建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝研究

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性高的特點(diǎn)，因此在一些高層建筑和交通能源工程中運(yùn)用較廣，尤其是在跨度較大的空間結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)占至關(guān)重要的作用。在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝工序、技術(shù)水平對工程質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。本文簡要分析了鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并對其設(shè)計(jì)與安裝工序進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)與安裝；高層建筑

建筑鋼結(jié)構(gòu)體系多種多樣，根據(jù)建筑用途、建筑高度、建設(shè)場地防震條件的不同，在設(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體系也不同。有框架結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等。但所有的建筑鋼結(jié)構(gòu)體系在工程開展時(shí)都需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)及安裝，從而保證工程的順利進(jìn)行及工程質(zhì)量的優(yōu)異。

1、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要遵循鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，以國家制定的關(guān)于建筑工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求為設(shè)計(jì)指導(dǎo)。很多建筑工程為節(jié)約自身經(jīng)濟(jì)成本，在設(shè)計(jì)過程中擅自減少工程材料用量，這種行為不但違反了國家的建筑法律，同時(shí)還會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的承重能力，一旦受到強(qiáng)烈震動(dòng)就會(huì)很容易造成建筑結(jié)構(gòu)坍塌。因此在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵循以下原則。第一，在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分結(jié)合建筑的使用功能及建設(shè)性質(zhì)等因素，考慮建筑的持久性和承受強(qiáng)度等，在此基礎(chǔ)上建設(shè)具有穩(wěn)定性的建筑鋼結(jié)構(gòu)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)嚴(yán)格把控建筑物質(zhì)量，在滿足鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求的前提下，可適當(dāng)減少鋼材料的用量，減低鋼結(jié)構(gòu)重量。在滿足以上兩個(gè)原則的基礎(chǔ)上可適當(dāng)考慮鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)部問題，可使設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)者對設(shè)計(jì)美感的要求。第二，注重鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程，在設(shè)計(jì)前首先需要結(jié)合各方面綜合因素，在設(shè)計(jì)之前做好功課，從而設(shè)計(jì)出鋼結(jié)構(gòu)的最佳方案。在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)的縱向系統(tǒng)和橫向系統(tǒng)。建筑工程的整體是鋼結(jié)構(gòu)的橫向系統(tǒng)的主要影響因素，因此在進(jìn)行橫向系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮鋼材的剛度。而對鋼結(jié)構(gòu)的縱向系統(tǒng)設(shè)計(jì)影響的因素較較多，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要將所有因素都充分考慮進(jìn)去，如，工程難度、鋼結(jié)構(gòu)所承受力度等。

2、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1構(gòu)件設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)首先需要注意的是鋼材的型號，民用建筑在設(shè)計(jì)時(shí)多采用型號為Q234、Q345的鋼材，為了方便管理一般我們使用相同型號的鋼材來進(jìn)行設(shè)計(jì)。有時(shí)為了保證結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，我們可以使用強(qiáng)度不同的鋼材作為組合截面。整個(gè)設(shè)計(jì)過程嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定來開展。在驗(yàn)算時(shí)多使用彈塑性措施來進(jìn)行，現(xiàn)今很多相關(guān)驗(yàn)算軟件會(huì)在截面驗(yàn)算后提供相應(yīng)的處理功能，如此減少工作人員的工作量。

2.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)也是建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要部分，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提前預(yù)測，避免節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)形式和節(jié)點(diǎn)連接形式的不同。鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)可分為鉸接、剛接和半剛接，再具體的設(shè)計(jì)中我們需要以轉(zhuǎn)動(dòng)剛性為依據(jù)，設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)連接形式，通常情況下，在鋼性連接時(shí)會(huì)在連接夾角處產(chǎn)生明顯的變形問題。半剛性的形式目前仍處于研究階段[1]。

