建筑钢结构设计及安装分析研究

李俊麒 李佳临

摘要：我国建筑行业日益发展壮大，在这样的大背景下，有关钢结构的稳定性设计及安装成为整个建筑行业乃至全社会关注的问题。在此问题上，我们应本着对民众生命安全及国家财产安全负责的态度，着眼于钢结构的设计环节，进行科学合理的设计，提高建筑钢结构的稳定性，提升工程质量，保证建筑行业的可持续发展。本文基于此对建筑钢结构的设计及安装进行分析研究，以期为各建筑单位提供参考。

关键词：建筑钢结构；设计；安装

中图分类号：TU391 文献标识码：A

建筑钢结构体系种类繁多，例如剪力墙结构体系，筒中筒结构体系，框架结构体系等。实际施工过程中可根据建筑的功能、目的、高度以及抗震要求等选择不同结构体系。无论选择哪种建筑结构体系，都须要把设计安装工作放在第一位。

1 建筑钢结构的设计

1.1 建筑钢设计原则

在进行建筑钢结构设计工作中，为确保钢结构安全稳定性，需要重视设计过程中的质量控制，严格遵循建筑钢结构的设计原则。设计时综合考虑建筑物耐久性及强度等问题，为了更好地控制建筑物的自重，须在保证建筑钢结构质量的前提下，尽量减少钢材使用量。除此之外，建筑钢结构的技术过程中还要考虑到建筑物的外形美感。建筑钢结构一般情况下分为横向和纵向两种系统，其中横向结构主要受建筑物整体影响，在实际设计过程当中，要注意钢材的刚度对横向系统的影响；而进行纵向结构系统设计时则需要考虑钢柱支撑力度、施工难度等更多因素。

1.2 建筑钢结构布置的根据

建筑钢结构设计阶段的重点是选型，可结合建筑钢结构的受力形式，对材料的位置进行设计。大型的钢材质结构设计难度更大，首先是保证结构自身的平衡，通过计算机模拟使用中的承载重力与剪力，观察钢结构是否平衡稳定，其次需要考虑钢材型号问题。就目前来看，我国建筑钢结构的无论是理论还是技术上都比较成熟，但在设计方面来讲是没有简单方法可行的，这就给建筑钢结构的设计工作带来更大难度。因此，在建筑钢结构的布置和选型上就应该将这些因素考虑进去。

1.3 建筑钢结构的工程判定与结构分析

采用计算机系统进行结构分析、建筑设计相较于传统的钢结构分析方式更大的提高了工作效率，同时也使得数据分析更加精准。需要强调的是，施工现场情况复杂，影响施工的因素也比较多，因此要想提高建筑钢结构的可操作性，就需要有效结合实地考察的结果和软件分析的结果。另外，在判定工程时，可先利用计算机软件建模，以此分析施工中的优势及欠缺，以便需要防治时及时采取有效措施。

1.4 建筑钢结构连接点的优化设计

在建筑钢结构设计中的节点部分要注意避免出现设计节点与实际节点不完全一致的情况。在设计钢结构的构件时，需要考虑到构件的材料，在进行结构软件验算时需要考虑到结构截面的优化问题。只有综合考虑到这两个方面的问题才能使得建筑钢结构经济实用。

2 建筑钢结构的安装

2.1 钢柱的安装

钢柱作为建筑物的承重件，可以说钢柱的优劣决定了建筑物的高度，也决定着建筑物的耐用性和安全性。在安装过程中我们必须严格按照规定来执行，待验收合格之后方可进行下一道工序。在控制钢柱标高时，其中一种方法是按照整个设计一次成型，可不考虑过程中的变形问题，只要达到设计要求就可算合格。另一种方法是使每一节钢柱的设计均符合设计规范，需要考虑过程中的变形问题。两种方法精度要求不同，所适用的建筑物也不相同。

2.2 钢梁的搭建

钢框架梁具有良好的稳定性，可以为钢柱的连接提供可靠保障。因此在高层建筑的钢结构安装过程中，钢框架梁的搭建工作也是一项非常重要的环节。一般情况下，钢框架梁采用工字或是H型钢架作为建筑工程的框架梁，且在连接时要选用连接性能较好的刚性材料。钢框架梁有上下两翼，起到横加肋力的作用，区分钢梁和钢柱的连接点。在进行钢框架梁和钢柱的连接时，需要区分钢梁的编号，识别不同的连接位置。在进行钢框架梁的吊装时，施工顺序要遵循规定，原则上吊装、校正、固定三个步骤要一气呵成，不能产生累计偏差，还要使吊装区域形成稳定的刚性单元。

2.3 钢结构的焊接

建筑钢结构安装工期较短，但结构内部形式复杂，因此对钢结构安装施工的质量有较高要求。从整体上看施工总量还是比较大的。而建筑钢结构的焊接作为安装程序中比较重要的环节，对建筑质量和施工安全都有重要影响。就现阶段情形来看，基本可以实现钢结构高层空间的精确定位，将钢结构焊接偏差控制在9mm以内。建筑钢结构安装时需注意如下几点：第一点，高层建筑物施工中，钢结构需进行对称性施工，可以实现节点和整体上个对称的效果。第二点，在对柱梁头实施焊接时，需两名施工人员同时相对进行施工，不仅如此还需要在施工中保持同样的温度和速度。第三点，在焊接梁柱接头时，首先需对H型钢结构的下翼缘板进行焊接，然后对下翼缘板的柱梁接头进行焊接。

2.4 楼盖安装

高层建筑的楼板及楼盖的平面刚度都比较大，是剪力墙或者筒体与竖向钢柱的抗侧力构建，能协调钢柱与竖向构件的变形，楼板与楼盖的安装在钢建筑结构安装中非常重要，一般采用轧制压型钢板加上现浇钢筋混凝土的形式。而钢结构混凝土楼盖设计时大都欠缺这两个结构与钢梁间共同作用的考虑，这样既增加了用钢量，也缺乏安全性。

2.5 安全施工、文明施工

作为施工人员，在施工过程中应当积极主动处理施工现场的安全隐患，做好安全事故的预防预案，以及安全施工的日常宣传工作；同时要进行事故演练，落实安全器具的配发，同时还需对施工人员进行安全器具使用的培训；还要明确责任人和各部门之间的职责范围。

3 结束语

建筑钢结构从第二次工业革命至现在已有百余年历史，钢结构在各类型建筑中的使用也逐渐增多，可以说它在现代建筑中起着不可替代的作用。目前钢结构在建筑领域应用已非常广泛，其优点也十分明显。但许多施工单位在钢结构设计安装过程中仍多少存在一些问题，对施工质量产生不利影响。因此，各个施工单位在实际操作过程中需严格遵循相关标准及法律规范，保证建筑钢结构设计的安装质量满足工程质量要求。在使用钢建筑结构时，也要根据建筑物性质及具体的建筑环境来做最优选择。

参考文献：

[1]林鹏.高层建筑钢结构安装施工技术[J].建筑工程技术与设计，2017（7）：451.

[2]孫宏良.高层建筑钢结构的设计安装及应用[J].时代农机，2015（12）：171，174.

[3]徐孟利.工业建筑钢结构设计[J].城市建设理论研究（电子版），2016（10）：1588-1588.