建筑工程的大力建設，能夠為國民日常生活、工作與學(xué)習帶來(lái)極大的便利。而目前鋼結構已經(jīng)屬于建筑工程中應用最為普遍的結構形式。而想要促使鋼結構建筑整體質(zhì)量能夠提升，保障鋼結構建筑的安全性、穩定性與長(cháng)久性，就必須要對結構設計工作的有效開(kāi)展投入高度的重視，通過(guò)分析設計中存在的主要問(wèn)題，并且通過(guò)一系列改進(jìn)對策的應用，從而促使鋼結構建筑設計水平能夠提高，在提升鋼結構建筑整體質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)建筑行業(yè)的長(cháng)遠、穩健發(fā)展。

一、建筑鋼結構概述

1.建筑鋼結構

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

2.建筑鋼結構節點(diǎn)分類(lèi)

（1）剛性連接節點(diǎn)

1）梁的拼接。主要有螺栓連接、焊接連接兩種形式。強度上看，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，在現場(chǎng)很多都是使用此類(lèi)方式，后者的剛度會(huì )更好，但是一般都在工廠(chǎng)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)建筑構件間的端板來(lái)完成，通常在低層、高層框架結構中使用，不用在現場(chǎng)焊接。

3）柱和柱的連接。結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）半剛性連接節點(diǎn)

對于半剛性節點(diǎn)，節點(diǎn)的承載力大于連接構件的承載力，但在實(shí)際施工過(guò)程中，由于這種類(lèi)型與建筑結構的關(guān)系，構件的彈性剛度大于節點(diǎn)的彈性剛度。

（3）鉸接連接節點(diǎn)

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

3.高層建筑鋼結構設計

與高層建筑的混凝土結構相比，鋼結構具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，鋼材料具有良好的強度和較強的抗震性能。另外，鋼結構的韌性比混凝土大。二是施工速度較快。鋼結構施工多在工廠(chǎng)進(jìn)行，批量生產(chǎn)，于現場(chǎng)的實(shí)際安裝不需要鋪設大型腳手架。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，另外鋼結構施工階層在4d左右，混凝土施工約6d，實(shí)際減少了施工時(shí)間，使鋼結構的施工工期縮短。為了保證結構的安全穩定，設計人員在進(jìn)行鋼結構施工時(shí)，必須嚴格遵循鋼結構的設計原則，并在設計過(guò)程中注意質(zhì)量控制，充分考慮建筑物的強度和耐久性，以保證鋼結構的穩定性。在鋼結構施工中，為了更好地控制建筑物的重量，有必要在保證鋼結構施工質(zhì)量的前提下，減少鋼材的使用量，同時(shí)在鋼結構施工中要考慮建筑的外觀(guān)美感。一般鋼結構分為橫向體系和縱向體系兩部分，交叉結構體系主要受整個(gè)建筑的影響。在設計縱向結構體系時(shí)，應考慮鋼支撐的強度、工程實(shí)施的難度等因素。

二、建筑鋼結構設計中存在的問(wèn)題

鋼結構建筑具備經(jīng)濟效益高、穩定性強、施工簡(jiǎn)便、抗震性能高、節約環(huán)保等優(yōu)勢，目前在建筑行業(yè)中得到了普遍、廣泛的應用，但是，在設計建筑鋼結構的過(guò)程中，依然存在一定的問(wèn)題，制約了設計工作的順利進(jìn)行，通常的情況下，主要包含以下幾點(diǎn)。

1.設計市場(chǎng)存在混亂現象，鋼結構設計質(zhì)量較差

對近年來(lái)的我國設計鋼結構建筑情況相關(guān)研究調查報告進(jìn)行分析后，可以發(fā)現，設計企業(yè)往往需要對諸多項目進(jìn)行承擔，同時(shí)，在設定收費標準方面，時(shí)常存在價(jià)格過(guò)高的情況。在部分鋼結構設計工作方面，因為收取費用較低，造成絕大多數的設計企業(yè)并不愿意承擔此項工作，或者在設計方面存在經(jīng)驗不足的現象，只能夠將部分鋼結構設計工作向其他企業(yè)轉包，甚至會(huì )造成層層轉包的現象出現。除此以外，一些設計企業(yè)自身缺少承接鋼結構設計工作的資質(zhì)，只是采取購買(mǎi)設計圖標的方式，導致鋼結構建筑的整體設計質(zhì)量下降，并且埋下不小的安全隱患。由此可見(jiàn)，當前我國相關(guān)政府部門(mén)必須要對設計市場(chǎng)做出進(jìn)一步的規范，實(shí)現設計企業(yè)資質(zhì)管理工作的強化，利用嚴格的監督與審查，進(jìn)而對鋼結構建筑的設計質(zhì)量、效率做出保障。

