【摘要】鋼結構其性能好并且造價低，縮短施工工期，被廣泛應用于建筑行業(yè)中。在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是\"概念設計\"，從整體結構體系與分體系之間的關系著手，從全局的角度，確定控制結構選型、布置階段及細部措施。本文作者結合實際工作經驗，重點對鋼結構整體結構體系的設計進行了相應的闡述，供大家參考借鑒。

【關鍵詞】鋼結構；體系；設計原則；要點

1、鋼結構整體體系設計原則

1.1結構整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結構大多數(shù)是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布局相一致。

1.2結構計算簡圖和計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結構的穩(wěn)定計算十分重要。目前在設計單層和多層框架結構時，經常不作框架穩(wěn)定分析而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，自應通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效力框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。

1.3設計結構的細部構造和構件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。結構計算和構造設計相符合，一直是結構設計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應分別賦予它足夠的剛度和柔度，對框架節(jié)點應盡量減少桿件偏心，這些都是設計者處理構造細部時經?？紤]到的。

2、鋼結構整體體系設計要點分析

2.1判斷結構是否適合用鋼結構

鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。

2.2主要鋼結構材料的選擇

鋼結構設計在材料要求上應該具有較高的強度、足夠的變形力、優(yōu)良的加工性能。承重結構的鋼材在要求上必須具有抗拉強度、伸長率、屈服點以及碳、硫、磷的含量必須保證合格。同時焊接結構必須具有冷彎試驗的合格保證，要求承受動力荷載的結構及重要的受拉或者受彎的焊接結構必須具有常溫或者負溫度下沖擊韌性的合格保證。如在浙江某高層建筑鋼結構設計中所采用的的所有鋼材，不論其厚度及有無Z向性能要求，均必須滿足的性能要求是：鋼材在焊接完成后，不會初夏你層狀撕裂、板厚度中心線分離或其他類似的情況。

2.3結構選型與結構布置

在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是\"概念設計\"，它在結構選型與布置階段尤其重要。鋼結構主要有框架、平面架、網架、索膜、輕鋼以及塔桅等結構形式。每個形式都有其各自的特點，在我們選型的時候要結合具體情況充分考慮他們的特點。如：在輕鋼工業(yè)廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架。在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應單純?yōu)榱私洕ミx擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結構體系。

結構的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學模型清晰.盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎。

2.4焊接與栓接

連接節(jié)點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。在焊接操作中，應嚴格遵守焊接焊縫的尺寸及形式等規(guī)范。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。不得任意加大焊縫，焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近，其他詳細內容要參照相關規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定。如在某工程中，規(guī)定所有框架、斜撐等構件拼接焊縫均采用全熔透坡口焊縫；所有鋼板的縱向對接焊縫，次梁與主梁的連接焊縫采用帶襯板的剖口全熔透焊縫；采用摩擦型高強螺栓，未注明的為10.9級扭剪型高強螺栓，所連接的構件接觸面采用拋丸的做法。

2.5抗火抗震設計

火災是建筑物常見的一種突發(fā)事故，處理不當可能造成重大的經濟財產損失和人身傷亡，對于火災，所有的建筑都避免不了，鋼結構的建筑也不例外，盡管鋼材是非燃燒性建材，但是它卻是不耐火的。一般，溫度上升到600℃時，鋼結構基本上剛度以及強度基本上都損失了，所以，建筑鋼結構設計從安全性出發(fā)需要進行全面的抗火設計。1）基于構件計算的抗火設計，對于構件計算環(huán)節(jié)的抗火設計理念應該做到如下幾點：一是采用確定的防火措施，設定一定的防火空間被覆厚度；二是在確定防火措施下，計算出構件在耐火極限條件下的內部溫度；三是采用在高溫條件下的鋼材料參數(shù)，就算出構件在外荷載和溫度作用下的內力；四是進行構件的耐火承載極限狀態(tài)的驗算；五是若最初設定的防火被覆厚度不合適，那么就要調整防火被覆厚度，然后重復以上步驟。2）基于結構性能的抗火設計， 火災發(fā)生時可能導致整體建筑物的結構坍塌，因此，對于建筑物的鋼結構防火設計，需要從建筑的結構性能出發(fā)，具體工作需要從以下幾個環(huán)節(jié)進行落實：對房梁的性能進行改良，同時也必須對建筑內部柱子抗火性能進行改善；考慮在火災發(fā)生時剛性結構的形狀變化曲線，并針對曲線的變化形勢進行相應的防范措施；是計算機模擬以及有限元法，在火災中，通過熱輻射、熱傳導以及熱對流方式形成的復雜溫度場會使結構受熱膨脹，而溫度場的非定常性導致難以精確的考慮理論分析，再加上試驗費用的昂貴，使得計算機模擬成為當下的一個熱點研究。

建筑鋼結構的抗震設計，我國的沿海城市處于地震的多發(fā)區(qū)，地震對建筑物的損壞情況比較常見，因此，鋼結構設計需要充分考慮其抗震性能，同時，對于地震多發(fā)區(qū)和地震少發(fā)區(qū)，抗震的設計應該進行相應的調整：選擇有利于抗震的場地，不同的地質條件在同一區(qū)域的抗震能力不同，因此，對于地震高發(fā)區(qū)，應該適當?shù)剡x擇抗震性能相對強的地點；其次 結構的總體布置要合理。在抗震設計中，要求設計的鋼結構建筑力求形狀規(guī)則和結構對稱，以免造成質量中心和剛度中心的嚴重偏離；在樓層平面內，抗震結構的剛度和承載能力應均勻分布，并且持續(xù)、均勻地沿結構堅向；最后，抗震結構體系的合理選擇。抗震設計工作之初，設計人員應該對以往的地震情況進行數(shù)據(jù)的分析和匯總，根據(jù)常見地震發(fā)生形式，合理的選擇抗震結構體系。

3、結束語

我國建筑物不僅數(shù)量多，而且建筑的結構也多種多樣，對于建筑結構設計來講，是一個既系統(tǒng)又全面的工作，需要建筑企業(yè)的設計人員嚴格、認真按照要求去設計。作為一名專業(yè)設計人員，要認真對待每一個設計環(huán)節(jié)，設計出結構合理、安全可靠、經濟適用的設計產品。文本通過對鋼結構整體結構體系的設計進行初步的探討，不斷總結經驗教訓與發(fā)揮創(chuàng)新精神，為以后的工作積累經驗。

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