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试论建筑钢结构工程设计及其注意事项

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第6期作者：耿海刚1 赵永成2 田红霞3 崔广帅4

[导读] 摘要：近年来，钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，并且取得了非常不错的应用效果。

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        3.身份证号码:15263419791118xxxx    4.身份证号码:13018219880212xxxx
        摘要：近年来，钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，并且取得了非常不错的应用效果。不过在实际的应用过程中，也有因为钢结构工程的设计工作做得不到位，导致钢结构建筑出来稳定性不足的问题，这严重影响到了使用者的生命财产安全。为了确保建筑钢结构工程的建设具有更高的质量，需要在进行钢结构工程设计的时候，严格地按照相应的规范和标准进行设计，并做好相应的设计要点工作，从而为使用者提供更加安全、可靠的钢结构建筑。基于此，文章主要对建筑钢结构工程设计及其注意事项进行了研究和分析，以期对相关人士能够有所帮助。
        关键词：建筑工程；钢结构；设计；注意事项
        引言
        近年来，我国的石油建筑发展速度正不断加快，与此同时，一些新的建筑结构形式在现代石油建筑工程中的应用范围也越来越广泛。其中，钢结构是石油建筑中的常用结构形式，但由于我国的建筑钢结构工程起步较晚，所以目前在其设计方面仍存在较多问题，整体设计水平与发达国家相比显得较为落后。因此，当前重点工作之一就是要提高建筑钢结构工程设计水平。以下笔者就结合实际来谈谈建筑钢结构工程设计及其注意事项，仅供参考。
        1 建筑钢结构设计
        1.1钢结构的详图设计
        由于建筑钢结构的施工主要是根据钢结构的详图设计来进行的，因此为保证建筑钢结构工程的质量，首先就需要做好钢结构的详图设计工作。为了保证详图设计的质量，需要设计人员充分了解和掌握钢结构的组成、所采用的焊接技术，并且对于资深的设计人员进行沟通，从而确保将钢结构的详图设计工作做得更好。
        1.2建筑钢结构工程的稳定性设计
        做好钢结构的详图设计之后，还需要保证建筑钢结构工程设计的稳定性。而要想实现这一设计目标，需要保证钢结构整体的设计质量，只有钢结构整体具有足够的刚度和强度，才能保证建筑钢结构工程具有更高的稳定性。因此，在实际的设计过程中，需要对建筑钢结构工程的整体刚度以及稳定性方面的系数进行准确地计算，目前在实际的计算过程中常采用的方法主要有折减系数法和临界压力求解法这两种方法。在得出钢结构的刚度和强度系数之后，将其应用到建筑工程中的时候需要努力寻找最佳的平衡状体，从而能够使得建筑钢结构工程整体具有更好的稳定性。
        1.3钢结构设计中不同软件对比
        建筑钢结构设计领域较为推崇的代表软件有上海同济大学土木工程学院开发的空间钢结构杆系系统 3D3S 软件及中国建筑科学研究院开发的钢结构设计软件 STS. 国外软件较为著名的是美国 BENTLEY 公司的钢结构设计软件 STAAD/ CHINA 及 SSDD. 其中 SSDD 可按中国现行规范进行设计。3D3S 及 STS 软件作为结构力学精确计算程序，建模时没有较多的条件限制，能真实反映实际结构力学模型。而 STAAD/CHINA 及 SSDD 软件除进行结构分析外，还能对结构分析进行优化设计，做到工程智能化设计。STAAD 可选择国内外不同规范对结构设计，可进行涉外工程设计，应用范围广。几款软件各有特点。3D3S 优点是与 AUTOCAD 完全接口，许多命令与 AUTOCAD 类似，简单明确易于掌握。同时后处理功能比较完善，可生成一系列施工图、节点图、材料表等。STS 优点为操作简单、界面友好，是 PKPM 系列软件的一个模块。对如门式钢架、多高层钢框架、排架及支架结构等常用结构建模方便，常用结构后处理功能强大。节点设计后进行梁、柱节点并归，并绘制梁、柱及节点大样图。STAAD 特点为国际国内知名度高，拥有 20 万用户。分析功能强大，可采用线性、非线性、动力分析等多种方法。软件精确度高，通用性、适应性强，是中国轻钢设计领域的优秀软件。设计师在使用软件时要了解程序中的理论和假定，同时应具有知识、经验、洞察力这样的才能。不能完全依赖软件，要在保证结构安全的同时，能采用更为合理的结构方案。

