摘要：當下，絕大多數(shù)建筑應(yīng)用的材料都是鋼制的。鋼結(jié)構(gòu)具有較強的抗震性、抗裂性與耐久性，備受建筑行業(yè)的青睞。鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅具有良好的性能，而且施工流程簡單，節(jié)省時間成本和資金成本。對于部分工期短、投資有限的工程項目來說，鋼結(jié)構(gòu)是絕佳選擇。基于此，本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計及其注意事項展開探究。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)； 工程設(shè)計； 注意事項；
如今，高層建筑數(shù)量及規(guī)模不斷擴張，緩解了城市可開發(fā)土地資源供應(yīng)緊缺的現(xiàn)狀。由于高層建筑自體重量較大，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載負荷力也提出了更高的標準要求。而采用鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，可以提升施工效率，壓縮投資成本，增大工程綜合效益。
1、建筑鋼結(jié)構(gòu)的基本特征
鋼結(jié)構(gòu)是一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)具有一定的特點，受到業(yè)內(nèi)人士的大力推崇。鋼結(jié)構(gòu)的特點如下所述：
�。�1）抗震性。鋼材是鋼結(jié)構(gòu)的主要原材料，具有良好的塑性與韌性，可以在很大程度上優(yōu)化整個鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，進而延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。如果鋼結(jié)構(gòu)受到外部作用力，發(fā)生結(jié)構(gòu)形變，也不會出現(xiàn)脆性裂變。且采用柔性連接方式，也有助于形變部位恢復原形，增強整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。
�。�2）抗裂性。通常磚混結(jié)構(gòu)建筑受到溫度的影響，極易出現(xiàn)墻體開裂現(xiàn)象，在墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，墻體材料的保溫性能與防水性能也會受到較大的影響，縮短整個建筑物的使用壽命。相較而言，鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗裂性，能夠分擔承重墻的壓力，降低發(fā)生裂縫的概率。
�。�3）耐久性。與木質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有較強的耐腐蝕性，可以在很大程度上增強整體結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力。據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性約為磚混結(jié)構(gòu)耐腐蝕性的1.5倍，且保溫隔熱效果較為突出。
�。�4）施工便捷化。一般情況下，工廠會預先生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，然后，將鋼制構(gòu)件運輸至指定地點進行現(xiàn)場拼裝。整個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拼裝流程可以依靠機械化模式，施工流程便捷化，能夠保障工程安全。
2、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的具體方法
當下，應(yīng)用較為廣泛的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計法主要包括塑性設(shè)計法、容許應(yīng)力法、極限狀態(tài)法與半概率法四類。各類設(shè)計法的核心原理不同，且各具優(yōu)缺點。具體內(nèi)容如下所述：
2.1 塑性設(shè)計法的核心原理
塑性設(shè)計原則是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度與塑性本質(zhì)高于標準荷載乘以安全系數(shù)的乘積。在內(nèi)力結(jié)構(gòu)分析時，往往采用鋼塑性分析法和一階塑性分析法。采用塑性分析法，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入塑性后，允許內(nèi)力的重新分配。但必須保證材料的延性特征達到一定標準要求。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)人員要明確翼緣與截面腹板的規(guī)格參數(shù)，并設(shè)定限制標準。塑性設(shè)計法對非線性處理有特殊要求，只不過無法反饋結(jié)構(gòu)構(gòu)件或原材料的擴展特性。
2.2 容許應(yīng)力法的核心原理
容許應(yīng)力法是指在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，計算應(yīng)力參數(shù)要小于既定容許力。相關(guān)人員要嚴格按照標準規(guī)范，設(shè)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算應(yīng)力，同時根據(jù)階彈理論進行準確計算�？陀^來說，容許應(yīng)力法有如下幾方面缺陷：（1）對結(jié)構(gòu)的非線性影響考慮不到位；（2）采用單一安全系數(shù)，無法反饋荷載變異情況，以及獨立抗力情況。
2.3 極限狀態(tài)法的核心原理
極限狀態(tài)法能夠有效彌補塑性設(shè)計法和容許應(yīng)力法的不足。極限狀態(tài)法的核心原理是使用荷載分項系數(shù)和抗力取代單一安全系數(shù)。當下，極限狀態(tài)法的應(yīng)用效果更為突出。由于受到荷載的影響，整個建筑結(jié)構(gòu)往往會呈現(xiàn)出如下兩種極限狀態(tài)：（1）正常使用極限狀態(tài)；（2）承載能力極限狀態(tài)。其中，承載能力極限狀態(tài)對應(yīng)整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性，主要指因構(gòu)件塑性形變與脆性裂變造成的結(jié)構(gòu)損壞。
2.4 半概率法的核心原理
伴隨現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，定值法逐步向半概率法發(fā)展。在應(yīng)用半概率法設(shè)計時，往往需要全面考慮材料強度因素與荷載強度因素。但在取值環(huán)節(jié)，未能充分衡量結(jié)構(gòu)可靠度與概率的理性關(guān)系，由此，稱之為半概率法。
3、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計要點
3.1 加大對結(jié)構(gòu)選型的重視
