曾宇斌

摘要：近些年来，随着我国建筑行业的不断发展，为钢结构的设计与应用提供了较好的发展机遇，使钢结构设计成为当前研究的热点问题。作为一种通过钢材进行加工制作的结构，钢结构一直以来都是建筑结构中十分重要的类型之一。文章重点从钢结构的设计入手，对设计要点进行分析，希望能为钢结构的设计提供指导和借鉴。

关键词：建筑钢结构；结构设计

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—163—02

前言

随着我国建筑的不断发展，采用传统的混凝土结构已经无法满足建筑结构的多元化需求，钢结构作为一种特殊的建筑结构之一，不仅能够弥补传统混凝土结构的种种弊端，还具有结构构件较轻、施工周期较短、布置灵活方便等优势，因此，在建筑工程中得到了广泛的推广和应用。

1钢结构设计规定及设计所涉及的规范，规程设计规定

1.1设计中要标明钢材的强度等级、高强度螺栓连接摩擦面的要求

一般来说Q235和Q345B等级是比较通用的钢材，大多数时候考虑到工程现场管理方便，在主结构上会采用一种钢材等级，但是从经济的角度来考虑，有的截面组合形式应该采用不同强度等级的钢材，如格构柱的肢件可采用Q345B的H型钢，缀条、缀板可采用Q235的钢板或型钢。在连接摩擦面的高强度螺栓经过表面处理后，需要符合以下标准，第一，连接摩擦面需要保持清洁干燥，并且不能有毛刺飞边、焊接飞溅物，以及焊疤、氧化铁皮和污垢等不良情况；第二，需要在表面处理过程中，采取一定的保护措施，来保护处理后的连接摩擦面，并且不能在连接摩擦面上，标注任何标记；第三，如果需要对连接摩擦面进行生锈处理，那么需要在安装前，采用细钢丝刷，在垂直于构件的方向，正确刷除表面上的浮锈。

1.2设计中构件的计算

钢梁的抗剪强度应按弹性设计；钢梁的挠度计算时采用荷载标准值，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱；钢梁腹板应采用加劲肋来加强它的局部稳定性。一般情况下，通过限制制板件的宽厚比，可以确保钢梁翼缘的局部稳定性。一旦在受压翼缘长度L与其宽度B的比值，超过了标准所规范的限值，就需验算钢梁的整体稳定性，使其满足构件宽厚比以及高厚比的要求。尤其是需要在设计中，考量截面塑性的发展，以及在塑性设计时，按照更严格的要求进行；在计算单角钢受压构件长细比时，需要利用到角钢的最小回转半径，而不是单纯的借助角钢平行轴的回转半径数据；例如钢柱等轴心受压构件设计，需根据要求的规范标准，计算出其剪力多少：在设计桁架时，桁架腹杆的平面内、外的计算长度，不能随意取其几何长度，应按规范要求来全方位的考量。

1.3设计中构件间的连接

在连接的构件中，针对普通螺栓等构件，都有相应的防松动要求，需要采用有防松动装置的双螺母或者弹簧垫圈等，也可以采用人工方法，将螺栓外露丝扣凿毛或将螺母与外露螺栓点焊；根据钢结构的规范标准，在抗震要求方面，需要采用摩擦型的高强螺栓，而在连接极限承载力计算时，需要考虑螺杆与孔壁的接触情况：建议在构件直接承受动力荷载之时，不要使用承压型高强螺栓：如果是钢柱和钢梁的刚性连接，需要进行钢柱腹板在钢梁翼缘范围内的节点域计算；节点连接板在拉力和剪力的作用下，需要验算其强度；与此同时，钢梁端支座处的底板厚度也需要计算，钢柱底部与柱底板的角焊缝也需要进行计算，为构件连接带来安全性保障。

2钢结构稳定设计时应注意的问题

2.1构件的布置，需要考量整个钢结构体系及局部的稳定性要求。目前，钢结构设计一般要按照平面体系进行设计，例如门式刚架，以及框架等。为了确保平面结构不出现平面外失稳问题，建议从结构整体布置设计，来解决问题，如增加支撑构件等。

2.2在设计单层或多层框架结构之时，一般不需要进行框架稳定性的分析，只需要计算框架柱的稳定性即可。在柱的平面外计算长度系数，需要借助框架整体稳定性进行分析，使柱的稳定计算与框架稳定计算等效。

