钢结构设计及施工图问题解析

杨曦 徐金铭

摘  要：随着经济的不断进步以及科学技术的发展，钢结构在建筑行业中的作用非常重要。只有提升钢结构的设计水平，才可以为我国钢结构继续发展提供强而有力的基础。钢结构作为主流的建筑结构设计方案，钢结构设计图纸是施工的重要参考依据，这就需要全面加强钢结构施工图纸设计工作，保证能够满足工程建设要求，从而实现最终的建设目标。基于此，该文首先对钢结构概念与优点进行分析，提出钢结构设计中存在的问题，最后探究钢结构设计问题的解决措施。

关键词：钢结构;施工图纸;问题;措施

中图分类号：TU391        文献标志码：A

0 引言

随着我国城市建设水平不断提升，新建工程数量越来越多。钢结构在当今建筑领域中的应用愈加广泛，具有抗震性好、质量轻、工期短和美观等优势。特别是在高层建筑领域中，钢结构也迎来了发展契机。钢结构在我国的应用时间较短，所以在钢结构施工图纸设计中容易出现细节性问题，影响钢结构整体的稳定性、安全性，为了保证工程建设质量，需要针对钢结构设计图纸问题，采取针对性的解决方案，做好监督检查工作，抓住每个设计细节，从而实现最终的设计目标。

1 钢结构

钢结构是指用钢材制作的成本、半成本，如钢柱等构件。各个构件之间使用螺栓、焊接连接，是当今建筑结构主流的形式。从钢结构现行使用情况来看，其主要的优势有：

1.1 强度高

钢结构是以钢材作为主体，相比混凝土等材料，钢材具有重量小、脆性低、屈服强度大等优势，如果各项外部条件相同则钢材具有截面小、自重轻和运输便捷等优势，不仅适用于普通多层建筑，还可以应用于超高、超重以及大跨度建筑中。

1.2 抗震性强

钢材由于有较强的韧性，这样决定了其抗震性。通过显微镜放大看可以发现钢材内部组织结构十分均衡。适用于建筑工程结构，可靠性非常高。

1.3 耐热性强

钢结构受自然环境的影响较小，据有关试验表明，在150℃以下钢结构材质变化非常小。所以可以在高温车间中加工。如果生产温度超过了150℃，则要采用隔离措施。

1.4 机械化程度高

钢结构在工厂统一加工制造，之后运输到工地拼装，在钢结构制造过程中，可以实现机械化生产，提高了钢结构的制造进度，也可以提高施工现场拼装速度，生产效率非常高。

1.5 密封性好

钢结构连接主要是采取焊接工艺，良好的焊接工艺可以使钢结构处于全密封状态。所以钢结构不仅在建筑领域中广泛应用，同时也涉及了大型油池、压力管道等领域。

2 钢结构设计中存在的问题

2.1 设计质量问题

钢结构设计需要消耗一定的人、财、物，设计任务非常繁重，要长时间精心设计。钢结构自身较为复杂，涉及难度大，很多单位会选择外包设计。但我国市场经济发展不成熟，设计单位工作水平、质量参差不齐，提高了钢结构设计质量隐患。再加上设计市场监管不严，很容易造成设计图纸质量问题，给后续施工埋下巨大隐患。

2.2 设计深度问题

很多钢结构设计都缺乏深度和专业性，部分设计单位对钢结构设计方案缺乏重视，最终设计不满足业主要求。不同钢结构形式划分主要包括外露式、外包式、埋入式。如在外露式民建工程设计当中，其底板可塑性、弹性决定了柱脚高度，而柱脚会直接影响钢结构的性能，而很多设计人员往往忽视了底板设计工作，最终给建筑工程埋下了安全隐患。

2.3 模仿照搬问题

在钢结构设计过程中，每个设计人员在设计中都会有一个侧重点，不同设计人员、不同地区的设计重点有所不同。如钢结构设计通常都是将建造成本放到首位;也有部分工程将质量放到首位。但是从钢结构设计现状来看，很多设计单位在设计当中都会模仿其他工程的成功案例，而生搬硬套的方法最终会弄巧成拙。在设计中缺乏方案改进与创新，从而造成钢结构设计千篇一律。

