建筑钢结构工程设计及其注意事项浅析

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当前，社会主义特色市场经济快速发展，推动了城镇现代化建设，各地的建筑工程数量增多，以钢结构为基础的高层建筑和超高层建筑形式兴起，以解决城市资源紧张、人口密度大、建设用地资源短缺等问题。钢结构设计在超高层和高层建筑工程项目中的应用，有效提高了建筑物基础结构的载荷承重性能，并且有利于降低成本造价，加快施工进度，缩短工期，为工程项目赢得经济效益。

一、建筑工程项目钢结构设计的优势特色

（一）抗裂抗震优势

采用砖混结构的建筑工程容易在温度差变化作用下发生墙体裂缝质量问题，一方面降低了建筑外墙的防水性能和保温防寒性能，另一方面也影响了建筑工程的使用年限。与砖混结构相比较，建筑钢结构设计中使用的钢材，拥有极高的韧性和可塑性，起到分担墙体承重的作用，有利于增加高层、超高层建筑使用年限，提高其抗裂抗震性能的优势。当受到外力作用后，采用柔性连接设计的钢结构材料不会产生脆裂，容易恢复和保持建筑原本结构形状，具有良好的抗裂抗震性能。

（二）耐久安全优势

与采用木质结构设计、砖混结构设计的建筑工程项目相比较，钢结构建筑工程的材料具有良好的抗腐蚀、耐久安全性能，并且具有较好的防寒保温性能。

（三）工序简便优势

钢结构设计中所使用的钢材构件，通常由供货商加工生产后，运输到施工现场组装，具有操作简便、机械化，提高施工进度的优势。

二、建筑工程项目钢结构设计的原理与方法

（一）塑性设计的原理与方法

塑性设计原则是指结构构件的强度与塑性本质高于标准荷载乘以安全系数的乘积。在内力结构分析时，往往采用钢塑性分析法和一阶塑性分析法。采用塑性分析法，在结构构件进入塑性后，允许内力的重新分配，必须保证材料的延性特征达到一定标准要求。

（二）容许应力的原理与方法

容许应力法是指在建筑结构设计时，计算应力参数要小于既定容许力。相关人员要严格按照标准规范，设定结构构件的计算应力，同时根据阶弹理论进行准确计算。客观来说，容许应力法有如下几方面缺陷：对结构的非线性影响考虑不到位；采用单一安全系数，无法反馈荷载变异情况，以及独立抗力情况。

（三）极限状态的原理与方法

极限状态法的核心原理是使用荷载分项系数和抗力取代单一安全系数。由于受到荷载的影响，整个建筑结构往往会呈现出如下两种极限状态：正常使用极限状态、承载能力极限状态。

三、建筑工程项目钢结构设计的策略要点

（一）结合建筑项目实际情况，合理选择钢结构设计方法

设计人员应结合建筑工程项目的实际情况和经济条件，在做好地质水文勘查测算与分析的基础上，合理选择钢结构设计方法，优化建筑钢结构设计方案，科学计算钢结构破坏机理和力学关系，提供钢结构稳定耐久性能。

（二）加强建筑钢结构的抗震抗裂的性能设计

在此过程中，设计人员应当遵守标准化、规整化和简单化的设计理念，结合水文地质勘查、施工现场、周边环境等具体情况及相关资料，优化建筑基础、柱体、屋架、面板之间的连接设计方案，分析钢结构支撑形式与配置位置二者的相互作用关系，确保钢结构的稳固与抗震性能良好。

（三）钢结构梁柱连接的设计要点

在钢结构建筑工程项目的设计中，柱体与斜梁的连接方法包括：端板斜放设计方法、端板横放设计方法以及端板竖放设计方法。其中，端板斜放设计方法适合连接点弯矩大的建筑工程，以增强钢结构的抗弯性能，为螺栓施工提供方便；端板横放设计方法能够起到分担连接点承重压力的作用；端板竖放设计方法适合采用截面柱的建筑工程。在钢结构梁柱连接的设计中，端板的连接方式有平齐连接和外伸连接两种主要方式。端板外伸连接的设计方法，因节点数量较多，能够增强钢结构的稳固性能。

四、建筑工程项目钢结构设计的其他注意事项

（一）分析水文地质勘查数据、施工现场、周边环境等影响因素

钢结构的设计方案制定，应在全面分析水文地质勘查数据、施工现场、周边环境等影响因素的基础之上进行。设计人员应在准备阶段，详细了解与掌握建筑工程项目的水文地质勘查信息与测算结果，加强与其他部门的交流合作，全面分析施工现场及周边环境情况，考虑存在哪些可能影响钢结构设计稳定性、抗震性能的风险因素，并以此优化钢结构设计方案，提高钢结构的安全耐久、抗裂抗震性能。

（二）优化建筑钢结构设计，排除消防事故安全隐患

采用钢结构设计的建筑工程项目，因钢材的耐火性能较低，设计人员应思考如何优化防火、消防系统设计方案，以排除钢结构设计中的消防事故安全隐患。现阶段，国内的建筑工程钢结构设计中，常见的设计方法是为钢结构加上防火涂层。

（三）加强建筑工程钢结构的细节设计

为了进一步提高建筑工程项目的安全耐久、抗裂抗震性能，设计人员必须重视构件焊接、螺栓连接、节点配置、节点数量、连接方式等钢结构细节设计，防范受力失衡或者节点承压变形等质量问题的发生，提高钢结构的整体均衡协调性，增强建筑结构稳定性。

五、结论

总而言之，设计人员在制定建筑工程钢结构设计方案的过程中，应树立科学的设计理念，遵守国家施工规范的标准及相关要求，提高与保证建筑钢结构的抗腐蚀、抗变形、抗裂抗震、安全耐久性能，同时注意控制成本造价，缩短施工工期，降低项目投资成本，为建筑工程项目争取利润收益，促进建筑产业和谐健康发展。