在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點中，結(jié)構(gòu)選型至關(guān)重要，結(jié)構(gòu)選型直接決定了整體設(shè)計工作的落實效果。在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，相關(guān)人員應(yīng)以結(jié)構(gòu)力學關(guān)系和結(jié)構(gòu)破壞機理等方面為切入點，完善結(jié)構(gòu)選型，保障整體工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
3.2 優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計
全面了解鋼結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)定關(guān)系，可以進一步優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計。為此，設(shè)計人員要加大對鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重視。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需遵循簡潔化、規(guī)整化與標準化的基本原則。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接處理時，結(jié)合實際情況進行操作。確保屋架和屋面板、屋架和柱體、柱體和基礎(chǔ)的連接穩(wěn)固性，完善整體鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。需要格外強調(diào)的是，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能與配置位置和支撐形式存在緊密聯(lián)系。為此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需全面考慮相關(guān)因素，盡可能的減小這些因素對鋼結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，還要著重注意小規(guī)格的零構(gòu)件，以鉚釘為例，鉚釘?shù)倪B接性能在很大程度上決定了整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。為此，相關(guān)人員要根據(jù)結(jié)構(gòu)特點選擇對應(yīng)規(guī)格和材質(zhì)的鉚釘。
3.3 嚴格控制梁柱連接節(jié)點
按照配置方式差異，門式剛架斜梁與柱主體的連接方式可劃分為端板豎放、端板橫放以及端板斜放三類。
其中，端板豎放形式適用于截面柱。若豎向荷載發(fā)揮著控制作用，可以嘗試將端板橫向放置，進一步減輕節(jié)點的負荷力，同時，利用柱體的自體重量對節(jié)點施壓。如果節(jié)點彎矩較大，可以嘗試采取端板斜向放置方式，進而適當延展抗彎連接的力臂，為布置螺栓提供有利條件。
一般情況下，端板拼接方式主要包括外伸和平齊兩類。相較而言，端板外伸拼接方式比端板平齊拼接方式的受力穩(wěn)定性更強，而且，端板外伸拼接方式的節(jié)點數(shù)量更多。在結(jié)點板外伸部分設(shè)置加勁肋，可以讓靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓均衡受力，增強節(jié)點的抗剪能力，預防節(jié)點板的形變。
4、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的注意事項
4.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與預設(shè)施工場地的適應(yīng)性
在建筑鋼結(jié)構(gòu)處理環(huán)節(jié)，要進一步明確鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與預設(shè)施工場地的協(xié)調(diào)性。同時，積極做好調(diào)研工作，考慮建筑鋼結(jié)構(gòu)使用人群的基本需求。且全面了解建筑鋼結(jié)構(gòu)的用途，組織施工地點勘察工作，在充分考慮設(shè)計因素的基礎(chǔ)上，制定完整性、合理性、準確性的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計方案，加強整體工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。
4.2 鋼結(jié)構(gòu)工程的消防安全設(shè)計
在執(zhí)行建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計方案時，要明確工程結(jié)構(gòu)是否存在消防安全隱患。由于鋼結(jié)構(gòu)建材的防火性能較差，在設(shè)計環(huán)節(jié)，需完善工程結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計，并確保消防安全系統(tǒng)設(shè)計與整體設(shè)計風格相協(xié)調(diào)。現(xiàn)階段，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，應(yīng)用較為普遍的消防安全設(shè)計法就是對鋼材進行防火涂層處理。
4.3 鋼結(jié)構(gòu)工程的細節(jié)處理
在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計環(huán)節(jié)，要注重細節(jié)設(shè)計。細節(jié)設(shè)計的主要目的是注重建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點數(shù)量與節(jié)點配置方式的合理性，以及整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，選擇對應(yīng)的連接方式，加強整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)節(jié)點形變或受力失衡現(xiàn)象，從而影響整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性。尤其是螺栓連接處理與構(gòu)件焊接處理兩方面，務(wù)必注重連接方式的科學合理性。
5、結(jié)束語
綜上所述，建筑鋼結(jié)構(gòu)具有自體重量輕，具有極強的抗震性、抗裂性、抗形變能力及耐腐蝕能力，而且其工期短、投資低、質(zhì)量有保障。也正因如此，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程受到建筑行業(yè)，乃至整個社會的推崇和青睞。
參考文獻
[1]孟萌。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑工程設(shè)計及其注意事項探析[J].綠色環(huán)保建材，2018（10）：63.
[2]鄭維。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計及其注意事項[J].化工管理，2018（24）。
