钢结构建筑的设计研究(钢结构建筑设计规范)

【摘要】现代钢结构建筑具有建材可循环利用、满足超跨度与超高度标准要求、实现建筑功能化与一体化以及降低施工成本等众多优点，致使其被广泛的推广和应用在现代建筑中。本文主要分析了现代钢结构建筑的优点，探析了现代钢结构建筑的设计要点，希望本文可以给相关学者提供一定的帮助。

【关键词】钢结构建筑设计要点

现代钢结构建筑是以钢结构为骨架，配合多种复合材料拼装而成，所有的材料能够进行批量化、系列化、标准化生产，并且具有环保、功能众多、成本低等优点，逐渐的取代传统的钢筋混凝土建筑结构，已经成为现代建筑产业的一个标志，并且在一定程度上，钢结构建筑的水平代表了一个国家的建筑水平，由此可见钢结构建筑的重要性。因此，文章针对现代钢结构建筑设计要点的研究具有非常重要的现实意义。

1现代钢结构建筑的优点分析

（1）建材可循环使用。虽然我国地大物博，但是人均资源、能源非常短缺，钢结构建筑的建材可以循环使用，有利于环保需求以及可持续发展。钢结构建筑与传统混凝土建筑相比，不仅具有客观的循环再利用价值，还具有更高的能效以及更高的强度，同时在施工的过程中不需要进行建模，这对于推动建筑行业的环保、可持续发展具有非常重要的现实意义。

（2）满足超跨度、超高度的标准要求。钢材与各向同性的均质体非常接近，并且具有较高的弹性和强度，其密度小于同等强度的木材、混凝土、砖石等传统材料，在相同受力条件下，由于钢结构自重相对较小，因此能够满足高度、跨度比较高的结构要求，并且钢结构具有更加丰富、灵活、多变的结构形体，更好的满足不同建筑结构的实际需求。

（3）实现建筑的功能化与一体化。建筑结构是现代钢结构建筑必不可好的重要环节，无论是结构的构件、形体，还是节点等，在一定程度上影响甚至是决定建筑的形象、质量好坏。因此，在进行钢结构建筑结构设计时，应该尽可能的实现建筑的功能化与一体化，进而建造艺术性和技术性融为一体的现代钢结构建筑。

（4）建设成本低，工程化程度高。现代钢结构建筑具有统一标准、模数协调等特点，提高了建筑的工程化程度，实现现代建筑行业的规模化、工业化发展。同时，钢结构采用一体化加工和安装工艺，能够有效的降低施工成本，为施工企业创造更多的经济效益。

2现代钢结构建筑的设计要点分析

（1）钢结构建筑的建筑构思分析。现代钢结构建筑的建筑构思，应该重点考虑技术的可行性与可操作性，钢结构建筑设计应该尽可能的实现結构构思与建筑构思的有机结合。现代钢结构住宅的构思一方面体现了钢材的灵活使用，另一方面体现了传统意义的建筑构思。因此，现代钢结构建筑设计师必须与机械工程师、设备工程师、结构工程师等进行沟通，通过多方的协调配合，保证钢结构建筑构思在特定的条件下能够顺利、有序的实施。建筑设计师应该深入的了解各种材料的特性、材料创造的结构形式以及相应的技术等，这样才能够保证建筑构思的可行性，同时根据自身的构思相结合，保证钢结构建筑的创造性独特性与个性，同时保证建筑结构设计方案的可实施性。

（2）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）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。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）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。

3结束语

总而言之，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。