日照市东港区城乡规划建筑设计院 山东 276826
摘要：最近几年，我国建筑工程中对钢结构应用越来越多，而且钢结构在具体的应用中也体现出了很好的应用效果。但是在建筑钢结构的具体应用过程中，因为钢结构工程在设计工作中很多地方存在着问题，所以钢结构建筑就会出现不稳定的情况，这样情况的发生就会给建筑钢结构工程的质量带来严重的影响，甚至会给人们的生命和财产安全带来危害。为了能够更加有效的提高建筑钢结构工程的质量，必须要从钢结构的设计出来，在实际的设计过程中，要严格的按照实际规范和设计标准进行设计，于此同时要对设计中的要点进行重视，这样才能保证钢结构工程的设计合理，从而保证人们的安全和钢结构的稳定。基于此，文章从钢结构工程设计的基本原则出发，主要对建筑钢结构工程设计及其注意事项进行了研究和分析，希望能够对相关人士提供一些有效帮助。
关键词：建筑工程；钢结构；设计；注意事项
前言
综合国力的不断增强和建筑行业的快速发展相辅相成，随着国家和人民对建筑行业的要求进一步提高，钢结构作为科学技术水平发展的产物，越来越受到重视。钢结构的广泛应用，让建筑钢结构工程设计也进一步得到提升。
1钢结构工程设计基本原则
钢结构工程设计的基本原则包含结构稳定性、结构基础选择、计算简图与方法的选择3个方面。
1）高层钢结构由于在施工、使用过程中的特殊环境，对其稳定性要求非常高，如果在设计过程中忽略了稳定性这一重要因素，就可能会在施工、使用过程中出现问题，甚至出现安全事故。稳定性方面的问题一般都是由于设计人员缺乏经验，未能充分掌握钢结构稳定性概念，或者对部分新型的高层钢结构了解不够透彻等原因造成。
2）钢结构设计过程中要，注意对建筑工程项目实地的水文地质条件进行勘察，在勘察数据的基础上进行高层钢结构基础的相关设计，才能保证选择合适的基础方案，同时注意对设计完成的基础进行验算，保证设计方案的经济性。
3）在钢结构工程设计过程中，现有的设计很多仅仅只针对框架柱的稳定进行计算，而建筑工程项目建设过程中可能存在很多类型的框架结构形式，在高层钢结构工程设计过程中要选择具有典型性的框架结构类型条件，确保在设计计算过程中能有效保证计算的准确性。
2建筑钢结构设计
2.1钢结构的详图设计
由于建筑钢结构的施工主要是根据钢结构的详图设计来进行的，因此为保证建筑钢结构工程的质量，首先就需要做好钢结构的详图设计工作。为了保证详图设计的质量，需要设计人员充分了解和掌握钢结构的组成、所采用的焊接技术，并且对于资深的设计人员进行沟通，从而确保将钢结构的详图设计工作做得更好。
2.2钢结构稳定设计
2.2.1钢结构计算加固设计
钢结构计算设计加固必须要对钢结构各个方面的情况进行相应的改变，并在此基础上增加钢结构附加杆件的支撑承载力。此外，还预先施加压力并测试其承受能力的极限值，且考虑建筑空间钢结构协同工作的性质，对钢结构进行加固，增加其支撑空间钢结构并按空间钢结构标准进行验算。如有需要，可加设支撑点、增加钢结构刚度，或者调整钢结构的自振频率等以提高钢结构承载力和改善钢结构动力特性，增设支撑或辅助杆件使钢结构的长细比减少以提高其稳定性，在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列的负荷，在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
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2.2.2钢结构构件截面加固设计
若钢结构的稳定性设计方案在施工中发现杆件受弯，可在方案改进中将一个集中荷载转化为多个集中荷载，改变端部支承力；变铰接为刚结，增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构，调整连续结构的支座位置；将结构变为撑杆式结构，施加预应力，加设预应力拉杆，从而改变截面内力的荷载分布。
2.2.3钢结构衔接处加固设计
