建筑结构设计中钢结构设计的重要性与方法

摘要：钢结构以其独有的稳定性、使用寿命长以及内部结构牢固等特性成为使用率最高的建材之一。而随着人们对建筑结构更高要求的提出，建筑施工单位对钢结构的设计也有了更多的设想，然而钢结构设计存在诸多问题，基于此，下文主要针对钢结构设计进行分析。

关键词：建筑结构设计；钢结构设计；重要性与方法

1、当前建筑结构设计中的钢结构设计分析

1.1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視，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。

1.2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。

1.3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。

2、钢结构概述及其在建筑结构设计中存在的问题

2.1钢结构设计质量不高

钢结构设计的任务相对繁重，而且相关项目的设计费用较高，在一定程度上增加了钢结构设计的难度，所以很多设计人员都不愿意接这类工作。 此外，有些设计单位缺乏钢结构设计的实践经验，往往将钢结构设计进行分包，一旦分包单位设计资质欠缺，就会给钢结构的设计带来安全隐患。 另外，当前的设计市场没有相关法律的约束，也没有相应的监督，导致严重的后果，如工程事故的发生。

2.2参与建设人员的素质相对不高

钢结构设计工作本身就是一项任务繁重的工作，而当前建筑钢结构设计行业又普遍存在设计人员专业素质缺乏的现象，这更加突出了钢结构设计的问题。除了设计人员的专业素质缺乏之外，施工单位往往也存在施工人员和高层管理人员缺乏专业素质和职业素养的现象。不论是什么工作，工作人员都是保证工作质量的关键所在，而钢结构设计工作更是如此。所以，建筑企业必须认识到这一问题的重要性，积极提高当前钢结构设计人员和施工人员以及高层管理人员的专业素质和职业素养。

2.3钢结构设计方案缺乏深度

承接单位和设计单位的分包，在很大程度上降低了设计的深度，甚至有些设计方案不能满足原设计的要求，例如柱脚设计的错误。 埋入式、外包式、外露式是柱脚设计的主要类型，外露式主要在民宅中应用，底板的弹性和塑性变形决定了柱脚的刚度，所以底板出现变形就会造成钢结构的变形，设计人员如果不充分考虑这些问题，不进行内力分析，预留位移角限度值，一旦出现地震灾害时，就很容易破坏柱脚节点，损坏建筑物。

3、建筑结构设计中钢结构设计的方法

1）在符合钢结构设计的一般原则前提下，要保证钢结构的稳定性还需满足以下条件：钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体考虑，目前钢结构大多是按照平面体系进行设计，如桁架和框架、保证平面结构不出现平面外失稳，要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致，如增加必要的支撑构件等。实用计算方法所依据的简图与结构计算简图保持一致中层或多层框架结构设计框架稳定分析通常是省略的，只进行框架柱的稳定计算、由于框架各柱的杆件稳定计算的常用力法、稳定参数等是依据一定的简化典型情况或假设者得出的，因此设计者要能保证所有的条件符合假设时才能应用。

2）设计人员进行建筑结构设计中钢结构设计时，应该充分考虑到防腐蚀的问题。这是因为钢结构在实际的使用过程中，为了保证建筑物外观整体的美感，施工人员通常都会对其进行喷锌或喷铝。但是，由于锌、铝都是化学物质，具有较强的腐蚀性，在喷抹过程中，势必会对钢结构造成一定的损坏，这就需要在钢结构外部涂抹一层防腐结构，以此来保护钢铁不被腐蚀。

3）设计过程中就应考虑防火灾。钢结构的防火保护有多种方法，这些方法主要有：钢结构防火涂料保护、防火板保护、混凝土防火保护、柔性卷材防火保护、耐火钢、结构内通水冷却等。选择钢结构的防火设计时，应考虑下列因素：钢结构所处部位，需防护的构件性质；钢结构采取防护措施后结构增加的重量及占用的空间；防护材料的可靠性；施工难易程度和经济性。

4、结语

总而言之，在建筑工程结构设计中钢结构设计至关重要，建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。一是所做结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；二是所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；三是尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。

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