摘要：文章分析了現(xiàn)代鋼結構的建筑特點，設計原則及設計中應注意的問題，以供參考。
關鍵詞：鋼結構設計；原則；存在的問題
隨著我國工業(yè)與民用建筑設計水平和施工水平的提高，建筑用鋼材的多樣化。鋼結構得到了廣泛的應用。很多大跨度場館、高層建筑、構筑物以及中小型建筑都采用了鋼結構。無可置疑，鋼結構有很多優(yōu)越條件，如鋼材的結構組織均勻、強度高、彈性模量高、塑性和韌性好。適于承受沖擊和地震荷載.鋼材的密度與強度之比較小.鋼結構與鋼筋混凝土結構相比要輕30%-50%。而且鋼結構便于機械化生產。是工程結構中工業(yè)化程度最高的一種。但是。也不能否認。鋼結構還存在著缺陷和隱患。對于鋼材本身的材質問題以及耐候性、耐火性、耐腐蝕性，還存在著大量的研究課題。同時，大量的事故表明.鋼結構構件由于強度高，所用截面相對較小，也就容易失去穩(wěn)定。因此，耐火性差、易銹蝕、易失穩(wěn)成為鋼結構的3大隱患。在采用鋼結構時.要時刻警惕，采取合理措施保證鋼結構安全、持久的工作。
1 現(xiàn)代鋼結構的建筑特點
1.1 預工程化程度高，建設成本降低，工期縮短。鋼結構建筑模數(shù)協(xié)調統(tǒng)一標準實現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產，提高了建筑預工程化，使不同材料、不同形狀和不同制造方法的建筑構配件具有一定的通用性和互換性同時鋼結構建筑的預工程化使材料加工和安裝一體化，大大降低了建設成本；并且加快了施工速度。使工期能夠縮短40%以上，從而加快了房地產開發(fā)商的資金周轉速度，使建筑能更早投入使用。
1.2 建筑與結構的設計與功能一體化，使建筑更富有功能化。在鋼結構建筑中，結構成為形象構成的重要因素，結構的形體、構件、節(jié)點從很大程度上導致并制約著建筑的形象建筑與結構的設計與功能只有做到一體化，才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個設計環(huán)節(jié)進行下去，創(chuàng)造出技術與藝術融為一體的鋼結構建筑。
1.3 鋼結構建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求。鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質體，強度高，彈性模量亦高。其密度與強度的比值遠小于磚石、混凝土、木材，在同樣受力情況下鋼結構自重小，從而可以做成跨度較大和高度較高的結構以及靈活的結構形體�，F(xiàn)在人類已具有建造跨度超過1000米的超大穹頂與高度超過1000米最高至4000米的超高層建筑的能力并且鋼索與膜結構相結合形成索膜結構體系更能滿足建筑對跨度的要求。使這類型建筑成為標志性建筑，比如日本東京后樂園棒球場屋蓋是鋼索與氣承膜組成的索膜結構，面積達28000平方米。英國政府為迎接21世紀而興建的標志性建筑倫敦千年穹頂一大型綜合性展覽建筑也是索膜結構體系，其穹頂直徑達到320m。
1.4 原材料可以循環(huán)使用有助于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。（1）該類型住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統(tǒng)，溫度變化小，熱損失低。不論冬夏，都具有舒適當居住環(huán)境。室外0攝氏度時，室內仍可以保持17攝氏度以上；在室外溫度達到30攝氏度的情況下，室內溫度僅為21攝氏度左右。（2）與磚混結構住宅相比，可節(jié)能60%以上，冬夏季空調設備可節(jié)約耗電30%以上，結構的廢舊利用為100%。與磚混結構比較，同樣樓層凈高條件下，鋼結構維護墻體面積小，節(jié)約空調所需能源，減小維護費用。
2 鋼結構工程設計原則