3 钢结构设计施工图纸问题的解决措施

3.1 钢结构设计优化

在钢结构设计中，除了要确保其整体结构的稳定性，还需要满足单个构件的稳定性要求。钢结构具有可塑性、韧性强、强度高等优势，构件整体特点为肢宽壁薄。所以确定钢结构截面具体尺寸是设计中的要点，很多设计单位认为钢结构强度决定截面尺寸，实则不然，钢结构截面主要根据结构稳定性、材料抗疲劳等因素确定。因此，在钢结构设计中，需要做好稳定值、风荷载、各项系数设计工作，重点考虑施工实际状况，对现场环境、运输便利性、吊装安全性、方案可行性全面考察，并对设计图纸进行优化。在确定了钢结构设计方案之后，还需要建立钢结构系统的受力优化体系，这也是钢结构设计的核心部分。钢结构设计中还要对布局情况进行完善，保证各个连接点的紧密性，保证受力体系变得更加稳定。

3.2 提高钢结构设计的可行性

在钢结构设计中要重点考虑稳定性问题，一旦钢结构失稳，会造成极大的经济损失。很多钢结构失稳事故都是由于设计人员经验不足，在结构设计中出现了较多薄弱部位。所以要结合钢结构基本理论，合理展开设计。在选材设计中，不同工程选择不同材料，在钢筋结构不是以强度计算控制，而是通过稳定性控制时，一味地提升钢材牌号只会造成资源浪费。此时选择低牌号钢材才更具经济性。在板厚取值设计中，在钢梁高度在一定范围内，相比厚度增加，加宽翼缘更加有效。如Q345钢在厚度16 mm～35 mm，钢材强度f为295 kN/mm2，钢材厚度在35 mm～50 mm，钢材强度f为265 kN/mm2，通过规范确定钢材强度值来看，从32 mm板厚跨越到36 mm板厚时，f损失过大，得不偿失。此外，在设计当中，超长构件拼接位置、柱间支撑节点设计，除了要满足受力需求，还需要全面考虑吊装重量、运输长度，这样有助于降低钢结构施工成本。

3.3 优化节点设计

在进行钢结构设计过程中，必须要遵循工程的各项设计规范，标注施工中需要注意的各個要点和具体要求，图纸上要有文字注释，避免盲目施工。图纸设计完成之后，要组织施工单位、监理单位、设计单位审查设计图纸，对发现的问题进行修改。特别是在节点设计当中，必须要标注节点设置原因。构件截面设计要有组合内力标准。塑性区节点连接设计要考虑最大承载力下的节点作用力，确保能够满足最大荷载性能。抗震结构梁柱刚性连接当中，不得采用小于等强度连接。即使是采用等强度连接，也只能应用在低烈度地区抗震结构中。在弯矩设计当中，《建筑抗震设计规范》有明确规定要求梁、柱刚性连接极限承载力满足标准，连接系数要重点考虑超强系数、应变硬化系数综合参数确定。如以Q345钢梁柱节点全焊接为例，在连接系数为1.3时，高烈度地区，首先采用加强式和犬古式相结合连接。通过梁计算截面确定最大弯矩承载力和根部加强板加强后最大弯矩承载力。犬骨式削弱了上下翼缘，减少了梁柱节点的弯矩应力。加强板可以保证连接处能够满足规范标准要求，也满足了强电弱杆的原则。如果只设计了加强板，就会导致弯矩发展无法控制，甚至失去了节点的作用。所以设计中必须要采用加强式与犬骨式相结合的方案。

4 结语

综上所述，在钢结构设计过程中，施工图纸设计方案会直接影响后续的施工质量，这就需要全面加强钢结构设计问题的优化工作，不断总结钢结构设计中存在的不足，通过学习国内外行业先进技术，对钢结构设计方案持续改进，这样才能够解决钢结构设计中的问题，避免在施工中造成不利的影响。总之，钢结构施工图纸设计要从细节出发，掌握每个环节的设计要点，细心设计，这样才能够确保钢结构整体的设计质量。

参考文献

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