2.設計深度不夠，鋼結構設計任務(wù)被傳遞給加工企業(yè)

現如今，絕大多數的設計企業(yè)內部工作人員在設計鋼結構方面，存在經(jīng)驗不足、設計水平較低的現象，大部分都是在?；蛘邉偖厴I(yè)的新人來(lái)承擔設計任務(wù)，通常的情況下，只是按照以往的設計經(jīng)驗進(jìn)行照搬與復制，只能夠做出構件布置圖，對于關(guān)鍵節點(diǎn)部位并未做出詳細設計，造成整體設計效果的降低。同時(shí)，部分設計企業(yè)會(huì )將節點(diǎn)設計、支座詳圖以及施工安裝等均交由加工企業(yè)進(jìn)行完成，對鋼結構建筑的安全性、穩定性做出嚴重影響。在城鄉建設部門(mén)以及住建部門(mén)中，明確提出規定：需要由設計企業(yè)完成鋼結構施工圖紙設計工作，必須要落實(shí)此規定到位，杜絕日后發(fā)生問(wèn)題時(shí)，出現工作人員相互推諉、相互推卸責任的問(wèn)題發(fā)生。

3.設計時(shí)未考慮施工難度，造成鋼結構建筑施工受阻

部分設計人員雖然具備豐富的理論知識，但是卻匱乏實(shí)際操作的經(jīng)驗，無(wú)法對施工的難易程度有所了解，也無(wú)法保障設計方案的可行性，甚至極有可能造成施工過(guò)程中發(fā)生安全事故?，F如今，全焊接結構是鋼結構工程所應用的主要結構形式，在結構體系方面呈現出復雜的狀態(tài)，相交節點(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(chǎng)內的拼裝、焊接和施工現場(chǎng)的安裝及焊接。但是，如果應用強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、零件和桿件與鋼構件主體之間發(fā)生極大的施工焊接應力，使整個(gè)節點(diǎn)的穩定性降低，而這些影響因素是設計人員必須要考量的問(wèn)題，對鋼結構制作及安裝的可操作性、難易程度、焊接工藝、焊接方法及焊接應力釋放等做出了解，才能夠保障設計方案的可行性、有效性以及整個(gè)結構的安全性、穩定性。

三、建筑結構設計中鋼結構的設計策略

1.鋼結構加固設計

如圖1所示，在對鋼結構展開(kāi)加固設計的過(guò)程當中，相關(guān)設計人員必須要對鋼結構的節點(diǎn)性質(zhì)、承載能力、荷載等內容做出合理性、充分考量，同時(shí)，在此前提條件下，對附加的鋼構件承載能力做出不斷調節。除此以外，在必要的情況下，還需要通過(guò)極限值的擴張，從而提高整體的鋼結構力量，對空間鋼結構的協(xié)同工作性質(zhì)做出全面考慮，實(shí)現加固設計工作的順利進(jìn)行，如此，便可以對鋼結構的標準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，對結構剛度加強是其重點(diǎn)內容，或者是對固有的鋼結構自振頻率等做出進(jìn)一步調節，進(jìn)而實(shí)現鋼結構承載能力以及整體剛度的提升，同時(shí)，達成穩定性、安全性、耐久性提升的目標。在框架結構當中，必須要對柱的剛度做出強調，從而對鋼結構整體剛度水平是否與相關(guān)規定、標準相符進(jìn)行滿(mǎn)足，實(shí)現整體荷載的降低，并且將鋼結構剛度整體提升。

