浅谈建筑钢结构设计及安装

　　摘要: 近些年，随着我国经济和科学技术的飞速发展，各行各业都已经取得了较大的进步，就建筑行业来说，也发生了较大的变化，不再使用自重较大、柱子占建筑面积过大的钢筋混凝土结构，取而代之的是钢结构。钢结构在国外的发展和使用已经有110多年的历史了，目前我国大多数的建筑结构也广泛使用了钢结构，钢结构建筑技术已趋于成熟，质量较稳定。本文主要对建筑钢结构的设计及安装进行了深入的探讨，为以后建筑钢结构设计和安装指明了正确的方向。

　　关键词: 建筑;钢结构;设计;安装

　　Abstract: in recent years, along with our country economy and the rapid development of science and technology, all walks of life have made a great progress, the architectural industry, it has also had the bigger change, no longer use dead weight, their larger of construction area of big steel reinforced concrete structure, instead of steel structure. Steel structures in foreign development and use has a history of over 110 years, at present our country most of the building structure is also widely used steel structure, steel structure building technology has already become more and more mature, quality is stable. This paper focuses on the construction steel structure design and installation thoroughly discussed for later construction steel structure design and installation indicated the correct direction.

　　Keywords: architecture; Steel structure; Design; installation

　　1前言

　　钢结构建筑已经在国内和国外有了较长的发展历史，这也是被建筑师很重视的建筑材料。根据建筑不同的结构、使用功能、抗震防裂度的要求不同，坚持合理、科学、安全、经济为基本的设计原则，使用符合条件的建筑结构体系。建筑结构体系主要包含一下几大类：框架结构、剪力墙结构、筒中筒结构等多种建筑结构体系。

　　2建筑钢结构的设计分析

　　2.1“概念设计”理念

　　“概念设计”是钢结构在整个建筑设计过程中最重要的环节，具有举足轻重的作用，而且设计的最重要阶段为结构选择和布置阶段，所以，建筑企业应该充分认识到钢结构设计的重要性。一个建筑物，如果没有事先的设计等各项准备工作，建筑过程中再准确的计算、再合理、科学的配合都不能成为一个优秀的设计工程。

　　“概念设计”指的是不经过精确的数值计算，对有些问题很难做出准确的规范和分析时，可以依据整体结构和分析结构之间的力学关系、实验现象、工程经验以及相关所学到的设计理念，从建筑结构的整体考虑，确定结构的整体和分体部署以及采取的相应措施。“概念设计”使用概念估算的方法，在建筑方案设计时可以快速、准确的对建筑结构体系的运用进行合理的构思和选择。“概念设计”的方案一般较准确、条理清晰，减少在设计阶段后期出现一些不必要的计算。由此看来，建筑结构的设计者要具备较强的“概念设计”理念，应对不同的高难度的建筑形式，为今后的建筑结构设计减小难度。

　　2.2构件设计

　　构件设计的一个重要问题为建筑材料的选择，一般常用的设计材料为Q345和Q235。一般，主结构采用同一种钢种，这样可以便于管理，如果为了减少成本消耗，在保证质量的前提下，也可以适当选择不同的钢材进行组合使用。为了保证钢材强度，要使用Q345钢材，而为了稳定控制，则需采取Q235钢材。随着我国经济的快速发展，钢材的产量连年增加，而价格却在降低，房屋建筑使用钢结构越来越多，不仅在大项目中使用，在小项目建设中也选用了刚才作为建筑材料。材料多种多样，给建筑设计师带来了更多的设计灵感和方法。

　　2.3结构分析

　　建筑结构在实际设计过程中，采用线弹性分析，在条件允许的范围内，考虑有限元软件、几何非线性、钢材的碳素性能，为建筑结构进行准确的分析提供了可靠保证。不是所有的建筑结构分析都用到软件，常用的结构可以通过调查力学教材来分析内力和变形机理;较简单的结构则需要手算的方式;较复杂的结构需要利用建筑模型进行设计分析。

　　2.4节点设计

　　钢结构的另一个重要设计环节为连接点的设计问题。节点分析要在结构分析之前作出充分的考虑和确定。在钢结构建筑设计过程中，最常见的一种设计问题为最终的设计节点和结构分析模型所使用的结构体系不相同，这是一个很大的误区，必须想尽各种办法来避免。由于传力特性不同，将节点分为多种形式，例如：铰接、刚接和半刚接等。前两种情况很容易进行分析，而且也是常被建筑设计人员所选择使用的。

　　2.5图纸方案制定

　　图纸方案制定包含设计图和施工详图两方面的内容。建筑设计图是厂家制定施工详图的最主要的依据。设计图上应该完整标注设计依据、要求、结构放置、数据、使用材料选择等要求，都应该一一列举出来，以表格的形式出现。这样不仅有利于施工详图的编制，而且更容易让人理解设计意图。

