黑龙江大方钢结构工程有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150000
摘要：结构分析常常是线弹性分析，在条件允许的情况下，通常可以考虑新近的有限元软件和几何非线性和钢材的碳素性能，它为建筑结构进行更准确的分析提供了条件。结构分析设计说明了不是所有的结构分析都需要用到软件，典型的结构可以通过调查力学手册等工具书分析内力和变形原理，简单的结构可以通过手算的方式，复杂的结构则可以运用建筑模型的运行程序进行消息的分析。
关键词：建筑；钢结构；设计；安装；分析
1 建筑钢结构的设计分析
1.1 “概念设计”理念
“概念设计”是钢结构在整个建筑设计过程中最重要的环节，具有举足轻重的作用，而且设计的最重要阶段为结构选择和布置阶段，所以，建筑企业应该充分认识到钢结构设计的重要性。一个建筑物，如果没有事先的设计等各项准备工作，建筑过程中再准确的计算、再合理、科学的配合都不能成为一个优秀的设计工程。
“概念设计”指的是不经过精确的数值计算，对有些问题很难做出准确的规范和分析时，可以依据整体结构和分析结构之间的力学关系、实验现象、工程经验以及相关所学到的设计理念，从建筑结构的整体考虑，确定结构的整体和分体部署以及采取的相应措施。“概念设计”使用概念估算的方法，在建筑方案设计时可以快速、准确的对建筑结构体系的运用进行合理的构思和选择。“概念设计”的方案一般较准确、条理清晰，减少在设计阶段后期出现一些不必要的计算。由此看来，建筑结构的设计者要具备较强的“概念设计”理念，应对不同的高难度的建筑形式，为今后的建筑结构设计减小难度。
1.2 构件设计
构件设计的一个重要问题为建筑材料的选择，一般常用的设计材料为Q345和Q235。一般，主结构采用同一种钢种，这样可以便于管理，如果为了减少成本消耗，在保证质量的前提下，也可以适当选择不同的钢材进行组合使用。为了保证钢材强度，要使用Q345钢材，而为了稳定控制，则需采取Q235钢材。随着我国经济的快速发展，钢材的产量连年增加，而价格却在降低，房屋建筑使用钢结构越来越多，不仅在大项目中使用，在小项目建设中也选用了刚才作为建筑材料。材料多种多样，给建筑设计师带来了更多的设计灵感和方法。
1.3 结构分析
建筑结构在实际设计过程中，采用线弹性分析，在条件允许的范围内，考虑有限元软件、几何非线性、钢材的碳素性能，为建筑结构进行准确的分析提供了可靠保证。不是所有的建筑结构分析都用到软件，常用的结构可以通过调查力学教材来分析内力和变形机理；较简单的结构则需要手算的方式；较复杂的结构需要利用建筑模型进行设计分析。
1.4 节点设计
钢结构的另一个重要设计环节为连接点的设计问题。节点分析要在结构分析之前作出充分的考虑和确定。在钢结构建筑设计过程中，最常见的一种设计问题为最终的设计节点和结构分析模型所使用的结构体系不相同，这是一个很大的误区，必须想尽各种办法来避免。由于传力特性不同，将节点分为多种形式，例如：铰接、刚接和半刚接等。前两种情况很容易进行分析，而且也是常被建筑设计人员所选择使用的。
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1.5 图纸方案制定
图纸方案制定包含设计图和施工详图两方面的内容。建筑设计图是厂家制定施工详图的最主要的依据。设计图上应该完整标注设计依据、要求、结构放置、数据、使用材料选择等要求，都应该一一列举出来，以表格的形式出现。这样不仅有利于施工详图的编制，而且更容易让人理解设计意图。施工详图也可以称为“加工图”，设计要求要满足各个车间进行直接制造，如果构件设计单元的要求不一致，需要再单独绘制一个表格，并且还要带有详细的材料表。
2 建筑钢结构的安装分析
