1.引言

　　鋼結(jié)構(gòu)擁有著磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，這主要和上文所描述的它獨(dú)特的特征決定的。鋼結(jié)構(gòu)的較輕的自重，良好的延性使得建筑物擁有著良好的抗震性，這是因?yàn)榈卣鹆π?yīng)在建筑質(zhì)量較小的情況下會(huì)變得相應(yīng)小一些，地震效應(yīng)還會(huì)因?yàn)檠有缘牧己眯砸欢ǔ潭壬鲜盏骄彌_。除此之外，在傳統(tǒng)的建造中想要建造較大開(kāi)間就需要較為大跨度和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而如今有了輕質(zhì)高強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)，在創(chuàng)造開(kāi)放式住宅的時(shí)候就更為方便了。

　　2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

　　建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)指的是通過(guò)對(duì)鋼板進(jìn)行焊接、熱軋、冷彎等加工使鋼板形成需要的鋼型。鋼結(jié)構(gòu)可以分為輕鋼、重鋼兩種類(lèi)型，輕鋼自重與占用的面積都比較小，廣泛應(yīng)用于跨度小的建筑項(xiàng)目中；重鋼的自重比輕鋼肯定要重，但與鋼筋混凝土比，優(yōu)勢(shì)還是很明顯的，廣泛應(yīng)用于跨度較大的建筑物中[1]。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成之一就是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括將設(shè)計(jì)規(guī)劃：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)藍(lán)圖變成實(shí)體：鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的整個(gè)演變過(guò)程。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面影響著建筑物的整體質(zhì)量，進(jìn)而影響建筑業(yè)的發(fā)展；另一方面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還影響著現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展，所以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

　　3.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

　　設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在開(kāi)著工作之前，要求項(xiàng)目主辦方的負(fù)責(zé)人上傳響應(yīng)的質(zhì)量證書(shū)，通過(guò)向承包單位提供的鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)的職業(yè)工作資質(zhì)證明，來(lái)保證工作開(kāi)展的規(guī)范性。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)選擇材料上，要加強(qiáng)安全可靠、滿(mǎn)足使用、經(jīng)濟(jì)可靠的原則意識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在考慮荷載性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、連接方法及工作環(huán)境的因素下，進(jìn)行大膽發(fā)揮。對(duì)于材料不可避免的缺陷，要盡可能放大其優(yōu)點(diǎn)，去減少其缺陷，如對(duì)于強(qiáng)度低的初彎曲較大的桿件，應(yīng)盡量避免長(zhǎng)細(xì)比過(guò)長(zhǎng)，提高施工精度等。對(duì)于材料的缺陷，如焊接的影響，焊接的殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度且對(duì)疲勞強(qiáng)度有不利的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)要合理布置焊接的位置，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)暮缚p尺寸，焊縫不宜過(guò)分集中，應(yīng)盡量避免三向焊接相交，還應(yīng)考慮鋼板的分層問(wèn)題[2]。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的特點(diǎn)和要求，要考慮合理的方案，應(yīng)具有相應(yīng)的可行性和安全性，避免給施工人員造成不必要的麻煩，如標(biāo)注要清晰，都要符合相應(yīng)的基本設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　4.實(shí)例分析建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

　　某工業(yè)園廠房鋼結(jié)構(gòu)工程為熱處理車(chē)間、機(jī)加工車(chē)間2個(gè)單體，長(zhǎng)382m，寬153m，總建筑面積約6萬(wàn)m2。熱處理車(chē)間為單脊單坡，跨度29.5m+28.5m，邊柱柱頂高11.8m，柱距以7m為主，長(zhǎng)138m，寬58m。機(jī)加工車(chē)間為雙脊四坡，跨度12m+6×21m=138m，邊柱柱頂高8.2m，柱距以7.5m為主，長(zhǎng)304.5m，寬138m。屋面采用雙層彩板+保溫棉；墻體為雙層彩板+保溫棉。屋面檁條采用Z型連續(xù)型式，墻面檁條采用C型型式，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　4.1廠房結(jié)構(gòu)布置是結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

