决定整个建筑工程的质量。市场经济下，建筑材料的市场发展不断壮大，也为建筑原材料是否符合施工条件带来了隐患。由于工地环境、工程性质、材料产地等方面的影响，使得钢板原材料在强度、硬度、延展度、形变度等方面有着各种各样的种类，如果前期采购人员没有足够专业的技术能力和业务能力，很难从众多种类的钢材中挑选出适合建筑施工要求的材料，而一旦这些不符合要求的原材料进入施工场地，必然为钢结构工程施工带来风险和隐患。因此在前期的工程设计过程中，必须有足够资深的工作人员参与到采购阶段，以保证钢材选料符合施工工程的要求。

第二，在实际施工设计环节中，对建筑钢结构的类型也有着非常严格的要求。设计人员务必亲自勘探，在设计过程中考虑到建筑工程所处的环境、施工材料、施工条件等方面进行综合性的考虑，做到因地制宜、合理布置，避免出现偷工减料或是资源浪费的情况。尤其需要考虑到建筑的抗性和强度，提高建筑结构的安全性和稳定程度。

第三，需要对建筑钢结构工程设计的稳定性进行分析。首先要保证钢结构的稳定性，其次需考虑到钢结构建筑整体的稳定性，对钢结构建筑整体进行稳定性程度的计算，以保证刚建构建筑的刚度和强度达到要求。在具体设计过程中，需考虑到钢结构建筑的综合性特点，遵循钢结构建筑在工艺性、功能性、建筑型式等方面的原则，做到工程设计结构合理、安全可靠、经济节约，并充分考虑到钢结构建筑稳定程度和强度的极限问题，避免钢结构工程设计出现不稳定的状态。

第四，在建筑钢结构工程设计整体方案拟定后，需考虑到细节部分的设计，尤其在钢结构受力体系和细部节点方面的设计，要进行进一步的计算和完善[3]。当前的建筑工业多采用杆系结构，这种结构对于钢材的内部结构和细部节点设计都有着较为复杂和严格的要求，通常要求钢材截面尺寸大小偏小，钢材材质有着较大的密度和强度，对构件与构件之间的约束作用较小，可保证钢结构的组装环境和条件要求较低，通常能直接到施工现场对钢材进行拼装，但也对构建与构建之间连接节点的稳定性有了较为严格的要求。

只有在建筑钢结构工程设计中，从整体到细节、从工程前期到工程施工阶段都进行了严谨考虑和设计，才能保证钢结构建筑工程的安全性和稳定性，充分发挥出钢结构建筑的优势。

4 结束语

总结而言，钢结构是一种年轻的、全新的建筑施工方式。伴随着科学技术的发展，建筑行业不断发展创新，将钢结构这一新型建筑施工方式广泛应用到了各类建筑施工项目中去，可见这种新型施工方式具有长远的发展潜力，我国在钢结构工程设计方面尚处于发展阶段，要使这一施工方法得到更加广泛的应用，还缺少足够的经验和专业能力，需要建筑行业的工作人员共同努力，进行更进一步的探索和实践。

[1]秦智平.建筑钢结构工程设计中的要点分析[J].中小企业管理与科技旬刊,2016(2):88-88.

[2]丁绍文.建筑钢结构工程设计中的主要要点分析[J].科研,2016(9):227-227.

[3]关吉隆.关于建筑钢结构工程设计及其注意事项的探析[J].黑龙江科技信息,2017(8):234-234.