钢结构稳定性加固连接方法有焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接等方法，在设计时可依据钢结构需加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件及钢结构的连接方法进行设计方案改进。钢结构稳定性加固可采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有时也可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。例如南京长江大桥的钢桁梁早些年的联结工艺就是是用铆钉烧红对正铆孔，再用风枪挤压铆死联结的，板层多达9层，板束最厚达180mm，共有150多万个铆钉，把长江大桥的钢桁梁联结在一起。2016年9月28日建设港珠澳大桥时，其接头位于E29和E30沉管之间，呈楔形结构，由两个对称的倒直角梯形单元组成，底板长9.6m，顶板长12m，截面宽度37.95m，立面总高度11.4m，钢结构本体重约2400t，混凝土浇筑成型后重约6000t。其中，钢混为“三明治”结构设计，开启了沉管隧道最终接头的新工法。
3钢结构设计中存在的问题
在钢结构设计的过程中，主要存在三点问题①建筑钢结构工程在设计的过程中，因为生产工艺造成钢材的质量和施工标准不相符合；②在对钢结构进行设计的时候，相关的设计人员没有把钢结构和整个建筑工程的要求采取重视。这样经常把钢结构的设计和整体建筑分开的现象，最终会造成钢结构设计完成以后，建筑物和钢结构的设计衔接出现问题的现象，这样就会在很大程度上印象建筑钢结构工程的建设质量；③一些设计师在设计的过程中不负责任，只是设计出相关构件的布置图，其他的设计工作都给相关的加工企业。这样最后造成，厂家做出的图纸和原设计图纸不相符合，从而造成很严重的质量问题。
4建筑钢结构工程设计的注意事项
4.1建筑钢结构工程设计过程中的钢材选择
在建筑钢结构工程设计中，最重要的就是钢结构的材料选择：（1）最近几年，我国钢铁钢材的种类越来越多，选择适合建筑工程的钢材是有一定难度的；（2）因为建筑物不同所以钢结构在强度方面、变形度方面等等的要求也存在很大的不同，因此，选择出适合建筑工程的钢材更加的重要，这样才能最大程度的发挥出钢结构的作用。
4.2判断建筑钢结构的适用性
钢结构的主要组成部分就是各种类型的钢材、附件等，在选用时要严格按照相关标准规范选用合格钢材、连接件、焊接材料，主体部分的抗拉强度、延展强度、冷缩度、硫碳等物质含量等相关参数，在设计过程中必须要保证满足使用要求，特殊区域还要结合建筑物周围的水文地质、环境等因素进行合理选择。
4.3加强受力体系以及细部节点的设计
在对钢结构进行设计时，为避免最终出现的节点与结构分析模型中不完全一致的情况，需注重对钢材强度、截面尺寸等方面的考虑，并保证构件节点之间的连接稳固性。另外对于细部节点的设计，也需按照相应的规范和标准进行。
4.4注重材料性能的选择
钢结构工程设计过程中，要考虑到建筑的防火、抗火性能，钢材虽然是不燃材料，但是很容易受温度影响，特别是火灾状况下，钢材的膨胀系数增长导致钢材丧失基本强度，容易引起钢结构的倒塌，所以在钢结构工程设计过程中要对其进行加强。
总结
在进行建筑工程设计的时候，必须要对钢结构工程的设计进行重点的关注，这样能够有效的扩大建筑工程空间的同时还能够保证钢结构的安装便利，从而最大程度的节省造价成本。因此，钢结构在建筑工程方面的应用越来越广泛。随着目前我国城市化进程的加剧，建筑物的数量也越来越多，在这个基础上就给钢结构工程的设计提出了很多的要求。所以相关的设计人员，需要掌握钢结构工程设计工作中的要点，从而保证我国的建筑钢结构工程设计工作能够做得更好，最终促进我国建筑行业更好的发展。
参考文献
[1]张展飞.建筑钢结构工程设计及质量安全策略分析[J].建筑工程技术与设计，2015（15）.
[2]邢立涛.浅谈钢结构设计中的稳定性分析[J].科技传播，2010（16）.
[3]冯剑.钢结构工程施工质量管理方法及体系的建立[D].南昌大学，2007.
论文作者:侯凯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/28
标签：钢结构论文; 建筑论文; 工程设计论文; 过程中论文; 钢材论文; 结构论文; 稳定性论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;