探究建筑结构设计中钢结构设计的重要性与策略

【摘要】当前，在建筑工程中，钢结构是一种非常常见的结构形式，但是因为钢结构失稳现象而产生的安全事故数量也明显呈现出上升的趋势。建筑结构设计作为建筑施工管理中重要的组成部分，其钢结构设计质量的好坏是直接影响到建筑主体结构稳定性的重要因素。因此，需要及时采取有效的改善对策，从而降低安全隐患的发生率，为人们创造安全、和谐的居住环境。基于此，文章就建筑结构设计中钢结构设计的重要性与策略进行分析。

【关键词】建筑结构设计；钢结构设计；重要性；策略1. 建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析

在实际的建筑结构设计过程中，钢结构设计是至关重要的组成部分，其主要是指将钢结构设计蓝图到钢结构产品的演变过程，对于现代钢结构制造业的可持续发展有着关键性的影响。从建筑结结构设计的的性质来看，其中存在的钢结构设计不仅具有几何成分，更具体表现了技术性的相关因素。因此，这就对设计人员的专业知识能力提出了较高的要求，设计者在对建筑结构设计中钢结构进行设计时，必须严格遵守相应的设计蓝图要求，其实结合建筑工程项目的施工性质，充分掌握工程图纸中的设计要点，并将蓝图中的平面线条联想出一个完整清晰的立体结构，以此来保障钢结构设计的高质量。但是，在这一设计工程中，设计人员应该清楚的认知到，如果其中任何一个设计环节出现错误，都将会严重影响构件的安装质量，极有可能危及到建筑结构整体的安全稳定性，这就很容易引发重大的安全事故，造成人员的伤亡。

除此之外，设计师还要切实遵守建筑建筑结构设计中钢结构的设计规范，真正了解到构造要求、结构受力特点等方面的要求。只有这样，才能设计出合理的连接接地玩形式，使其能够满足于国家规定的标准要求。与此同时，设计人员还需要加强对建筑结构设计中钢结构设计中关键部位的优化设计，从根本意识上认知到建筑结构设计中钢结构设计的重要性，以此来不断提高建筑结构设计中钢结构设计效率与质量，促使建筑工程施工的顺利开展。

2. 当前建筑结构设计中的钢结构设计分析

2.1 钢结构失稳分析

通常，钢结构失稳应该分成两个方面来进行分析，一个是局部出现了失稳的现象，而与之对应的就是整体的失稳，在这一过程中需要注意的一点就是钢结构整体失稳的状况通常都是由结构本身的局部失稳现象造成的。特别是当受弯部分的尺寸大小发生了改变或者是其超出了一定的范围之后，就非常容易出现失稳的情况，钢结构失稳的情况是由多种因素共同影响而形成的，在这之中最为显著的一个特征就是设计者在设计的过程中没有对其自身的支撑作用予以充分的考量，而这也成为了结构出现失稳现象的一个十分重要的原因。局部失稳通常就是指当钢结构所处的吊装位置出现了一定的变动时，网架和桁架在整体受力方面都会产生非常明显的变化，这样一来也就非常容易出现失稳的情况。笼统的来说，只要建筑结构当中有钢结构的存在，就会出现失稳的隐患，因此在工程设计和施工的过程中，工作人员必须要对此予以高度的重视，做好一切有效的防护措施，只有这样，才能更好的保证工程设计和施工的质量和水平。

2.2 腐蚀问题分析

钢结构自身并没有非常好的抗腐蚀性，特别是在潮湿的环境当中，如果其处在有侵蚀性的环境里面，钢材就会在很短的一段时间之内就发生生锈的情况，这样就使得构件和结构的承载力都发生了非常大的转变，相关的研究和统计表明，钢屋架倒塌事故占所有事故类型的比重在逐年上升，同时在这些事故中，许多都是因为结构腐蚀严重，长期得不到维修所导致的。

2.3 钢材受温度的影响明显

众所周知，钢材性能随温度升降而变化，耐温性较差，当温度达到430-540℃之间时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量将急剧下降，失去承载能力。用耐火材料对钢结构进行必要的维护，是钢结构研究的一个重要课原地垂直塌落，形成”扁饼”效应。

这起震惊世界的事故，其直接原因是火灾。建筑物的耐火能力取决于建筑构件耐火性能的好坏，在火灾发生时其承载能力应能延续一定时间，使人们能安全疏散、抢救物资和扑灭火灾。

3. 钢结构设计思路和步骤

3.1 钢结构的形式与布置

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是”概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

3.2 结构分析

在钢结构设计过程中，通常有杉线性弹性分析来作为结构分析，只有当和构件允许时才会考虑P- △，P-δ。利用有限元软件可以对几何非线性及钢材的弹塑性能进行考虑，可以为精确分析结构奠定良好的基础。但在钢结构设计过程中，当结构较为复杂时，则需要建模运行程度，同时还要进一步对结构进行详细的分析。当结构较为简单时，可以利用手算来对其进行分析。典型结构在对其内力和变形进行确定时，可以直接通过工具书来获得。

在对钢结构进行分析时，需要充分的对建筑物的稳定性和安全性进行考虑，特别是对于多层建筑钢结构，需要布置一定数量的支撑，从而有效的减少建筑物层间位移的发生。

3.3 构件设计

在构件设计时，需要合理进行材料的选择，通常会采用Q235和Q345 钢结构材料。为了确保构件设计能够具有较好的经济性，则需要选择不同强度钢材的截面组合。当前在钢结构钢件设计时，多会采用单一的钢种作为主结构。而且结构软件的应用可以对设计中的结构进行全面的优化，并能够对优化后的截面进行调整，确保其能够达到要求的标准。另外在构件设计时还需要重视模型建立和部分计算参数。

3.4 节点的设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定，常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，如不能确信这种不一致造成的偏差在工程允许的范围内，就必须避免，按传力特性不同，，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。连接的不同对结构影响甚大。具体设计内容：焊接、栓接、连接板、梁腹板、节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定；节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。

结束语

近年来，钢结构设计理念更新的速度也较快，这对于我国钢结构的发展起到了积极的推动作用。因此，在实际的设计工作中，要针对具体的细节进行落实，保证钢结构的防火、防腐蚀，确保所设计的结构合理，安全可靠。

参考文献：

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