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摘要：钢结构质量比较轻，但是强度比较高，韧性较好，在高层建筑中、交通能源工程中以及在大跨度空间结构里面得到了广泛的使用。在开展钢结构施工的时候，结构设计以及安装水平和工程质量有着紧密的联系，本文详细地分析了钢结构设计要点以及安装工程要点。
关键词：民用建筑；钢结构；设计安装
钢结构设计在建筑设计领域的一直有着重要的地位，较传统的混凝土结构和砌块结构来说，钢结构建筑的结构性能更好，经济效益更大，并且在生态环境保护方面也具有更大的优势。然而，由于投资方的观念禁锢，钢结构住宅并没有被广泛应用，再加上钢结构住宅体系的相关标准不够健全，以及缺少专业的技术人员，钢结构建筑的推广受到了重重阻碍，发展缓慢。
1结构选型
纯框架结构不存在其他的抗侧体系，钢结构建筑在纯框架结构的基础上发展出了多种结构体系，分别具有各自不同的结构特性和受力特点。常见的钢结构体系有：钢框架、框架-支撑、框架-核心筒、框架-剪力墙体系等。一些复杂的结构还在研究当中，在中国尚未大面积普及应用。
1.1钢框架体系
钢框架体系是指由梁、柱组成的纵横方向结合的钢结构体系。其主要结构特点有：
（1）梁、柱组合使结构平面布置更加灵活，建筑空间增加，有利于构件标准化；
（2）结构的侧向刚度不高，在竖向荷载作用下产生的二阶效应，影响结构承载力及整体稳定性；
（3）结构的弯曲变形与层间剪切变形导致了结构的横向位移和层间位移；
（4）梁柱连接节点延性强，结构变形能力及抗震性能较高；
（5）结构的延性较大，自重较轻，自振的周期较长，抗震能力较强，但侧向位移大，地震时附属构件易发生破坏，钢框架结构体系分为半刚接及刚接框架两种。刚接是完全不动，铰接是完全转动，半刚接框架介于刚接与铰接之间，可以进行一定的转动。在外荷载作用下，半刚接框架结构的受力更加合理，结构用钢量更少，特别是在竖向荷载作用下，半刚接框架表现出了更好的受力特性。在中国的实际工程项目中，半刚接钢框架结构仍然没有被广泛采纳，究其原因，其半刚接框架的受力变形是非线性的，在实际工程应用中的设计阶段，计算量较大且难度较高，大部分工程项目不愿意花费过多的精力。半刚接钢框架结构体系的应用推广必须要克服设计上的困难。
1.2框架-支撑体系
在侧向荷载的作用下，框架-支撑体系的侧向位移显著减少。按支撑轴线位置不同分为中心支撑与偏心支撑。
（1）中心支撑框架
中心支撑框架的支撑轴线与梁柱交点相交。在水平地震作用下，中心支撑框架的侧向支撑斜杆的受压承载力大幅下降。在地震往复作用下，斜杆将从压曲状态变为拉伸状态，支撑节点及相邻构件处会产生较大的附加应力而引起结构损坏。按照《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98中的第6.4.1条，在采用只能受拉的单斜杆体系时，要设置倾斜方向不同，每层不同方向的两组单斜杆，并规定单斜杆在水平方向上的截面投影面积之差不得大于10%。
（2）偏心支撑框架
偏心支撑框架的支撑轴线与梁轴线交点之间有一定的距离。偏心支撑框架结合了框架及支撑框架的优点，一般用于高烈度抗震的情况。抗震规范中对8、9度抗震烈度等级的结构规定了内力调整系数。偏心支撑框架的耗能方式为消能梁段可控屈服消耗能量，耗能效果比较稳定。
2建筑钢结构设计
2.1设计原则
