建筑钢结构设计技术

建筑钢结构设计技术

陆莉娜

靖江市建筑设计院有限公司江苏泰州214500

【摘要】钢结构作为一种新型的节能环保的建筑系统，被誉为二十一世纪的“绿色建筑”之一，它的宣传、发展在现阶段的国内是一个新的方向。基于钢结构具备高强度、自重轻、抗震功能好与材料可回收再生等很多优点，高层建筑现在在我们的城市建设当中所占的比例是愈来愈大，而建筑构造设计方面的改变也越来越多，许多新兴的构造设计方案以迅速的速度呈现在我们的城市建设中。

【关键词】建筑钢结构；结构设计

引言：

作为一种绿色环保建筑，这些年来，钢结构住宅已被建设部列为主要推广工程。由于钢结构建筑设计具备建筑设计的普通属性，建筑师设计不是随心所欲，业主设计任务书对建筑师的平面与设计构思等形成的作用是重大的。在使用钢结构时.要时刻警惕，使用科学的措施确保钢结构安全、持久的工作。

1.结构形式和结构布置

钢结构的设计经过主打“概念设计”牌，在钢结构的整个经过中概念设计都是非常关键的。经过力学关系的比较、钢材构造的优缺点整合与细节上的现实考量来达到钢结构前期设计的方案对比与甄选。现在，已经有一些针对计算数据是不是正常的软件投入到项目的设计中，给设计供应了非常大的帮助，防止出现人工手算的失误，还可以处理构造分析阶段繁琐的数据计算。

建筑钢结构一般分为框架、平面（桁）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等多种构造。在确定工程实施钢结构的选型时，务必要依据各工程特点的不一样，分析现实状况实施设计。遇到有相对大负重的荷载时要把门式钢架放弃而使用钢结构网架形态。中国有雪区域，要把雪压也计算在项目构造设计中。屋顶要跟重力坠落曲线规范相符。大跨度的建筑要对覆盖屋顶构建实施拉索或索膜构造的建立。使用钢筋混凝土构造外加巨型SRC柱的组合来对应地震带的建筑工程，尽量防止图一时资金投入少而使用核心筒外加框方式。

钢结构的设计要让构造受力路线明确而且能够以最接近直线的路线把受力传给地基支撑。在布置上钢结构要遵循结构刚度匀称，分布平稳的力学，最大限度让荷载的影响减少。钢结构抗力要适中的支撑住间距，而且设置几道防线以备出现意外，重点撑柱的受力要至少占总受力的20%。

2.预估截面

完成结构布置后，要对构件截面作初步估算。关键是梁柱与支撑等的断面形状和尺寸的假定。能选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等作钢梁。依据荷载和支座状况，其截面高度一般在跨度的1/20~1/50中间选取。翼缘宽度依据梁间侧向支撑的间距依照l/b限值确定时，能回避钢梁的全体稳定的繁杂计算，这种办法非常受欢迎。让截面高度和翼缘宽度确定了后，其板件厚度能依照标准中部分稳定的结构规定预估。柱截面依照长细比预估.一般50<λ<150，简单选择值在100周边。依据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不一样，能选取钢管或H型钢截面等。初学者要注意，对应不一样的构造，标准中对截面的结构要求有非常大的不一样。如果钢结构所特有的构成构件的板件部分稳定问题。在普钢标准与轻钢标准中的限值有非常大的不同。

3.建筑钢结构的稳定性设计

钢结构之所以可以在全球区域内获得普遍的运用，首先是因为其具备高度的稳定功能。但是这些年来也经常出现钢结构的失稳情况，导致了群众的恐慌，经过调查数据与分析案例，我们总结失稳情况，一方面是因为设计人员专业知识水平低，经验不足的施工设计，施工的综合状况在设计之初没有充分的考量，造成设计原稿不科学；另一方面，因为钢结构的普遍运用，科研人员持续推出新型的结构模式，而施工人员为了寻求建筑施工的新颖，在没有对这技术实施熟练掌握的同时就实施了施工建设，施工经验不足。为了确保钢结构的稳定功能，要把下面3项工作做好：

