杜智剛

（廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司，廣東廣州 510630）

0 前言

在建筑行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，建筑鋼結構的應用范圍以及頻率也得到明顯提高。

建筑鋼結構之所以得到廣泛應用主要在于其優(yōu)良的特性，鋼材質的延展性以及剛性能夠明顯提升建筑結構的穩(wěn)定性以及塑形變形能力[1]。建筑鋼結構雖然得到廣泛的應用，可是很多建筑工程在進行建筑結構設計時卻沒有充分考慮對于后續(xù)施工的影響，對建筑鋼結構設計的忽略導致無法充分發(fā)揮鋼材的獨特性能，嚴重情況下甚至會因為設計不合理引起建筑鋼結構失穩(wěn)造成安全事故的發(fā)生。因此，相關工作人員對于建筑結構設計中的鋼結構設計工作應當引起足夠的重視，探討能夠有效提高建筑鋼結構設計水平的策略。

1 建筑結構設計中鋼結構設計的重要價值

建筑鋼結構屬于建筑行業(yè)快速發(fā)展過程的產物，施工人員需要按照設計圖紙通過焊接、熱軋以及冷彎等工藝使鋼板塑形為建筑工程所需要的鋼形。目前，建筑鋼結構應用過程主要會用到輕鋼結構以及重鋼結構兩種類型，這兩種類型各有千秋，其應用范圍也具有明顯的差別。建筑鋼結構的輕鋼具有自重和占用面積均較小的特點，因此在跨度較小的建筑項目會更加偏向于應用輕鋼，常見建筑鋼結構如圖1 所示。而建筑鋼結構的重鋼與輕鋼相比其自重明顯更高，在跨度較大的建筑物當中重鋼結構得到廣泛應用[2]。如今，建筑鋼結構設計在建筑結構設計中的占比逐漸提高，其設計工作的重要性也在與日俱增。建筑結構鋼設計工作不僅會對建筑物整體質量產生直接影響，還會間接影響整個建筑行業(yè)的發(fā)展，同時還會對現代鋼結構制造業(yè)的發(fā)展產生明顯影響，綜合這兩方面考慮建筑鋼結構設計至關重要。而建筑鋼結構設計工作同樣具有較高的難度，相關涉及人員除了要嚴格按照建筑結構的設計規(guī)劃進行鋼結構設計工作外，還應當充分考慮建筑項目施工性質以及相關的工程圖紙，對于鋼結構設計過程的要點要進行充分把握。建筑鋼結構設計具有十分明顯的關聯性，一旦某一環(huán)節(jié)或者某一構件出現設計問題都將直接影響到整體的鋼結構設計質量，進而會影響建筑工程后期施工質量，成為安全事故的誘因。建筑企業(yè)重視建筑項目當中鋼結構設計工作可以在提高建筑質量的同時，為建筑企業(yè)市場競爭力的進一步提升以及建筑行業(yè)的進一步發(fā)展提供促進作用。

圖1 建筑鋼結構

2 建筑結構設計中鋼結構設計的問題

現階段，建筑鋼結構設計工作當中仍舊存在較多的問題嚴重降低鋼結構設計水平，進而制約建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。很多建筑設計人員對鋼結構特點的了解處于比較表面的狀態(tài)，在設計過程沒有充分落實鋼結構分析、鋼結構評估以及鋼結構判斷等前期設計工作，導致很多建筑工程鋼結構設計與施工要求具有一定的距離[3]。建筑鋼結構設計工作的內容與以往相比變得更難以及更復雜，因為設計人員不僅要分析鋼結構節(jié)點受力情況，還應當對鋼結構建筑的外觀承重以及內部承重結構進行合理分析，這在無形之中提高建筑鋼結構設計的難度。還有一部分建筑設計部門并沒有接觸太多鋼結構設計工作，所以在設計工作中會直接將以往磚石結構建筑的設計經驗照搬到鋼結構設計工作中，這給鋼結構建筑的穩(wěn)定性以及安全性都埋下巨大的安全隱患。鋼結構建筑設計不僅會影響建筑外觀，同時還會影響所帶來的經濟效益，很多國內的建筑設計人員會在鋼結構設計過程過度參考相關的國外經驗，而國外與我國發(fā)展水平具有一定差異，其鋼結構建筑設計過程往往會忽略建筑經濟效益。因此，一味仿照國外鋼結構建筑設計對于國家以及建設部門的經濟效益會造成明顯的負面影響。除此之外，很多建筑項目當中的設計工作都是通過外包的形式完成的，這不僅明顯降低鋼結構設計的深度，甚至還會因為分包問題導致鋼結構設計方案與原設計要求具有明顯的差別[4]。鋼結構雖然具有諸多優(yōu)勢，可是鋼結構同樣在抗腐蝕性方面存在一定的局限性，如果設計人員沒有充分考慮建筑地點環(huán)境對于鋼結構的侵蝕性，將會造成鋼結構腐蝕性問題引發(fā)鋼屋架倒塌等嚴重安全事故。另外，鋼結構對于溫度也比較敏感，在設計過程如果忽略使用耐火材料保護鋼結構那么在火災發(fā)生時建筑材料承載性也會受到嚴重的負面影響。

