建筑工程的大力建設(shè)，能夠?yàn)閲?guó)民日常生活、工作與學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的便利。而目前鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)屬于建筑工程中應(yīng)用最為普遍的結(jié)構(gòu)形式。而想要促使鋼結(jié)構(gòu)建筑整體質(zhì)量能夠提升，保障鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性、穩(wěn)定性與長(zhǎng)久性，就必須要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有效開(kāi)展投入高度的重視，通過(guò)分析設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題，并且通過(guò)一系列改進(jìn)對(duì)策的應(yīng)用，從而促使鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)水平能夠提高，在提升鋼結(jié)構(gòu)建筑整體質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)、穩(wěn)健發(fā)展。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)概述

1.建筑鋼結(jié)構(gòu)

建筑業(yè)為了提高建筑質(zhì)量，滿足人們的生活需要，大量消耗木材材料，將對(duì)環(huán)境資源造成嚴(yán)重破壞，阻礙生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而一旦采用鋼結(jié)構(gòu)，木材數(shù)量將大大減少，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全性，提高材料回收率，減少機(jī)械工程損失。鋼結(jié)構(gòu)施工是指利用鋼材生產(chǎn)不同類型的鋼構(gòu)件，如鋼載體、鋼柱、鋼梁和鋼板墻等。這些鋼構(gòu)件通過(guò)焊接和螺栓連接等形式，形成安全穩(wěn)定的施工現(xiàn)場(chǎng)體系。鋼結(jié)構(gòu)施工具有張拉能力強(qiáng)、抗荷載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)安裝相對(duì)便捷，機(jī)械工程不產(chǎn)生大量粉塵等有害氣體。與其他結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、韌性好、造價(jià)低、抗震能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前隨著建筑設(shè)計(jì)的不斷深入，鋼結(jié)構(gòu)所占的比例也在逐年增加，因此，在施工中要合理選擇鋼結(jié)構(gòu)，從穩(wěn)定和效率的角度考慮鋼結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)。

2.建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類

（1）剛性連接節(jié)點(diǎn)

1）梁的拼接。主要有螺栓連接、焊接連接兩種形式。強(qiáng)度上看，前者不如后者，但是前者施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量控制也比較容易，在現(xiàn)場(chǎng)很多都是使用此類方式，后者的剛度會(huì)更好，但是一般都在工廠操作。

2）梁與柱的連接。一般來(lái)說(shuō)，柱與梁的連接都是端板連接。利用2個(gè)建筑構(gòu)件間的端板來(lái)完成，通常在低層、高層框架結(jié)構(gòu)中使用，不用在現(xiàn)場(chǎng)焊接。

3）柱和柱的連接。結(jié)合柱截面的變化情況，分變截面柱拼接、等截面柱拼接。通常使用第二種方式。

（2）半剛性連接節(jié)點(diǎn)

對(duì)于半剛性節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的承載力大于連接構(gòu)件的承載力，但在實(shí)際施工過(guò)程中，由于這種類型與建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系，構(gòu)件的彈性剛度大于節(jié)點(diǎn)的彈性剛度。

（3）鉸接連接節(jié)點(diǎn)