2.3鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，所涉及的工作內(nèi)容較多，包括焊接設(shè)計(jì)、連接板設(shè)計(jì)等。在焊接的過程中首先確保焊接條型號與鋼材的材質(zhì)相吻合，保證焊接過程嚴(yán)格按照工程的相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行操作。Q235鋼材通常選用E43de焊條、Q345鋼材選用E50的焊條。其次，在焊接的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不能隨意更改焊寬度，且保證焊接重心盡量靠近構(gòu)件連接的重心。焊縫一般有平焊縫、角焊縫、單面、雙面等幾種形式的焊縫。在設(shè)計(jì)時(shí)不同種類的焊縫有不同的設(shè)計(jì)形式，設(shè)計(jì)需要根據(jù)焊縫的構(gòu)造來進(jìn)行設(shè)計(jì)。栓接設(shè)計(jì)也要根據(jù)結(jié)構(gòu)連接要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在建設(shè)現(xiàn)代居民建筑時(shí)，較少使用鉚接方式，一般對高強(qiáng)螺栓的采用率較高，是目前應(yīng)用最廣泛的一種方式。高強(qiáng)螺栓的具體選用規(guī)格，需結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)所需的承重情況來進(jìn)行計(jì)算。在設(shè)計(jì)是我們盡量避免選用規(guī)格較大的螺栓，因?yàn)槠湟?guī)格越大穩(wěn)定性越差。

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及安裝

3.1鋼柱的制作及安裝

對于超高建筑其建筑的構(gòu)件必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)加工生產(chǎn)。例如，超高建筑的設(shè)計(jì)一般都是采用8-12節(jié)的構(gòu)件。在具體的鋼柱制作過程中，第一，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮鋼柱在承受大量豎向荷載時(shí)，導(dǎo)致鋼柱的受重變形及焊縫的收縮變形的情況。因此設(shè)計(jì)下的鋼柱長短和下料長度并不一致，其中存在一定的誤差，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中需要注意這一點(diǎn)[2]。第二，將所有的鋼柱按照生產(chǎn)要求標(biāo)注序號，不能隨意調(diào)換兩節(jié)鋼柱的位置，即使兩節(jié)鋼柱截面完全一致，要保證在安裝過程中安裝順序正確。第三，在矩形鋼柱、方形鋼柱內(nèi)焊接勁板時(shí)，必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的焊接技藝的要求。第四，控制鋼柱的高度主要采用以下方式，可通過相對標(biāo)準(zhǔn)高度來進(jìn)行制作安裝，但要保證誤差控制在3毫米以下，不需要考慮鋼柱在大力承重下的鋼柱變形和焊縫的收縮變形情況。

3.2樓蓋的安裝

由于高層建筑的屋蓋和樓板的平面剛性較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)我們一般采用筒體與豎向鋼柱構(gòu)成的平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)或者是剪力墻與豎向鋼柱構(gòu)成，如此可有效調(diào)節(jié)鋼柱的變形。在高層建筑建設(shè)中屋蓋及樓板的是重要部分。在具體的設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)屋蓋及樓板的建設(shè)一般采用軋制壓型鋼板澆鋼筋混凝土的形式制成。厚度控制在150毫米以上，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中并沒有充分考慮到結(jié)構(gòu)與鋼梁的相互作用， 在增加了用鋼量的同時(shí)還有一定的安全隱患。

3.3框架梁的制作與安裝

框架梁設(shè)計(jì)一般選用H型鋼，鋼柱和框架梁之間采用剛性連接的方式，在鋼架梁的上下邊緣處及鋼柱之間需要設(shè)置橫向的加勁肋。在框架梁安裝時(shí)，為了使鋼柱和框架梁節(jié)點(diǎn)之間保證較好的延展性，在確定樓層高度和連接的可靠的基礎(chǔ)上，在框架梁處設(shè)置懸臂梁[3]。

結(jié)語：

鋼結(jié)構(gòu)是目前建筑工程施工中應(yīng)用最廣的材料，其具有明顯的優(yōu)勢。從目前的建筑施工中可以發(fā)現(xiàn)，相關(guān)單位在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安裝過程中都存在一定的問題，對建筑的施工質(zhì)量造成了影響。因此，施工單位應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝給予高度重視，且具體的設(shè)計(jì)安裝工作能夠保證按照相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行，使其能夠滿足建筑的工程的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張世君.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝研究[J].綠色環(huán)保建材，2018（11）：68+70.

[2]劉麗輝，龐國璐.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝研究[J].江西建材，2017（07）：30+34.

[3]陳奇.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝工藝技術(shù)[J].民營科技，2015（11）：182.

作者簡介：

宋有紅，萊鋼集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山東萊蕪。