钢结构建筑设计在体育建筑中的应用

钢结构建筑设计在体育建筑中的应用

章俊君

中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430000

摘要：体育建筑关系到参与体育活动人们的安全，也同体育事业发展紧密相连。而钢结构设计是体育建筑工程项目设计中的重要内容，设计的科学性、合理性、准确性对建筑工程项目及其建设施工的稳定性、安全性、可靠性与耐久性存在直接影响。因此，加强建筑结构设计至关重要。基于此，本文以钢结构建筑为研究对象，就钢结构建筑结构设计中存在的常见问题进行了简要分析，并联系工程实例，基于结构设计方案分析，落实结构设计优化对策，以供参考。

关键词：钢结构；建筑设计；结构设计

引言：随着近些年我国体育与建筑事业的高速发展，不仅建筑规模、建筑数量得到大幅度提升，建筑类型也呈现出多样化发展态势。钢结构体育建筑以其稳定性强、抗震性能好、经济效益高、可操作性强等特征得到广泛运用，为体育事业发展奠定了基础条件。随着钢结构建筑的增多，其结构设计问题愈发明显，急需加强结构设计及其相关问题的研究，进行处理，提升结构设计科学性、合理性，确保钢结构建筑优势的有效发挥。

1钢结构体育建筑设计特点

它可以保证较高的建筑品质，而且操作的便利性也比较高，在现场，无需进行高强度现场作业，避免出现材料浪费现象，而且在劳动强度降低的影响，有效控制了人工成本，节省了工期。第一，流程精细化。在施工流程中，对于预制装配建筑来说，具有高度的综合性，而且还有着较高的精细化程度，与传统体育建筑设计存在着极大的差异，主要在流程中，主要增设了前期技术策划和预制构件加工图设计等阶段。第二，设计模数化。在建筑工业化中，模数化是重要的构成内容，通过控制建筑模数，可以统一建筑、构件以及部品等，有机整合模数化和模块化，进而不断提高钢结构体育建筑标准化程度。

2钢结构建筑在结构设计中存在的问题

2.1结构节点设计问题

在实际设计过程中，节点设计不合理问题普遍存在。追其原因：①结构设计人员专业知识与经验不足，并未根据钢结构建筑实际要求与现场施工条件，进行综合分析，是结构分析模型中的阶段设计与实际不相符，影响结构整体稳定性、安全性。②在节点设计过程中，所设计的节点形式，所选用的节点连接方式不科学，无法达到结构稳定性、牢固性要求，影响结构整体质量。

2.2结构焊接设计问题

钢结构建筑施工建设过程中，涉及到焊接内容相对较多，因此焊接工艺选用的科学与合理，对钢结构建筑结构安全与可靠存在直接影响。这就需要相关工作人员能够立足实际情况，结合建筑结构受力情况、钢材焊接性能，确定焊接等级。并在设计中，明确焊接工序、焊接控制变量、焊接质量检验方法，为结构焊接施工提供有益指导，确保焊接质量符合建筑项目建设要求。但在结构设计中，由于存在图纸套用、设计审核形式化、设计程度不足等现象，易出现焊接等级选择不科学，焊接方案不合理问题，引发结构变形、坍塌等故障的产生。

2.3结构稳定加固问题

结构稳定与牢固是钢结构建筑结构设计的重要指标。随着近些年钢结构建筑结构设计理论与实践研究的不断完善，钢结构构件稳定性参数、钢结构稳定性设计规范等相对成熟。但由于影响结构稳定性的因素相对较多，包括施工因素、地质条件因素、气候条件因素、材料因素等，需工作人员注重实践经验积累，立足钢结构建筑建设要求，进行综合分析，并在不断创新与优化中，优化加固技术，提升钢结构局部与整体稳定性。目前，部分工作人员由于工程经验有限，在结构设计中过度追求标准，存在设计保守（激进）现象，不利于结构稳定性的提升，且易增加钢结构建筑投资金额，不利于企业经济效益与社会效益的提升。

3钢结构建筑设计在体育建筑中的应用措施

3.1工程简介

某高层建筑为钢结构建筑，属综合性建筑，集办公、娱乐、购物等功能为一体。建筑位于市中心人口密集区域，占地面积约为36000m2，建筑面积约为78000m2，分地上与地下两部分，建筑最高高度达到212m，建筑东西面较长，南北面较窄。