主次梁的連接，大多數(shù)是簡(jiǎn)支梁連接。但是，如果建筑要求較高，可以采用剛性連接，這種方法比較復(fù)雜，但是次梁不需要翼緣處理。

3.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

與高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，鋼材料具有良好的強(qiáng)度和較強(qiáng)的抗震性能。另外，鋼結(jié)構(gòu)的韌性比混凝土大。二是施工速度較快。鋼結(jié)構(gòu)施工多在工廠進(jìn)行，批量生產(chǎn)，于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際安裝不需要鋪設(shè)大型腳手架。壓型鋼板可作為混凝土模板的永久模板，無(wú)需再制作模板，另外鋼結(jié)構(gòu)施工階層在4d左右，混凝土施工約6d，實(shí)際減少了施工時(shí)間，使鋼結(jié)構(gòu)的施工工期縮短。為了保證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，必須嚴(yán)格遵循鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中注意質(zhì)量控制，充分考慮建筑物的強(qiáng)度和耐久性，以保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在鋼結(jié)構(gòu)施工中，為了更好地控制建筑物的重量，有必要在保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的前提下，減少鋼材的使用量，同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)施工中要考慮建筑的外觀美感。一般鋼結(jié)構(gòu)分為橫向體系和縱向體系兩部分，交叉結(jié)構(gòu)體系主要受整個(gè)建筑的影響。在設(shè)計(jì)縱向結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)考慮鋼支撐的強(qiáng)度、工程實(shí)施的難度等因素。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)建筑具備經(jīng)濟(jì)效益高、穩(wěn)定性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、抗震性能高、節(jié)約環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，目前在建筑行業(yè)中得到了普遍、廣泛的應(yīng)用，但是，在設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，依然存在一定的問(wèn)題，制約了設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，通常的情況下，主要包含以下幾點(diǎn)。

1.設(shè)計(jì)市場(chǎng)存在混亂現(xiàn)象，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量較差

對(duì)近年來(lái)的我國(guó)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑情況相關(guān)研究調(diào)查報(bào)告進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)企業(yè)往往需要對(duì)諸多項(xiàng)目進(jìn)行承擔(dān)，同時(shí)，在設(shè)定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)方面，時(shí)常存在價(jià)格過(guò)高的情況。在部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作方面，因?yàn)槭杖≠M(fèi)用較低，造成絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)企業(yè)并不愿意承擔(dān)此項(xiàng)工作，或者在設(shè)計(jì)方面存在經(jīng)驗(yàn)不足的現(xiàn)象，只能夠?qū)⒉糠咒摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作向其他企業(yè)轉(zhuǎn)包，甚至?xí)斐蓪訉愚D(zhuǎn)包的現(xiàn)象出現(xiàn)。除此以外，一些設(shè)計(jì)企業(yè)自身缺少承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的資質(zhì)，只是采取購(gòu)買設(shè)計(jì)圖標(biāo)的方式，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量下降，并且埋下不小的安全隱患。由此可見(jiàn)，當(dāng)前我國(guó)相關(guān)政府部門必須要對(duì)設(shè)計(jì)市場(chǎng)做出進(jìn)一步的規(guī)范，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)企業(yè)資質(zhì)管理工作的強(qiáng)化，利用嚴(yán)格的監(jiān)督與審查，進(jìn)而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率做出保障。

2.設(shè)計(jì)深度不夠，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)被傳遞給加工企業(yè)

現(xiàn)如今，絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部工作人員在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)方面，存在經(jīng)驗(yàn)不足、設(shè)計(jì)水平較低的現(xiàn)象，大部分都是在校或者剛畢業(yè)的新人來(lái)承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)，通常的情況下，只是按照以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行照搬與復(fù)制，只能夠做出構(gòu)件布置圖，對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位并未做出詳細(xì)設(shè)計(jì)，造成整體設(shè)計(jì)效果的降低。同時(shí)，部分設(shè)計(jì)企業(yè)會(huì)將節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、支座詳圖以及施工安裝等均交由加工企業(yè)進(jìn)行完成，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性、穩(wěn)定性做出嚴(yán)重影響。在城鄉(xiāng)建設(shè)部門以及住建部門中，明確提出規(guī)定：需要由設(shè)計(jì)企業(yè)完成鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作，必須要落實(shí)此規(guī)定到位，杜絕日后發(fā)生問(wèn)題時(shí)，出現(xiàn)工作人員相互推諉、相互推卸責(zé)任的問(wèn)題發(fā)生。