2.3设计结构的细部构造与构件稳定计算应保证一致，这也是钢结构设计中需要注意的问题。节点连接处要求能传递弯距时，应有足够的刚度和柔度：设计桁架节点时应尽量减少杆件的偏心；在涉及结构稳定性能时，设计构造方面需要满足不同强度的要求以及特殊要求，例如简支梁的抗弯强度等。不动铰支座的要求，是阻止位移并允许在平面内转动，但这不能确保梁整体的稳定性情况，所以不动铰支座，还需要能够阻止梁绕纵轴扭转，并允许梁在平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析的条件。

3钢结构建筑的设计要点分析

3.1钢结构建筑节点设计要点分析

钢结构建筑结构体系与传统建筑结构体系最大的区别在于节点设计，钢结构建筑节点设计直接关系到建筑设计的成败。钢结构建筑的许多节点都是露明的，露明的节点与中国传统木结构建筑的榫卯结构相似。通过对钢结构建筑的节点进行合理的设计，能够显示钢结构建筑特有的结构美感。为了满足钢结构建筑的防火需求，一些设计时在进行节点设计时辅以一定的防火设计，例如用防火板材封闭节点或者涂抹防火涂料等，防火板材将钢结构特有的节点封闭起来，会影响钢结构节点结构美的体现，涂抹防火涂料既能够体现钢结构节点的美感，又能够起到防火的作用，并且还能够保持钢格连接节点的特点，应该进一步的推广和应用。

3.2预估截面设计要点分析

钢结构布置完成之后，应该对截面进行预先估算，主要根据是梁柱断面状况以及梁柱的大小，根据截面进行仔细的设计。首先，钢结构的梁通常采用H型钢、轧钢、槽钢的截面，通过分析支座与荷载，截面的大小介于跨度的2—5之间；其次，钢结构的柱截面应该按照长细比进行预估，通常状况下，其范围应该控制在50—150单位之间，在初步选值时应该将其控制在100单位左右，柱截面的大小应该根据受力状况确定，选择合适的轧钢或者槽钢；再者，轻型钢结构与普通钢结构设计之间存在很大的差别，为了保证每一个构件能够充分的发挥性能，应该根据具体状况设计轻型钢结构，同时利用高科技作业，保持强弱轴方向的正确性，以此降低钢结构的受力和变形。

3.3地基结构设计要点分析

地基结构设计时钢结构建筑结构设计的重点，钢结构过程中应该注意以下要点：在进行地基结构设计之前，应该对施工现场的水文地质条件、分布状况、荷载大小、建筑物体型等状况进行调查，并根据施工现场的实际状况，设计基础形式；在进行框架结构设计时，为了增加基础结构的整体性，应该采用交叉梁条地基结构。

3.4网架结构设计要点分析

钢结构建筑经常遇到网架结构，建筑设计师需要将下部结构与网架结构分开计算和分开设计。首先，假设网架支座刚度无限大，支座刚度相同，然后计算支座反力，然后再传递至下部结构。通常状况下，下部结构为梁、柱等，不仅刚度大，而且差别相对较大，和计算建设刚度无限大相违背，计算的网架内力、支座反力与实际状况存在很大的差异，因为网架内力与反力分配和刚度大小存在密切的关系，网架与下部结构分开计算，导致结果存在较大的误差。但是，在现实应用的过程中并没有出现工程事故，原因是钢网架结构为高次超静定空间结构，并且钢材具有良好的弹塑性，不会导致杆件破坏或者断裂，不至于出现工程事故。

3.5钢材焊接要点

钢材焊接施工是钢结构的重点，如果焊接施工出现问题，将会影响钢结构施工质量。因此，在进行钢材焊接施工时，应该将焊接部位彻底清理干净，按照焊接施工相关规定保管和存放钢材，高度重视气孔部位施工，避免在焊接施工的过程中出现裂缝。

3.6钢结构构件设计要点

钢结构构件设计要点主要包括以下几个方面：首先，做好材料选购工作，需要创建一套健全的材料采购监督体系，以此保证设计材料的质量；其次，为了防止在施工的过程中出现技术问题、质量问题，应该选聘综合素质高的技术人员和施工人员，并加强对设计人员和施工人员的培训和再教育，为钢结构构件施工质量奠定可靠的技术保障。

4结语

现代钢结构设计是一个复杂的系统工程，在设计的过程中应该严格控制各个设计要点，并不断的改进和创新设计方法，提高设计水平和效率。同时，钢结构建筑设计师应该在实践的过程中不断的探索和积累经验，以此保证钢结构建筑设计的科学化、规范化以及标准化，实现现代钢结构建筑行业的健康、稳定、可持续发展。