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        2 钢结构设计中存在的问题
        钢结构设计运用中，主要存在的问题如下：①对于建筑钢结构工程设计过程中所使用到的钢材，有一部分由于生产工艺的问题导致钢材的质量达不到相应的施工标准；②在对钢结构进行设计的时候，一些设计人员往往忽视钢结构与建筑工程的整体性要求，经常使得钢结构的设计独立于整体建筑之外，这样导致了钢结构设计完工之后，出现与建筑物之间的衔接度不够的情况，这样势必导致建筑钢结构工程的建设质量大打折扣；③一些设计师盲目搬规范、套程序，只给出构件布置图。将应该设计的 “节点构造”、“支座详图”等都交给加工企业。厂家若做出的图纸不符合原设计要求，存在质量隐患。
        3 建筑钢结构工程设计的注意事项
        3.1 注意适宜性
        在建筑钢结构工程设计过程中，应当要注意结构设计的适宜性。具体来说，设计中必须要确保所设计完成的钢结构可以在现场完成较好的布置，且能够满足建筑使用者的基本需求。若想达到这一目标，需要在设计之前先对相关事项和相关人员进行充分调查和了解，做好现场考察、勘测工作，然后再根据真实的信息和数据来进行设计，才能够确保设计效果。
        3.2 注意钢结构材料的合理选择
        若想确保建筑钢结构设计结果的有效落实，还必须要在设计时合理选择钢结构材料，否则若材料选择不合理，则设计再怎样完善，实际效果也达不到设计要求。因此，在选择钢结构材料之时，应当要先对所需的各项材料类型进行详细分析、比对，细化材料的各项参数指标，确保所选用的材料能够满足钢结构各个区域的基本要求。材料的参数不仅仅只有材料长度、宽度、厚度等基本数据，还包括其强度、塑性、韧性等等。
        3.3 注意细节部分设计
        在建筑钢结构工程的设计过程中，不能只注重整体结构的设计，还应当要注意细节部分的设计，抓好各项细节问题，确保建筑钢结构的各个节点都能够满足可靠性要求。在各个节点之间连接方式的选择上，也应当要确保合理性、协调性以及整体性，例如在处理螺栓连接或焊接方式时，必须先充分分析实际情况，再合理选择施工方式。
        3.4 注意防火设计
        建筑的防火设计关系着建筑安全，同样，在建筑钢结构工程设计中，也应当要有效落实防火设计。钢结构本身的防火性能不佳，在实际使用时存在着较大的消防隐患，所以更要重视防火设计。在实际设计中，应当结合实际情况，围绕防火问题，不断进行设计优化，尽量达到最为理想的防火效果，以切实保证建筑结构的使用安全与可靠。
        3.5 判断建筑钢结构的适用性随着建筑的建设规模不断扩大，现阶段的钢结构被越来越多的使用与高层建筑的建设过程中。因此相应的设计人员需要对钢结构是否具有足够的强度、足够的硬度、是否能承受较大的振动幅度以及拆卸方便的性能进行考虑，以保证钢结构的适用性。
        3.6 加强受力体系以及细部节点的设计在对钢结构进行设计时，为避免最终出现的节点与结构分析模型中不完全一致的情况，需注重对钢材强度、截面尺寸等方面的考虑，并保证构件节点之间的连接稳固性。另外对于细部节点的设计，也需按照相应的规范和标准进行。
        结语：
        综上所述，随着建筑钢结构工程在我国石油建筑工程中的运用越来越广泛，对其的设计要求也越来越高。建筑钢结构工程设计是一项难度较大、涉及内容较多的工作，若想确保结构设计的安全性与可靠性，必须要合理选择设计方法，常用的诸如容许应力法、极限状态法、塑性设计法等等。另外，在设计中，还要注意设计的适宜性、钢结构材料的合理选择、细节部分设计以及防火设计等问题。
        参考文献：
        [1]邢立涛.浅谈钢结构设计中的稳定性分析[J].科技传播,2010(16).
        [2]常凤杰.钢结构设计简单步骤与设计思路[J].黑龙江科技信息, 2011(02).
        [3] 张展飞.建筑钢结构工程设计及质量安全策略分析[J].建筑工程技术与设计,2015(15).