在开展钢结构设计工作的时候，要想使得结构更加的安全、更加的稳定，设计人员就需要按照有关的结构设计原则来开展，增强对于质量控制的重视。在进行钢结构设计工作的时候，需要充分掌握建筑物的强度以及耐久性，使得建筑物钢结构稳定性得到保障。在进行建筑物钢结构设计工作的时候，要想增强对于建筑物自重的控制，不仅需要增强对于钢结构的控制，而且需要减少钢材使用量。并且在进行建筑钢结构设计工作的时候需要重视建筑物的美观。建筑钢结构包括横向结构以及纵向结构，横向结构会受到建筑整体的影响，也就是在进行设计工作的时候需要明确钢材强度对于横向结构的影响。纵向结构系统设计需要考虑的因素也比较多，其中包括钢柱支撑力度以及工程实施难度。
图 1 钢框架体系示意图
2.2设计要点
2.2.1构件设计
在设计钢结构构件的时候，需要高度重视钢材的型号，现阶段在进行民用建筑结构设计工作的时候，主要的钢材型号包括Q235以及Q345，要想更好地进行管理，就需要选择同种钢材。为了确保整体的经济性，能够选择不同强度钢材的组合截面，在设计钢结构构件的时候，需要按照有关的施工规范来开展，验算的时候选择弹塑性的措施来进行验算。如今通过借助不同的构件软件，会提供截面验算之后的处理功能，能够显著降低工作人员工作量。
2.2.2节点设计
连接节点设计对于建筑钢结构设计来说是比较重要的，在研究结构的时候，设计人员对于连接节点的形式开展正确的预测工作，防止结构分析模型里面产生节点连接形式和节点设计形式不同的问题。接着就是按照接传力的特点，钢结构节点能够分成铰接、刚接和半刚接的形式。在进行结构设计工作的时候需要按照转动刚性来选择具体的节点连接形式。一般情况下，在刚性连接的过程中，钢结构会产生比较明显的连接夹角变形的问题。半刚性节点现阶段还是处于研究时期，需要持续地进行研究和实践，进而明确具体的用法。
2.2.3具体的设计
在进行具体设计的时候，会涉及到多种设计形式和工作内容，在进行焊接的时候，需要根据有关的规章制度来明确焊条的型号，保障焊条和钢材的材质进行匹配，通过研究能够看出，Q235能够选择E43的焊条，至于Q345钢材能够选择E50的焊条，在连接钢材的时候，优先选择那些强度比较低的焊条。不仅如此，在设计焊接工作的时候，不可以随意地增加焊缝，使得焊缝中心要和连接构件的重心保持一个正确的距离，而且焊缝的形式也比较多，在选择的时候，需要根据焊接截面的形式，能够把焊缝分成角焊缝以及对接焊缝，由于焊缝种类存在一定的差异，设计工作也会有所不同，所以需要按照有关规定来开展设计工作，栓接设计工作需要按照结构连接的需求来开展，如今在进行现代居民建设的时候，很少选择铆接形式，高强螺栓是现阶段使用比较广泛的一种形式。
在计算高强度螺栓具体规格的时候，需要按照钢结构的受力情况来开展，对于那些规格比较大的螺栓性能比较差，稳定性比较差，在开展建筑钢结构设计工作的时候很少进行使用。
总结
总而言之，超高层建筑结构设计是一个非常复杂的过程，在设计的过程中需要考虑很多因素，因为每一个细小的问题都可能决定超高层建筑的成败，在设计的过程中首先要做好基础设计，然后针对比较容易出现的问题进行重点的探讨。随着时代的不断发展，人们对于超高层建筑物的建筑要求也在不断的提高，因此建筑设计师应该不断提高自身的设计水平，在设计的过程中反复的总结经验，从而对超高层建筑进行更好的设计。
参考文献：
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[2]单灵凤.浅谈超高层结构设计的注意事项[J].城市建设理论研究（电子版），2018（4）：53.
[3]徐春卯.超高层建筑结构设计的关键性问题思考[J].科技创新与应用，2015（13）：243.
论文作者:朱亚飞,向维阳,胡志朝
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第16期
论文发表时间:2019/3/4
标签：钢结构论文; 结构论文; 框架论文; 节点论文; 体系论文; 斜杆论文; 工作论文; 《建筑细部》2018年第16期论文;