钢结构的安装主要包括钢柱的安装、框架梁的制作和安装以及楼盖安装这三方面的内容，在此进行具体介绍：
2.1 钢柱的安装
钢柱作为一种主要的竖向构件，对建筑的层高以及总高度有着决定性的作用。在钢柱制造过程中，必须严格按照现行规范进行验收。一般情况下，可将100米的钢柱分为8―12 节构件，在进行翻样下料时首要考虑的问题就是构件间焊缝的收缩、变形以及竖向负荷引起的压缩变形。值得注意的是，钢柱的翻样下料与设计长度是有差别的，忽略不得。每一节钢柱都有自身的特点和作用，即使上下两节钢柱具有相同的截面积，也不允许任意调换位置，并且每一节钢柱要求标注不同的编号，以便于使用时容易区分。
关于钢柱的标高控制，有以下两种方法可供选择。一是根据相对标高进行制作、安装。钢柱的长度误差不得超过3毫米，不要求考虑构件间焊缝的收缩、变形以及竖向负荷引起的压缩变形，建筑物的总高度只有达到钢柱制作允许的偏差总和与钢柱压缩变形的总和，才能视为合格。该控制方式对于12 层以下的建筑以及层高控制要求不太严格的建筑物比较适用。二是根据设计标高进行制作、安装。此方法对1 2层以上的建筑物较为适用，此方法对精度有较高的要求，每一节钢柱尺寸的总和必须与建筑设计所要求的尺寸相符。在焊接钢柱时，应将构件间焊缝的收缩、变形以及竖向负荷引起的压缩变形等影响计入到钢柱的加工长度上。
2.2 框架梁的制作及安装
通常情况下，高层以及超高层的框架梁多使用H型钢材，钢柱与框架梁间尽量采用刚性连接，为了获得较大的支撑力并避免较大变形现象，可在钢柱内部与框架梁的边缘设置加劲肋。在工厂进行框架梁制作时，为确保钢柱与框架梁焊接处的节点连接的可靠性以及层高的精确性，应设置悬臂梁于框架梁安装处。目前常见的一种焊接方法即衬板全熔焊接法。对于腹板的焊接，则常使用贴角焊接方式。选用高强度螺栓连接时，对孔的大小有严格的要求。近年来，常采用的制孔方法有多轴数控钻孔以及模板制孔这两种，前者的精度要高于后者，因此宜采用前一种制空方法。若采用模板制孔，则首先要确保模板达到一定的精度。
2.3 楼盖安装
高层和超高层的屋盖平面具有较大的刚度。钢结构建筑物的屋盖以钢筋混凝土屋盖居多，其厚度要求超过150毫米。目前，在钢筋混凝土屋盖的设计中，很少有设计人员对屋盖和钢梁的共同作用加以考虑。一些设计人员在进行板底呈现波形的计算时，因缺乏足够的知识或觉得计算麻烦，就简单地按平板情况进行计算，这样势必会造成严重的后果，从而为建筑物的安全留下隐患。因此对建筑钢结构楼板进行设计时必须细致、慎重，将各种影响因素都要考虑在内。
3 结语
总体说来，我国经济和科学技术的飞速发展，各行各业都已经取得了较大的进步，建筑行业也如此，发生了较大的变化，不再使用自重较大、柱子占建筑面积过大的钢筋混凝土结构，取而代之的是钢结构。目前，我国大多数的建筑结构也广泛使用了钢结构，钢结构建筑技术已逐渐走向成熟，而且质量也较稳定。现如今，钢结构是被建筑师很重视的建筑材料。按照建筑物不同的结构、使用功能等的要求不同，坚持合理、科学、安全、经济为基本的设计原则，使用符合条件的建筑结构体系。重视钢结构的建筑分析和结构安装，才能保证建筑物的质量。
参考文献
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[4]郑晓峰.浅谈钢结构设计工作中应关注的问题[J].科技风，2017（6）.
论文作者:王乃奇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/23
标签：钢结构论文; 建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 构件论文; 建筑物论文; 框架论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;