赖林建
惠州星粤兴工程咨询有限公司
摘要：随着现代化建设技术的不断发展，装配式建筑的优势逐渐凸显，由于其采用构件直接连接的方式进行建设，因此具有成本相对较低、建设速率相对较快、环境受限相对较小等诸多优势。钢结构建筑工程是一种典型的装配式建筑工程。钢结构模块与钢框架模式的装配式建筑工程在我国有广泛应用。复合式建筑结构在设计过程中有设计量大、设计周期长以及整体设计费用相对较高的特点，尤其是在装配式钢结构建筑工程设计过程中，相应的设计内容对于后期施工建设成本有直接影响，而我国在钢结构建筑工程建设过程中常需要进行多层钢结构模块与钢框架复合建筑的设计，而掌握钢结构建筑的主要技术特点，同时对相应的设计工作进行进一步优化，是提升建筑工程整体设计建设水平的重要基础。
关键词：钢结构模块；钢框架；建筑结构；设计
钢结构建筑工程作为一种装配式建筑工程，在设计过程中钢框架以及构件设计是其核心设计部分。由于当前钢结构建筑工程多为多层式结构，因此在力学设计过程中结构整体受力模型分析在设计过程中占据重要地位，保障立体模型建立后，其受力分析符合建设要求是基本设计内容。目前钢结构的设计类型相对较多，但从整体设计需求上来看，在钢结构梁柱设计过程中，需要重点考虑的设计内容仍是整体设计强度，目前来看，需要设计人员在设计过程中，通过完善力学分析和建立相应的物理模型来对整体受力情况进行进一步的分析，而且在过程中应考虑到整体建设成本，尽量通过合理的钢材受力结构来减少钢材使用，为进一步提升我国多层钢结构模块儿与钢框架复合建筑整体设计水平，本文将通过设计思路、设计类型、构件连接方式以及设计注意事项这几部分对相关内容进行研究。
一、钢结构建筑简析
钢结构建筑与传统混凝土建筑最大的差异在于其建设方式，传统混凝土建筑工程大量施工工作需要在施工现场完成，而钢结构建筑工程则能够通过工厂构件预制来大幅降低施工现场的工程量，在施工现场进行构件的组装拼接即可完成大部分施工内容。加之钢结构框架在后续可进行重复使用，因此钢结构建筑也符合现代化建筑业可持续发展的环保理念，目前多层钢结构建筑在民用住宅、商业大厦以及厂房建设中应用非常广泛[1]。钢结构建筑工程的整体强度相较于传统混凝土建筑工程更大，加之其整体质量相对较轻，在抗地震应力的过程中能够更好的降低建筑本身对于建筑结构的损害作用，因此其抗震性能也更加优异，在地震多发区，使用钢结构建筑工程，替代传统混凝土建筑工程，能够更好的保障建筑安全。而且钢结构建筑工程的核心是各构件，构件生产可由各专业生产厂商完成，有效控制构件质量即可很好的控制工程整体质量，因此钢结构建筑工程质量水平相对较高[2]。而从建设效率方面来看，相较于传统混凝土建筑工程，其整体施工量相对较小，各构件在工厂制备完毕后运送至施工现场进行组装、拼接即可完成大部分施工工作，因此其建设效率较快，整体建设周期相对较短。
二、多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计研究
（一）设计思路
利用无约束算法来进行复合建筑结构的优化设计是当前主要设计思路。在整体设计过程中要重点考虑相应变量，在代入函数计算过程中，要找寻整体设计过程中的映射点，而这就需要在设计过程中通过变量设计来明确复合型定点。
在进行最坏点甄别时，需要通过找寻函数代入过程中的最大值来明确最坏点，而最坏反射点也在这一过程中得以明确，由此最终计算找到映射点，在这一过程中通过计算找寻复合钢结构整体框架的最优函数解，并依托于该结果来不断进行延伸、反射、收缩等相关设计操作。各关键结构点在设计过程中需要一直向最优点靠近，如此才能保障设计的完善性[3]。
（二）设计类型
钢结构在设计过程中需要重点对其受力情况进行分析，通过对建筑工厂整体力学分析及使用需求分析来明确梁柱整体情况。目前对于多层钢结构复合建筑而言，在设计过程中广泛采用碳素结构来作为钢材支撑结构，由于其整体造价成本相对较低，且强度相对较高，因而符合整体设计需求。在设计过程中包括H型梁柱、箱型梁柱以及工字型梁柱等可分别用于不同应力结构点。在设计过程中，不仅要对其截面结构进行设计，同时也要通过材料性质来对其整体厚度进行明确。在设计过程中需要注意采取不同截面形式来满足力学要求，保障整体结构强度同时最大限度节约钢材用量[4]。钢框架设计过程中同样需要考虑与预制件的结合情况，保障装配工程的简洁高效特性。
（三）构件连接方式
目前多层钢结构建筑工程构件连接设计过程中，可选的连接方式主要有以下4种。第1种是焊接连接，其优势在于施工作业简单，能够采取自动化作业的模式，不会减少构件本身的截面积，同时节省钢材用料。缺点也较为明显，在焊接过程中可能出现焊接变形以及因焊接作业而产生相应的结构应力。第2种是铆接，其优点在于塑性和韧性相对较好，但缺点是工作量较大，经济效益较差，因此目前较少应用[5]。第3种是螺栓连接，优点在于拆卸安装方便，整体施工不需要特殊器械。而第4种是在螺栓连接的基础上，增强其整体结构强度所形成的高强度螺栓连接，优点在于强度较高，疲劳性相对较好，且施工简便，易于装配拆卸。
（四）设计注意事项
在多层钢结构建筑设计过程中，除需要考虑构件与整体结构应力设计外，还需要重点考虑工程设计过程中的管线设计，要重点避免管线与整体结构冲突，减少在后期施工安装过程中对钢结构框架的调整，保障管线能够与整体设计框架相适应。同时在设计过程中要重点指出施工重点，同时对相应的施工技术进行限制。
结束语：
本文针对多层钢结构建筑工程的相关设计工作进行了分析，明确了设计思路和设计类型，同时对构件连接方式进行分析，希望所述内容能够对相关行业的技术发展有一定促进作用。
参考文献
[1] Tharaka Gunawardena, Priyan Mendis. 钢结构模块化施工及其在中国建筑业中的应用[J]. 钢结构(中英文), 2020, 035(002):P.66-73.
[2] 张鹏, 于吉凯. 多层框架钢结构组合式楼板混凝土冬期施工[J]. 工程质量, 2020(S1).
[3] 许亚君. BIM技术在多层装配式钢结构住宅建筑设计与施工中的应用[J]. 居舍, 2020(33):33-34.
[4] 陈德湛, 向海源. 一种钢结构可移动模块化装配式多层叠加电力机房:, CN111350385A[P]. 2020.
[5] 王志友. 多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计探究[J]. 工程建设与设计, 2019, No.411(13):45-46.
作者简介；（作者姓名：赖林建 性别：男 籍贯：江西抚州 出生年月：1990年9月 学历：本科学士 ，单位：惠州星粤兴工程咨询有限公司，职称：助理工程师 ，研究方向：建筑主体结构设计)