2.1 鋼結構設計服務于鋼結構的施工與使用，鋼結構工程使用目的是為了創(chuàng)造效益。公共建筑偏重于社會效益，工業(yè)建筑則偏重于經濟效益。因此，“鋼結構經濟性”是鋼結構設計的另一個重要方面。“鋼結構經濟性”原則應從總體上加以分析，不能僅從某一方面孤立地去考察。對門式剛架輕型鋼結構房屋，全面評價結構體系的合理性應綜合考慮用鋼量、加工制作費、安裝費、施工周期及基礎費用等。
因此，鋼結構設計時，必須對鋼結構體系的經濟性進行深入分析和全面的考察，只有綜合效益最佳的方案或鋼結構體系才是合理的。評價結構體系的合理性，不僅要看耗鋼量指標，還要看總體造價，也要看工期的長短，建筑物的早日投入使用或投產可獲得的使用效益。
2.2 根據(jù)實際情況，合理的建筑結構體系應該是剛柔相濟的。因此如果結構太剛則變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；但是太柔的結構雖然可以很好的消減外力，但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。
2.3 鋼結構體系的“適用”原則是針對鋼結構體系的功能要求而言的，鋼結構體系適用性與建筑物的使用功能有密切聯(lián)系。為此在結構設計時，必須把握以下方面：對建筑物的功能、特點和所處的環(huán)境條件有充分的了解，如建筑物是民用建筑還是工業(yè)建筑，民用建筑是用于展覽館還是體育館等，工業(yè)建筑是鋼結構倉庫還是鋼結構廠房，鋼結構廠房的生產工藝對建筑結構的影響情況等；建筑物對防火、保溫、隔熱、隔振和防腐蝕有何要求；對建筑所在地的環(huán)境狀況和氣象條件應有足夠的了解；建筑物內是否有特殊設備或特殊載荷作用，及吊車的設置情況如何等。
3 建筑鋼結構設計中應注意的問題
3.1 鋼結構住宅的設計。鋼結構住宅有低層和多層之分、低層一般用于別墅，而多層用于公寓、根據(jù)抗震規(guī)范GB50011對12層以下和以上房屋的不同要求，建造鋼結構住宅一般不宜超過12層。鋼結構住宅抗震性能受結構布置規(guī)則性影響，因此，其平面布置應力求規(guī)則、對稱。不規(guī)則布置在地震時容易遭到損壞。
3.2 鋼結構穩(wěn)定性設計的經驗。
3.2.1 借助于計算機技術和相關軟件的發(fā)展，目前鋼結構設計中結構和構件的平面內強度及整體穩(wěn)定計算可由計算機輔助完成，而由設計者對結構和構件的平面外強度及穩(wěn)定計算，進行分析、計算和設計，為了提高效率和提供方便，在設計時可將整個結構按標高進行分解，簡化成不同水平荷載作用下的多個布置形式的結構體系來進行強度和穩(wěn)定的計算。
3.2.2 受彎鋼構件的板件局部穩(wěn)定可以通過幾種方式實現(xiàn)：限制板件寬厚比，使之達到屈曲的極限承載能力，不在構件整體失效前屈曲；允許板件在構件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強度達到構件的承載能力；對梁設置橫向或縱向加勁肋，以解決不考慮屈曲后強度的梁的局部穩(wěn)定問題。
3.2.3 軸心受壓構件和壓彎構件局部穩(wěn)定也可通過兩種方式實現(xiàn)，分別是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比和控制腹板計算高度與其厚度之比，如果受壓構件為圓管截面，則應控制外徑與壁厚之比。
4 結語
我國經濟和技術的快速發(fā)展帶動我國各行各業(yè)的發(fā)展，尤其是我國建筑企業(yè)的發(fā)展，取得了良好成果。目前，鋼結構被廣泛應用在建筑結構中。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。但是，在實際建筑施工過程中，建筑結構設計還存在很多問題，鋼結構設計不僅是建筑施工的重要組成部分，同時也是建筑安全應用的基礎。所以，建筑師要認真對待每一個構件設計，了解并且遵循國家的相關法律規(guī)定，與其他專業(yè)共同合作，在工作中要不斷總結經驗教訓，這樣才能保證建筑鋼結構設計更完美，從而提高建筑工程的質量。
參考文獻
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