3.設(shè)計(jì)時(shí)未考慮施工難度，造成鋼結(jié)構(gòu)建筑施工受阻

部分設(shè)計(jì)人員雖然具備豐富的理論知識(shí)，但是卻匱乏實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法對(duì)施工的難易程度有所了解，也無(wú)法保障設(shè)計(jì)方案的可行性，甚至極有可能造成施工過(guò)程中發(fā)生安全事故。現(xiàn)如今，全焊接結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)工程所應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)形式，在結(jié)構(gòu)體系方面呈現(xiàn)出復(fù)雜的狀態(tài)，相交節(jié)點(diǎn)位置存在諸多的異形零件和桿件，這些零件和桿件需要進(jìn)行加工廠內(nèi)的拼裝、焊接和施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝及焊接。但是，如果應(yīng)用強(qiáng)制性措施使零件和桿件安裝就位，將會(huì)造成零件與桿件之間、零件和桿件與鋼構(gòu)件主體之間發(fā)生極大的施工焊接應(yīng)力，使整個(gè)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性降低，而這些影響因素是設(shè)計(jì)人員必須要考量的問(wèn)題，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝的可操作性、難易程度、焊接工藝、焊接方法及焊接應(yīng)力釋放等做出了解，才能夠保障設(shè)計(jì)方案的可行性、有效性以及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略

1.鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

如圖1所示，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)展開(kāi)加固設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)性質(zhì)、承載能力、荷載等內(nèi)容做出合理性、充分考量，同時(shí)，在此前提條件下，對(duì)附加的鋼構(gòu)件承載能力做出不斷調(diào)節(jié)。除此以外，在必要的情況下，還需要通過(guò)極限值的擴(kuò)張，從而提高整體的鋼結(jié)構(gòu)力量，對(duì)空間鋼結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作性質(zhì)做出全面考慮，實(shí)現(xiàn)加固設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，如此，便可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化檢查以及整體剛度的提升起到一定的促進(jìn)作用。如果需要將剛性增加，對(duì)結(jié)構(gòu)剛度加強(qiáng)是其重點(diǎn)內(nèi)容，或者是對(duì)固有的鋼結(jié)構(gòu)自振頻率等做出進(jìn)一步調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)承載能力以及整體剛度的提升，同時(shí)，達(dá)成穩(wěn)定性、安全性、耐久性提升的目標(biāo)。在框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，必須要對(duì)柱的剛度做出強(qiáng)調(diào)，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體剛度水平是否與相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)相符進(jìn)行滿足，實(shí)現(xiàn)整體荷載的降低，并且將鋼結(jié)構(gòu)剛度整體提升。

2.重視鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑期間，設(shè)計(jì)的重中之重工作當(dāng)屬構(gòu)件的設(shè)計(jì)，想要對(duì)整體結(jié)構(gòu)的合理性做出保障，就必須要將施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，從而選取適宜的鋼構(gòu)件形式、鋼材材料，確保能夠順利開(kāi)展后續(xù)的施工操作。所以為了能夠?qū)崿F(xiàn)后續(xù)施工成本造價(jià)的節(jié)約，在保障建筑材料與相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)相符的前提下，可以對(duì)鋼構(gòu)件形式及材料選取展開(kāi)綜合性選擇。例如圖2所示鋼結(jié)構(gòu)建筑體系中，設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧W(xué)計(jì)算后，鋼柱、屋架梁及吊車梁等重要承重鋼構(gòu)件的形式可選用大截面實(shí)腹焊接H型鋼，板材厚度選擇16-20毫米，焊接要求選擇一級(jí)焊縫，鋼材材質(zhì)選取Q355B;而支撐、檁條及托架等次要的非承重結(jié)構(gòu)，可選取小截面熱軋H型鋼和角鋼，材料厚度選擇8-12毫米，焊接要求選擇三級(jí)焊縫，鋼材材質(zhì)選取Q235B。與此同時(shí)，在后續(xù)開(kāi)展施工操作期間，隨著鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的功能不斷升級(jí)與優(yōu)化，進(jìn)而能夠?qū)︿摌?gòu)件形式、截面及材質(zhì)的選取展開(kāi)有效的驗(yàn)算與處理，從而有效確保鋼結(jié)構(gòu)整體的安全性和穩(wěn)定性。

3.重視做好鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的施工設(shè)計(jì)