首先，在实施布置结构时，一定要从整个系统与组成部分的稳定性要求开始，实施全面思考。

其次，结构计算简图与现实计算方法所根据的简图一定要相同，这对稳定计算框架结构起着特别关键的作用。

最后，整体构造的细部结构与构件的稳定计算，两者一定要互相配合，达到统一。

4.钢结构分析

现在钢结构现实设计中，分析结构一般为线弹性分析，条件许可时考虑P-Δ，p-δ.新近的一些有限元软件能够部分思考几何非线性和钢材的弹塑功能.这为更准确的分析构造供应了条件。并不是全部的结构都需要应用软件：典型结构能查力学手册之类的工具书直接得到内力与变形.一般结构经过手算实施分析.繁杂结构才需要建模运行流程并做具体的结构分析.

5.构件设计

构件的设计第一就是选择材料，相对常用的是Q235与Q345.一般主结构应用简单的钢种以便于项目管理.经济思考，也能够选取不一样强度钢材的组合截面，当强度起控制功能时，能选择Q345；稳定控制时，要应用Q235。

目前的构造软件，都供应截面验算后的解决功能。因为程序技术的进步，某些软件能够把验算时不经过的构件，从给定的截面库里选取加大一级.并自动重新分析验算，直到通过，像sap2000等。这是经常说的截面优化设计作用之一。它让结构师的很多工作量减少了。但是，初学钢最少要注意2点：

5.1软件在做构件（关键是柱）的截面验算时，计算长度系数的取定有时会跟标准的规定不相符，现在全部的流程都不可以完全处理这个问题。因此，特别对于节点连接状况繁杂或变截面的构件，结构师要一个一个检验。

5.2当上面第三条中预估的截面时，加大截面要分2种状况分别对待。

（1）强度不满足，一般把组成截面的板件厚度加大，当中，不满足抗弯让翼缘的厚度加大，抗剪不满足让腹板厚度加大。

（2）变形超限，一般不能让板件厚度加大，而要思考加大截面的高度，不然，会非常不经济。

6.节点设计

6.1焊接。对焊接焊缝的尺寸和方式等要依照规定实施。选用焊条要与被连接金属材质适应。焊接设计中不能随便加大焊缝。焊缝的重心要尽量和被连接构件重心靠近，别的具体内容能查标准有关焊缝构造方面的规定。

6.2栓接。铆接方式，在建筑项目中，主受力构件目前已非常少使用，一般螺栓的抗剪性能差，能在次要构造位置应用，高强螺栓依据受力特征分承压型与摩擦型，两者计算办法不一样，依据详细状况选取螺栓。

6.3连接板。构件端板厚度要依据支承条件依照标准要求计算；连接节点处的板件要依照标准验算其在拉、压、剪作用下的强度与稳定性；对单壁式桁架节点板厚度能依照《钢结构设计标准》GB50017-2003中的选用表实施选取。

6.4梁腹板。要验算栓孔处腹板的净截面抗剪，承压型高强螺栓连接还要验算孔壁部分承压。

6.5节点设计一定要考虑螺栓的安装、现场焊接等的施工空间和构件吊装程序等。初学者常犯的错误是构件运到现场不能安装。另外。还要尽可能让工人可以方便的实施现场定位和临时固定。

结语

现在，钢结构被普遍运用在建筑构造中。中国建筑物不但数量多，并且建筑的构造也多种多样，对于建筑构造设计而言，是一个既体系又全面的工作，需要建筑企业的设计人员严格、仔细依照要求去设计。所以，让新型高强、轻质、环保建材的研究和运用加快，让建筑构造设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，我们要充分发挥结构工程师的创新能力，由于他们是结构设计革命的推动者与实施者。

参考文献：

[1]王承丽，马芳.浅谈钢结构设计中的几个问题[J].山西建筑.2011（11）

[2]郭东海.钢结构稳定设计的探讨[J].黑龙江科技信息，2011，（23）.