建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

來源：建科 瀏覽：- 發(fā)布日期：2025-09-16 14:22:08

在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，嚴(yán)格把握相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，使整體結(jié)構(gòu)與細(xì)節(jié)部分有機(jī)協(xié)調(diào)，對(duì)其中易產(chǎn)生問題的環(huán)節(jié)要加強(qiáng)質(zhì)量控制，全方位提高鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量，保證建筑物的使用性能以及整體設(shè)計(jì)的美觀性、經(jīng)濟(jì)性。

1、遵循設(shè)計(jì)原則

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循以下幾方面原則：

1）穩(wěn)定耐久原則。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮穩(wěn)定性，穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中面臨的一個(gè)重要問題，若因設(shè)計(jì)不當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，不但造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至還可引發(fā)嚴(yán)重人員傷亡。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分把握鋼構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，處理好鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，確保鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

2）便利高效原則。在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要高效利用鋼材資源，減輕結(jié)構(gòu)自身重量，便于運(yùn)輸、安裝與維護(hù)。

3）實(shí)用美觀原則。在確保鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與耐久性等基礎(chǔ)性能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)重視設(shè)計(jì)的美觀性，尤其是外露結(jié)構(gòu)需符合相應(yīng)的建筑美學(xué)要求。

2、正確選用鋼材及焊縫質(zhì)量等級(jí)

在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需依照現(xiàn)行規(guī)范要求，將鋼材與焊縫質(zhì)量等級(jí)標(biāo)注于設(shè)計(jì)方案中。目前建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中未明確焊縫質(zhì)量等級(jí)，焊接作為基本的鋼結(jié)構(gòu)連接方式，其質(zhì)量優(yōu)劣關(guān)乎整體結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的材料以及承載力等明確焊縫質(zhì)量等級(jí)。建筑鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材具有較高的性能要求，包括良好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等，在設(shè)計(jì)方案中，要充分考慮鋼材選用的科學(xué)性，這對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的使用性能影響重大。

3、重要功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）防火性能設(shè)計(jì)

雖然鋼材的熔點(diǎn)比較高，但如果處于高溫環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)也容易產(chǎn)生物理及化學(xué)性質(zhì)變化，進(jìn)而影響到整體結(jié)構(gòu)的安全性。因此，在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到防火性能的實(shí)現(xiàn)。溫度越高，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及承載力等都會(huì)相應(yīng)降低，如超過300℃，鋼結(jié)構(gòu)的屈服點(diǎn)與極限強(qiáng)度便顯著下降；在400℃以上的高溫環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及承載力只有平時(shí)的1/2；而達(dá)到600℃以上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)遭受完全破壞。因此，設(shè)計(jì)師需要考慮到鋼結(jié)構(gòu)的防火性能設(shè)計(jì)，應(yīng)用阻熱法與水冷卻法等措施，使鋼材構(gòu)件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)溫度升高低于臨界值，避免火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。

2）防污性能設(shè)計(jì)

建筑常見污染，包括噪聲污染、光污染等，為了降低這些污染對(duì)建筑物使用造成的不良影響，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要進(jìn)行防污性能設(shè)計(jì)。噪聲污染的產(chǎn)生，主要是由于建筑結(jié)構(gòu)的隔音效果較差而導(dǎo)致的，而光污染則是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致光線干擾建筑物使用，在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要重視防污性能設(shè)計(jì)。例如可通過在墻體內(nèi)部填充玻璃棉的方式有效吸收聲音，提高建筑物的防噪音性能。

3）防腐性能設(shè)計(jì)

提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性也是保證建筑物正常使用功能和使用壽命的重要因素。鋼結(jié)構(gòu)的防侵蝕性一直以來都是建筑行業(yè)致力研究的課題。隨著建筑使用時(shí)間的增加，鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)暴露于室外，經(jīng)過風(fēng)雨等自然力的侵蝕必定會(huì)發(fā)生老化和生銹，不僅建筑的美觀度會(huì)受到影響，其穩(wěn)定性和安全性也會(huì)大大降低。為了解決這類問題，各種鋼結(jié)構(gòu)防腐材料應(yīng)運(yùn)而生。在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防銹、防腐，以及防火蝕涂料是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常見的做法之一。

4、結(jié)構(gòu)選型與布置

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滲透“概念設(shè)計(jì)”理念，在結(jié)構(gòu)選型與布置環(huán)節(jié)，這一設(shè)計(jì)理念至關(guān)重要。設(shè)計(jì)者對(duì)于難以進(jìn)行理性精確分析的問題，可著眼于整體結(jié)構(gòu)與分體系間的破壞機(jī)理、力學(xué)關(guān)系等，合理確定細(xì)部構(gòu)造措施。在結(jié)構(gòu)選型中，需考慮不同鋼結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，如針對(duì)屋面覆蓋跨度比較大的建筑物，可設(shè)計(jì)索模結(jié)構(gòu)體系，針對(duì)有較大懸掛荷載的工業(yè)廠房，可以網(wǎng)架替代門式鋼架。結(jié)構(gòu)布置是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)部分，設(shè)計(jì)師既要考慮結(jié)構(gòu)整體剛度大小要求，同時(shí)又要考慮剛度的均勻性，包括剪力墻設(shè)置位置、柱子主方向朝向等，如對(duì)結(jié)構(gòu)布置缺乏仔細(xì)分析，那么會(huì)影響到整體鋼結(jié)構(gòu)的抗力有效性和傳力途徑的合理性等，既影響建筑物的質(zhì)量，同時(shí)又背離了經(jīng)濟(jì)性原則。