2.重視鋼結構構件的設計

設計工作人員在設計鋼結構建筑期間，設計的重中之重工作當屬構件的設計，想要對整體結構的合理性做出保障，就必須要將施工技術(shù)標準作為依據，從而選取適宜的鋼構件形式、鋼材材料，確保能夠順利開(kāi)展后續的施工操作。所以為了能夠實(shí)現后續施工成本造價(jià)的節約，在保障建筑材料與相關(guān)規定、標準相符的前提下，可以對鋼構件形式及材料選取展開(kāi)綜合性選擇。例如圖2所示鋼結構建筑體系中，設計時(shí)經(jīng)過(guò)一系列嚴謹的力學(xué)計算后，鋼柱、屋架梁及吊車(chē)梁等重要承重鋼構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構，可選取小截面熱軋H型鋼和角鋼，材料厚度選擇8-12毫米，焊接要求選擇三級焊縫，鋼材材質(zhì)選取Q235B。與此同時(shí)，在后續開(kāi)展施工操作期間，隨著(zhù)鋼結構設計軟件的功能不斷升級與優(yōu)化，進(jìn)而能夠對鋼構件形式、截面及材質(zhì)的選取展開(kāi)有效的驗算與處理，從而有效確保鋼結構整體的安全性和穩定性。

3.重視做好鋼結構節點(diǎn)的施工設計

為了能夠對鋼結構建筑的穩定性以及安全性做出保障，在必要的情況下，必須要將鋼結構施工管理工作進(jìn)行強化，通過(guò)節點(diǎn)的合理、科學(xué)建立，從而對鋼結構整體所涉及的全部因素以及建設的需求做出充分、細致、全面的考量，同時(shí)，將一套更具實(shí)效性、可行性的結構方案制定，進(jìn)而對一個(gè)相對穩定的鋼結構體系進(jìn)行設計。除此以外，在設計鋼結構節點(diǎn)的過(guò)程中，還必須要對實(shí)際的施工設計規定、標準、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，對合理的節點(diǎn)部位、節點(diǎn)形式等進(jìn)行選取，從而保障設計的節點(diǎn)能夠與建筑工程的實(shí)際情況相符，實(shí)現整體鋼結構穩定性與安全性的提升。

4.鋼結構防腐問(wèn)題的設計

在設計鋼結構方面，增添其耐腐蝕性同樣也屬于較為主要的工作。在鋼結構建筑設計的過(guò)程中，設計人員必須要將鋼結構工程的實(shí)際狀況作為依據，例如結構體系是否位于多雨地區、沿海地區，鋼結構體系暴露于空氣中或被埋在混凝土內部等條件，從而選擇適當的防腐對策來(lái)將鋼結構的耐腐蝕性提升。為了能夠對防腐問(wèn)題做出有效處理，通常的情況下，可以先將鋼構件進(jìn)行拋丸或噴砂等表面處理，以起到良好的附著(zhù)力，再將防腐涂料或油漆分層分次噴涂于鋼構件表面，起到隔絕空氣和各種液體的作用，從而對鋼結構腐蝕現象做出更為有效的預防。

5.鋼結構防火設計

在整體的建筑工程中，鋼結構的防火設計工作尤為關(guān)鍵，因此，相關(guān)的設計工作人員必須要選擇具備良好防火性能的材料?，F如今，在建筑工程防火設計的過(guò)程中，必須要將建筑的防火等級作為根據。在選擇鋼結構防火涂料方面，應該盡可能選擇黏結強度高、涂層厚的防火涂料，從而對鋼結構防火涂層的質(zhì)量與作用做出保障，實(shí)現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到防火標準，相反，應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)，在后續應用該材料之前，必須要做好相應的防銹處理。另外，在防火設計期間，防火等級、防火標準屬于重要的依據，這兩個(gè)依據能夠直接決定防火設計是否與相應的規范標準相符。除此以外，在防火設計方面還必須要減少結構的扭轉，實(shí)行對稱(chēng)布置，進(jìn)而對其穩定性以及剛度做出保障，通常的情況下，設計鋼結構建筑，主要采取H型鋼或者是口型鋼兩種方式。在設計之時(shí)，防火涂料及材料的應用最好在結構的外圍，在防火的同時(shí)，也可以起到保護鋼構件體系中主體結構的作用。

結論：

綜合上述的分析而言，專(zhuān)業(yè)性、便利性、綜合性是鋼結構建筑的主要特征，而想要提升人民群眾的生活質(zhì)量，為其生活、學(xué)習與工作帶來(lái)一定的便利，就必須要合理設計鋼結構建筑，才能夠對鋼結構的整體安全性與穩定性做出保障。同時(shí)，在設計鋼結構建筑期間，設計人員還必須要正視當前存在的主要問(wèn)題，不斷改善并提高自身的設計水平，從而全面提升鋼結構建筑的整體質(zhì)量，為建筑工程、施工單位帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益，促使建筑工程能夠朝著(zhù)現代化、效率化的方向發(fā)展。