　　施工详图也可以称为“加工图”，设计要求要满足各个车间进行直接制造，如果构件设计单元的要求不一致，需要再单独绘制一个表格，并且还要带有详细的材料表。

　　3建筑钢结构的安装

　　3.1钢柱的安装

　　由于钢柱是决定建筑的层高和总高度的竖向构件，所以，在钢柱的加工过程中要严格执行国家的相关规定标准进行验收。通常情况下，将100米的钢柱分为8—12个构件，在翻样下料时首先要考虑构件之间焊缝的收缩、变形、竖向负载引起的压缩变形等情况。所以，钢柱的翻样下料不等于设计的长度，二者之间有几毫米的差别，即使再小的差别也不能忽略。每一节钢柱都有各自的作用，尽管存在上下两节钢柱的截面积相同也不能调换它们的位置。而且每一节钢柱都要标注不同的编号，以便在使用时容易将其分开，从而保证安装的质量。

　　有些钢柱结构为方形或者矩形，对于这样的钢结构其内部要加上劲板，焊接时要严格遵守相关的法律规定，使用熔嘴电渣焊的方法，禁止在箱板上开孔或者采用槽塞焊方法。

　　控制钢柱的标高有两种方法：第一，根据相对标高制作和安装。钢柱的长度误差不要超过3毫米，不需要考虑构件之间焊缝的收缩、变形、竖向负载引起的压缩变形等影响，而建筑物的总高度达到各节钢柱制作在允许偏差和以及钢柱由于负载产生的压缩变形的总和即为合格。以上钢柱高度的控制适宜用在12层以下和对层高控制不严格的建筑物。第二，根据设计标高制作安装。这样方法适宜12层以上和精度要求高的建筑物上。每一节钢柱尺寸的总和与建筑物设计要求的尺寸保持一致。钢柱在焊接时，由于接头焊缝的收缩、变形、竖向负载引起的压缩变形等产生的影响在计算时要算入钢柱的加工长度中。

　　3.2框架梁的安装

　　对于高层和超高层的建筑物的框架梁结构要使用H型钢材，钢柱和框架梁之间最好使用刚性连接，为了具有较大的支撑力和减少较大变形现象的出现，因此，在钢柱内部和框架梁的边缘都加入加劲肋。厂商制作框架梁时，为了使钢柱和框架梁焊接处的节点能够更好的连接在一起，保证层高准确性，在安装框架梁的地方还要安装悬臂梁。而悬臂梁上下翼的边缘连接点则需要使用衬板全熔透焊接方法。到目前为止，衬板全熔焊接方法使用较为多见，在焊接时要先焊接框架梁的下翼缘，确定好一端点的焊缝后再焊接上翼缘，固定另一个端点。对于腹板在焊接时则要采用贴角焊接的方式和使用高强度的螺栓进行构件之间的连接。高强度的螺栓连接对螺栓的孔的大小要求非常严格。就目前的技术条件来看，制孔常使用多轴数控钻孔和模板钻孔方法，多轴数控钻孔比模板钻孔精度高，所以，在使用时要优先考虑。在使用模板钻孔时，保证高强度螺栓的安装孔和钢结构安装孔的精度，最主要的就是选用的模板要具有准确的精度。

　　3.3楼盖安装

　　高层和超高层的建筑物的屋盖平面刚度很大，是竖向钢柱抗侧力的主要结构部件，更能使钢柱和各个竖向结构在变形协调上起到很好的作用。

　　钢结构建筑物的屋盖常使用钢承混凝土屋盖，其厚度在150毫米以上。现如今，大多数钢结构结构建筑物在设计钢承混凝土屋盖时设计人员没有充分考虑屋盖和钢梁的共同作用。由于设计人员对板底呈现波形的计算没有足够的知识或者认为计算很麻烦，直接按照平板来计算，这样会导致严重的后果，建筑物存在安全隐患而且使钢梁的用钢梁增多了。因此，我们要对钢结构的建筑物楼板进行细致的设计，考虑各种影响因素。

　　4结束语

　　总体说来，我国经济和科学技术的飞速发展，各行各业都已经取得了较大的进步，建筑行业也如此，发生了较大的变化，不再使用自重较大、柱子占建筑面积过大的钢筋混凝土结构，取而代之的是钢结构。目前，我国大多数的建筑结构也广泛使用了钢结构，钢结构建筑技术已逐渐走向成熟，而且质量也较稳定。现如今，钢结构是被建筑师很重视的建筑材料。按照建筑物不同的结构、使用功能等的要求不同，坚持合理、科学、安全、经济为基本的设计原则，使用符合条件的建筑结构体系。重视钢结构的建筑分析和结构安装，才能保证建筑物的质量。

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