钢结构的优点及钢结构设计思路

    王好强 安鸿彬

    摘 要：随着我国社会经济水平的不断提升，城市建筑工程的发展规模也在不断扩大。在进行工程建设的时候，钢结构是建筑的重要组成部分，同时也是主要结构，其具备较为理想的稳定性，在我国住宅建筑中有广泛的应用。钢结构设计品质会直接影响到建筑物的综合质量。基于此，本文尝试对钢结构的优点以及钢结构设计思路进行了分析。

    关键词：钢结构;优势分析;设计

    文章编号：2095-4085（2020）05-0029-02

    与西方发达国家相比较，钢结构技术在我国发展较晚，改革开放以后我国才开始正式将钢结构在建筑工程中进行应用。随着我国社会经济的发展，钢结构在我国建筑行业中的应用也变得越来越普遍，并且取得了较为理想的应用效果。钢结构的开发以及设计安装使得建筑物的稳定性得到了很大的提升，尤其是在住宅建筑中进行应用之后，使得外围护墙以及内隔墙体、楼板体系的质量得到了很大提升。

    1 钢结构优点分析

    1.1 钢结构材料强度高、韧性好

    对于钢结构来说，将其与传统的建筑施工中受力结构进行比较，可以发现，由于钢材的强度以及韧性要优于传统的混凝土以及木材等材料，因此，钢结构特别适合应用到一些体积大、跨度大以及载重大的住宅建筑当中。韧性好是钢材最为突出的优势，在住宅建筑中运用钢结构不会出现建筑因为承载过大而变形的情况[1]。同时，钢材自身还具备较为理想的抗震性能，可以应用在多种建筑工程的建设施工当中。

    1.2 钢结构施工周期短

    对于钢结构来说，其整体结构并不复杂，再加上所应用的材料具有单一化的特点，因此具备施工方便的优势。对于传统的混凝土结构或者木材结构来说，往往所需要的材料具有多样化的特点，这也为施工操作带来了一定难度。而对于钢结构来说，其构件精度高，只需要应用简单的螺丝以及螺母就能实现对钢结构的安装，还可以在地面上对钢结构进行组装，当组装完成之后再将钢结构应用到建筑施工当中，这样一来也使得施工效率有了很大的提升。此外，由于钢结构在建筑工程中进行应用的時候并不会涉及到焊接操作，这也使得钢结构的改装变得更加方便，同时也方便了房屋拆迁工作的进行[2]。

    1.3 钢结构重量轻

    将钢材与传统的混凝土施工材料进行比较，可以看出钢材虽然比混凝土材料等建筑材料的密度大、稳定性强，但是却比这些材料的质量轻很多，主要是由于钢材料的强度与密度之比要比混凝土大很多，这也就使得同样重量的钢结构要比混凝土结构承载能力强很多。此外，由于钢结构的质量较轻，因此在对其进行运输的时候也更加方便。但是钢结构也存在一定的缺点，主要体现在抗腐蚀性以及耐火性较差，再加上钢结构的成本费用以及后期结构维护费用较高。

    2 钢结构设计原则

    2.1 稳定性原则

    在展开建筑钢结构设计的时候，要注意严格遵守设计原则，钢结构的设计工作应该根据工程的实际情况来展开，如果设计理念与本次项目施工建设理念不符合势必会导致住宅建筑的综合质量受到影响。对于钢结构来说，在施工过程中进行应用的时候应该注意遵守稳定性原则，目前，大多数的钢结构设计都是在平面体系上完成的，在进行框架设计的时候也是如此[3]。因此，要保证平面结构设计的时候不要出现平面失稳的情况，要注意对平面结构进行合理布置，从而提升钢结构的综合稳定性。

    2.2 一致性原则

    在展开钢结构设计的时候，要保证设计结构与构件之间的稳定性相一致，在展开结构计算的时候，要注意将其与钢结构的构造设计相符合。要将传递弯矩与不传递弯矩的节点进行连接，这样可以使钢结构的刚度以及柔韧性得到保证，也更加方便对钢结构进行应用。钢结构的设计师在展开设计工作的时候，应该注意将框架节点的杆架偏心距离进行准确控制，这是设计过程中不可忽略的重要问题。但是很多时候在涉及到钢结构稳定性问题的时候，需要钢结构的设计人员对工程建设的实际情况充分考虑，从而对钢结构的强度进行灵活设置。

    3 钢结构设计中应该重点注意的问题

    在展开钢结构设计的时候，有很多设计要点需要重点注意，这样才能够保证最终钢结构的稳定性，从而使得建筑的综合品质得到保证。钢结构的设计工作应用特别注意以下几点。首先，建筑施工中应用的钢结构有低层和多层之分。对于低层来说，通常不会超过3层，主要是运用在别墅或者低层住宅楼中。多层一般会用在公寓的建设施工中，当高度超过9层的时候，要注意对钢结构进行加固处理，通常情况下不建议钢结构建筑物的高度超过12层，否则很可能会对建筑物的综合稳定性产生一定影响。其次，钢结构的抗震性能与结构的布置规则性有直接关系。对于住宅建筑来说，在展开钢结构设计工作的时候，要注意对其抗震性能进行保证，这就需要对钢结构进行均匀布置。弹性设计是钢结构设计中的重要组成部分，想要保证钢结构的弹性设计综合品质，在展开设计工作的时候要注意对弹塑性层间的位移进行准确计算，从而使结构布置符合工程建设的实际需求。最后，在进行钢结构平面设计的时候，要尽量保证结构的规则性以及对称性，这样可以使钢结构的受力更加均匀。如果钢结构的平面形状不规则，例如出现了L形或者F形，很容易导致钢结构的综合稳定性受到影响。尤其是对于支撑剪力墙结构来说，一旦出现不对称或者结构不均匀的情况，很容易导致剪力墙的结构发生偏移。一般情况下，如果楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的1.2倍，则视为平面结构不规则，要及时对其进行调整。

    4 结 语

    总而言之，将钢结构应用到我国房屋建筑建设当中，可以使建筑物的稳定性得到有效提升，符合现阶段我国建筑工程行业的发展需求，适合在城市建设中进行应用。随着我国相关政策的不断出台，使得钢结构住宅获得了更加广阔的发展空间。

    参考文献：

    [1]郑志章.钢结构的优点及建筑钢结构设计思路分析[J].城市地理，2018，20（4）：169-170.

    [2]马琳琳.关于多层钢结构工业厂房设计要点的探究[J].建筑工程技术与设计，2016，27（7）：458-458.

    [3]李徐，刘荣承.钢结构的优点及建筑钢结构的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（31）：848.