3 建筑結構設計中鋼結構設計的策略

3.1 工程概況

以某一鋼結構建筑工程為例，對其工程概況進行簡單介紹。本建筑工程屬于工業(yè)建筑，總建筑面積為33929.84m2，層數為單層，無地下室。建筑結構類型為鋼結構、框架結構，基礎類型為獨立柱基。建筑檐高7.75m，無地下室，抗震等級要求達到Ⅵ級，地基與基礎要求采用柱下獨立基礎。建筑外墻裝飾采用水泥砂漿分兩次施工，面層為白色外墻涂料。

3.2 設計策略

在進行建筑鋼結構設計工作時應當注重建筑梁與柱之間結構設計要點、次梁與主梁連接結構設計要點以及柱腳結構設計要點等。首先，鋼結構建筑梁與柱之間結構設計比較關鍵性的部分為鋼結構承受力要求以及抗震性能的設計，大部分建筑鋼結構柱設計都采用貫通型設計，此時對于鋼結構的承受力設計應當進行充分考慮，在進行梁柱連接設計時應當采用剛性連接，以達到翼緣能夠提高鋼結構受彎承受力，在設計環(huán)節(jié)使承受力設計高于梁整體塑形受彎力的1.5 倍，而腹板受剪承受力設計應高于梁兩端所產生施加力的1.4 倍。為了提高鋼結構的抗震性能設計，對于連接結構設計應充分考慮梁的全截面塑性模量。次梁與主梁連接點設計則應根據工程實際情況選擇鉸接結構或者鋼結構。柱腳結構設計要點則包含嵌入式柱腳結構設計以及外包式柱腳結構設計。

設計師在鋼結構設計過程應當充分考慮鋼結構設計原則，首先要確保鋼結構的穩(wěn)定性，其次還應當對鋼結構平面結構的平穩(wěn)性進行充分考慮。設計師只需要對鋼結構鋼架進行穩(wěn)定計算即可，可以免去多層或者中層設計框架穩(wěn)定性分析工作環(huán)節(jié)。在鋼結構設計過程，設計師既要充分考慮工程概況，還要運用自己以往的實踐經驗以及科學的理論基礎，盡量增強鋼結構設計的實際應用效果。建筑鋼結構設計過程不可忽略的兩個設計問題便是鋼結構的防腐設計以及火災隱患。為了避免鋼結構受到腐蝕，在設計工作中可以提前分析和確定在鋼結構周圍噴涂防腐材料或者設計防腐結構，以此減少鋼鐵腐蝕情況的發(fā)生。鋼結構防火設計除了噴涂相應的防火涂料外，還應充分考慮混凝土防火保護、耐火鋼以及防火板保護設計等。設計人員對于鋼結構的每一個部位都應進行明確，在設計采用剛才防護措施的同時，還應考慮其使用空間。并且，鋼結構設計工作還應當注重所使用鋼材防護材料的可靠程度，以及實際施工過程施工場地的順利程度和經濟條件等。

鋼結構設計圖紙編制主要包括鋼結構設計圖與鋼結構詳細施工圖兩部分，這兩部分分別需要設計方以及鋼結構生產企業(yè)分別編制。鋼結構設計圖為鋼結構生產企業(yè)編制詳細的施工圖提供良好的基礎，并且提供關鍵性的內容。因此，設計人員在進行鋼結構設計圖編制時，應當確保其內容和深度的完整性，同時還應避免設計過度冗余情況的發(fā)生。設計人員應當充分考慮實際的設計需求、荷載材料、材料材質以及技術數據等內容，在鋼結構設計圖中詳細標識這些內容。而鋼結構設計施工詳圖則為后續(xù)車間制造與加工鋼結構提供可靠依據，因此其設計深度應在考慮鋼結構設計圖的基礎上充分考慮車間制造與加工的符合性。

4 結語

綜上所述，建筑鋼結構具有十分明顯的耐用性以及經濟性，其在建筑行業(yè)的廣泛應用對于建筑行業(yè)進一步發(fā)展起到明顯的促進作用。建筑鋼結構設計不僅會間接影響建筑行業(yè)的發(fā)展，還會對鋼結構制造業(yè)產生直接影響。建筑鋼結構設計過程應當充分考慮鋼結構的強度、剛度以及穩(wěn)定持久性，為了進一步提高鋼結構建筑的穩(wěn)定性以及經濟效益，設計人員在鋼結構設計環(huán)節(jié)應當充分考慮鋼結構的行業(yè)變化，對于相應的施工技術進行不斷優(yōu)化，在保證鋼結構建筑施工質量的基礎上，為建筑行業(yè)以及鋼結構制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。