3.2结构设计要点

在钢结构建筑结构设计中，为提升结构设计质量，减少结构设计问题的产生，可从以下几方面出发，进行结构设计优化。

3.2.1重视立足实践，科学选型

钢结构建筑结构形式的科学选择，是保证钢结构建筑质量的前提与基础。因此，在工程项目结构设计中，需做好结构选型工作，并在此基础上，进行整体结构体系的规划与完善。在此过程中，设计人员应立足项目建设要求与项目施工现场环境，进行结构设计与对比分析，确定结构设计方案。就工程而言，受建筑形式影响，钢结构建筑的结构南北向抗侧刚度不高，设计应用立体构件一体化结构，以保证结构的稳定性与安全性。在此过程中，进行多方案设计。并在此基础上，从结构安全性、结构稳定性、结构经济性、建筑工程实现水平、结构耐久性等多方面进行分析，确定最优方案。

3.2.2立足设计要求，确定构件设计指标

钢结构建筑结构设计中，结构构件设计是结构设计中的基础内容，也是重点内容。结构构件设计的科学与合理，可有效预防结构节点设计问题、结构稳定加固设计问题等的产生，实现结构整体性能的提升[1]。在结构构件设计过程中，应做好建筑结构体系分析工作，包括抗震性能分析、结构承载能力分析、静力分析、层间位移限制分析、形变分析、支座设计分析、节点形式分析、焊缝形式分析等，明确结构设计各项参数与指标。并在与资深设计师合作下，对构架类型、构建截面积、建筑结构控制尺寸、核心节点构造等进行明确确定，在建筑施工设计图纸中表明各要点技术标准与施工要求。如本建筑工程项目的抗震设防烈度为Ⅶ度；建筑工程项目施工现场土类别为Ⅱ类；大小震阻尼比分别为0.05与0.02。

3.2.3加强结构布局，提升布局科学水平

在钢结构建筑的结构设计中，尤其是高层建筑结构设计中，应加强结构布局设计，提升结构布局科学水平，降低结构布局对工程整体稳定性与安全性的影响。通常情况下，高层建筑由于楼层高度高，易出现水平荷载竖向分布不均问题，从而影响结构刚度，易出现结构变形问题。因此，采用传统平面结构力学分析进行结构布局已经无法满足实际需求[2]。对此，应结合高层建筑结构特征，如构件类型多、扭转效应大、水平荷载影响大、动力效应大等，对高层建筑结构进行综合分析。

3.2.4科学选择焊缝等级，加强施工节点工艺设计

在钢结构建筑的结构设计中，根据结构设计方案与建筑工程项目施工建设要求，进行建筑结构材料的科学选择，确保材料质量、性能能够满足实际需求。并在此基础上，根据钢材性能进行焊缝等级的科学选择，从而确定焊缝施工标准，进行焊缝工艺技术的优化，以提升焊缝质量。与此同时，根据钢结构体系、钢结构布局情况，做好施工节点设计工作，确保节点位置、节点连接方式的科学与合理。此外，在钢结构建筑的结构设计中，也应注重其他因素，如结构锈蚀、材料腐蚀等对建筑整体稳定性、安全性、耐久性的影响[3]。加强钢结构防腐、防火设计，通过科学选用防腐材料与方法，提升结构设计质量。

结束语：

总之，加强体育建筑中钢结构设计的研究，对提高体育建筑的质量有重要意义。结构设计质量是保证钢结构建筑质量与使用安全的前提与基础。面对日渐增多的钢结构建筑工程项目，建筑企业以及相关工作人员应不断提升钢结构建筑结构设计能力，掌握钢结构建筑结构设计中存在的问题，并遵循安全、合理、科学、经济等原则，采取行之有效的措施与方法进行结构优化，以提升结构设计质量，为钢结构建筑可持续竞争发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]常威,薛求理.浅谈我国援外体育建筑的地域性设计尝试[J].建筑与文化,2018(10):241-243.

[2]孟萌.高层钢结构建筑工程设计及其注意事项探析[J].绿色环保建材,2018(10):63+65.

[3]宗轩,肖韡.基于建筑审美取向演变的体育建筑总体设计特点研究[J].新建筑,2017(05):78-82.