為了能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性以及安全性做出保障，在必要的情況下，必須要將鋼結(jié)構(gòu)施工管理工作進(jìn)行強(qiáng)化，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的合理、科學(xué)建立，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體所涉及的全部因素以及建設(shè)的需求做出充分、細(xì)致、全面的考量，同時(shí)，將一套更具實(shí)效性、可行性的結(jié)構(gòu)方案制定，進(jìn)而對(duì)一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。除此以外，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，還必須要對(duì)實(shí)際的施工設(shè)計(jì)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、施工難易程度及可行性進(jìn)行參考，了解并且掌握更加正確的施工方式，對(duì)合理的節(jié)點(diǎn)部位、節(jié)點(diǎn)形式等進(jìn)行選取，從而保障設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)能夠與建筑工程的實(shí)際情況相符，實(shí)現(xiàn)整體鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性的提升。

4.鋼結(jié)構(gòu)防腐問(wèn)題的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)方面，增添其耐腐蝕性同樣也屬于較為主要的工作。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須要將鋼結(jié)構(gòu)工程的實(shí)際狀況作為依據(jù)，例如結(jié)構(gòu)體系是否位于多雨地區(qū)、沿海地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)體系暴露于空氣中或被埋在混凝土內(nèi)部等條件，從而選擇適當(dāng)?shù)姆栏瘜?duì)策來(lái)將鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性提升。為了能夠?qū)Ψ栏瘑?wèn)題做出有效處理，通常的情況下，可以先將鋼構(gòu)件進(jìn)行拋丸或噴砂等表面處理，以起到良好的附著力，再將防腐涂料或油漆分層分次噴涂于鋼構(gòu)件表面，起到隔絕空氣和各種液體的作用，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象做出更為有效的預(yù)防。

5.鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)

在整體的建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)工作尤為關(guān)鍵，因此，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作人員必須要選擇具備良好防火性能的材料。現(xiàn)如今，在建筑工程防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要將建筑的防火等級(jí)作為根據(jù)。在選擇鋼結(jié)構(gòu)防火涂料方面，應(yīng)該盡可能選擇黏結(jié)強(qiáng)度高、涂層厚的防火涂料，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的質(zhì)量與作用做出保障，實(shí)現(xiàn)建筑整體防火性能的提升。除此以外，在選取其他附屬防火材料時(shí)，并不代表選擇的材料夠厚便能夠達(dá)到防火標(biāo)準(zhǔn)，相反，應(yīng)該盡可能選擇薄一些的耐火材料，例如：防火頂棚壓板材料等。同時(shí)，在后續(xù)應(yīng)用該材料之前，必須要做好相應(yīng)的防銹處理。另外，在防火設(shè)計(jì)期間，防火等級(jí)、防火標(biāo)準(zhǔn)屬于重要的依據(jù)，這兩個(gè)依據(jù)能夠直接決定防火設(shè)計(jì)是否與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相符。除此以外，在防火設(shè)計(jì)方面還必須要減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，實(shí)行對(duì)稱布置，進(jìn)而對(duì)其穩(wěn)定性以及剛度做出保障，通常的情況下，設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑，主要采取H型鋼或者是口型鋼兩種方式。在設(shè)計(jì)之時(shí)，防火涂料及材料的應(yīng)用最好在結(jié)構(gòu)的外圍，在防火的同時(shí)，也可以起到保護(hù)鋼構(gòu)件體系中主體結(jié)構(gòu)的作用。

結(jié)論：

綜合上述的分析而言，專業(yè)性、便利性、綜合性是鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要特征，而想要提升人民群眾的生活質(zhì)量，為其生活、學(xué)習(xí)與工作帶來(lái)一定的便利，就必須要合理設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑，才能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的整體安全性與穩(wěn)定性做出保障。同時(shí)，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑期間，設(shè)計(jì)人員還必須要正視當(dāng)前存在的主要問(wèn)題，不斷改善并提高自身的設(shè)計(jì)水平，從而全面提升鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量，為建筑工程、施工單位帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，促使建筑工程能夠朝著現(xiàn)代化、效率化的方向發(fā)展。