关于钢结构工程设计问题的分析

马翔+张莉娟+李越之

摘 要：钢结构工程在我国的发展时间并不长，特别是在高层建筑方面更是无法与发达国家相比。钢结构工程之所以能够受到重视，是因为其本身具有独有的优越特性，因而在领域的应用十分广泛。虽然它的发展在短时间内取得了喜人的成就，但是钢结构工程在我国仍然缺乏系统的设计理论知识，设计方面的积累也显得比较薄弱，造成了一些问题的发生。本文对钢结构工程进行概述，对钢结构的设计内容进行解析。

关键词：钢结构工程；设计；解析

钢结构工程本身的发展历史已经超过100年，它在建筑行业的应用中表现出诸多的优越特性，因而受到了相关业者的重视。但是它在我国的发展以及应用历程时间较短，因而出现知识和经验缺乏的状况，出现了很多需要解决的弊端。为了实现对这些问题进行处理的目标，有关的部门和工作人员已经开始了探索过程。

1 钢结构工程概述

钢结构建筑发展的时间已经超过100年，随着在发展过程中的不断完善和优化，它具备了性能表现好、自身重量轻、施工完成时间短以及作业轻度低等优点。由于以上特性，它在发展进程中得到了广泛的应用，并受到了行业人员的重视。虽然如此，但是它在我国的发展时间非常有限，特别是在高层建筑方面，更是历程较短，发展情况根本无法与发达国家相比，也出现了设计理论知识以及经验的频发，导致了诸多问题的出现。钢结构工程要想实现稳定高效的发展，就必须对这些问题进行重视。

2 钢结构设计内容解析

2.1 设计方式层面

对于钢结构建筑，我国的设计程序一般都是有固定模式的：首先要对钢结构的构件内力进行测算，这个过程中需要弹性方法作为测算工具。对于钢结构来说，其内部的组成部分都必须能够承受高强度的负荷，因此必须对其最大承受能力进行测试，此过程的测算方法为弹塑性方法。当钢结构在承受的压力达到最大承受范围时，就会出现形变的状况，这种情况会出现钢结构内部的承受力集中而导致的力度过大，这个问题在现有的设计背景下，破坏了构件的承载力的均匀分布，是其内部出现了受力不平衡的状况。

2.2 钢结构体系方面

钢结构工程的层数以6层为分界线，当其少于这个层数的时候，可以运用可将-支撑的体系模式，当然也可以采用框架体系。对于高于6层的状况，在其体系方面可以采用框架-砼剪力墙，同时也可用框架支撑体系进行代替。在框架柱方面，主要包括H型钢柱以及钢管和钢柱混凝土柱。在少于6层的钢结构工程当中，组合型钢柱想驾驭H型钢柱来说，比较节省钢材；钢支撑在延性上大于剪力墙，如果在发生地震的情况下，且其震级较高，那么延性较高的在震感上比较轻微，延性不良的则会震力则会较大。从对抗较高震级的地震的角度来讲，钢支撑比砼剪力墙的表现要突出；其中的钢框架-混凝土剪力墙系统在结构方面属于混合类型，但是就目前的状况来说，对其在对抗地震方面的探索显得有些不足，因而在对其进行应用的时候，必须经过仔细考量之后，再进行谨慎的选择。

2.3 钢结构楼板

楼板在荷载的担负方向是纵向的，在担负的过程中，会将荷载传输到框架之中，与此同时，也会使水平力传递到柱子上，因而楼板必须在强度、承载力上表现出优越的性能，在总体上也要表现出协调的设计理念。在对钢结构工程进行建设的时候，还有很多需要重视的问题，隔音就是其中的一个重点；在当前的钢结构工程之中，压型钢板组合楼板被应用到较多。在地震频发地区，且高震级的地震经常出现，对于柱的设计，需要在柱子的周围安置钢筋箍，避免水平力过高而对楼板造成破坏的情况。

2.4 钢结构抗震设计

在对反应谱进行设计的时候，地震记录仪的构造会对强震产生削弱效应，这个时间限度是3秒，因此对于反应谱进行记录的时候，其内容并不能真实反应现实状况，为了解决这个问题，建设部的工作人员就会对谱曲线进行调整，来实现对钢结构的安全性的保证，以此对其抗震的性能进行确保，但是对其可靠性的确认需要更多的工作。

我国在钢-砼结构搞垮设计方面的探索活动相对活跃，但是在高层钢结构方面的这类研究还是一片空白，要想解决这个问题，就要在抗震设计的原则、指标和方法上进行钻研。

2.5 钢结构的节点和支撑结构

节点的设计工作在钢结构的设计工作占有重要地位，对于此应该在对结构进行调研之前对节点的信息进行考量，之后对其设计形式进行确认。设计出的节点可能会与结构建模中的节点的信息出现不对等的状况，此类事项必须避免其出现。在做好以上工作的基础上，在节点的设计过程中，必须对螺栓的安置问题进行解决，另外实际焊接问题也需要关注。

焊接过程中，必须对作业的尺寸和形式进行确定，使工作人员在工作的时候严格遵守相关规范。在使用焊条方面，应该确保其能够与所焊接的金属材质不排斥、焊接设计不可以对焊缝采取任意的扩大行为。

2.6 钢结构选型

不同的钢结构都会有其特殊的地方，在这个过程开始的进程中，必须针对其特点进行选择。比如在轻型钢结构中，以其形式建设的工厂厂房，当重型荷载或者移动荷载出现的时候，就需要对网架结构进行应用。在大雪频发的地区，屋顶的流线设计应该方便雪的自然滑落。而针对降水较多的地区，其处理方式与降雪较大的地区是相同的。在条件许可的情形下，如果将支承安排在框架之内会起到节省成本的作用；屋顶的跨度表现出较大的跨越的时候，在对钢结构工程进行考量的时候，主要的结构体系应该选择悬索或着索膜。

3 结语

在我国经济高速发展的大背景下，钢结构本身也产生了可喜的变化，在建筑行业中的应用地位受到了广泛的重视。而且这种发展程度相较于以前来说是具有飞跃性的。钢结构的设计工作者应该坚持让自己的思想随着现实的变化而灵活地适应当前的局面，为其顺利发展作出贡献。本文对钢结构工程进行概述，对钢结构的设计内容进行解析。

参考文献

[1] 边辉颜，边辉娟.钢结构建筑的维护保养[J].中国科技信息，2008 （05）：45.

[2] 郭照恩.浅谈多层和高层钢结构的结构体系[J].科技情报开发与经济，2009 （27）：78-80.

[3] 孟玉鹏，赵会杰.浅议钢结构半刚性节点的防火要求[J].科技资讯， 2009（31）：114-116.