　　根據(jù)該工程特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多種結(jié)構(gòu)體系比較、計(jì)算、分析，得出結(jié)論如下：①熱處理車(chē)間采用門(mén)式剛架體系，邊柱柱腳采用剛接，中柱柱腳采用鉸接。屋面支撐采用4道橫向支撐，保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用；邊柱采用4道交叉支撐，中柱采用4道門(mén)式支撐，保證廠房的縱向剛度。②機(jī)加工車(chē)間采用橫向門(mén)式剛架+縱向剛架體系，縱橫柱腳均采用鉸接，橫向剛架中柱上端除M軸為剛接外，其余均采用鉸接。32、32a軸線處設(shè)有伸縮縫，滿(mǎn)足規(guī)范對(duì)縱向溫度區(qū)段的要求。屋面支撐采用9道橫向支撐，4道縱向支撐，保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用。③由于該工程采用壓型鋼板等輕型材料，故門(mén)剛的屋面柔性很大而剛性很差，不具有剛性屋面的性質(zhì)。該工程工藝不允許在縱向設(shè)置柱間支撐，其縱向按平面框架設(shè)計(jì)。④剛架間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān)，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，隨著柱距的增大，剛架的用鋼量是逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后，剛架用鋼量隨著柱距增大而下降的幅度趨于平緩，而其他構(gòu)件如檁條、墻梁的用鋼量卻逐步上升[3]。該工程跨度為21～29.5m，采用7～7.5m柱距較為合理。

　　4.2鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　機(jī)加工車(chē)間由于考慮橫向門(mén)式鋼架搖擺柱不宜多于3個(gè)，故M軸中柱上端與鋼梁考慮為剛接節(jié)點(diǎn)，鋼柱截面形式考慮為十字柱。該十字柱不僅要驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，還要滿(mǎn)足焊接工藝的要求。因?yàn)槭种谱魇怯晒ぷ中?/span>+2個(gè)T字形截面組成，T形截面需要手工焊接，若手工焊接的操作空間過(guò)小，則影響焊接質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)與車(chē)間員工充分溝通后，*終確定十字柱的截面為十450×320。為了滿(mǎn)足考慮廠房的工藝要求，提高廠房的使用空間，橫向門(mén)式剛架與縱向剛架連接節(jié)點(diǎn)采用平接，而非橫向門(mén)式剛架架在縱向剛架上。在計(jì)算縱向剛架時(shí)，托梁拼接位置影響計(jì)算結(jié)果，經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，計(jì)算模型中不能考慮拼接節(jié)點(diǎn)，否則計(jì)算結(jié)果中平面外穩(wěn)定應(yīng)力不準(zhǔn)確。在施工圖時(shí)，再根據(jù)安裝方向，運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行托梁拼接位置的設(shè)計(jì)。

　　4.3柱間支撐設(shè)計(jì)

　　柱間支撐所在跨的基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土壓梁，以加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度，抵抗水平地震作用。為了提高廠房縱向剛度，經(jīng)計(jì)算：邊柱均采用十字交叉角鋼支撐，熱處理車(chē)間中柱采用門(mén)式角鋼支撐；機(jī)加工車(chē)間中柱采用縱向剛架傳遞廠房縱向力，并對(duì)邊柱柱間支撐加強(qiáng)。

　　4.4梁柱連接節(jié)點(diǎn)

　　門(mén)式剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱。當(dāng)豎向荷載起控制作用時(shí)，將端板橫放可減少節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)剪力，同時(shí)充分利用柱的壓力對(duì)節(jié)點(diǎn)受力的有力作用。如果節(jié)點(diǎn)彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長(zhǎng)抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節(jié)點(diǎn)受力合理，承載力高于平齊式節(jié)點(diǎn)，因此應(yīng)盡量采取外伸式端板連接，同時(shí)應(yīng)在結(jié)點(diǎn)板外伸部分設(shè)置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓受力均勻，接近一致，提高節(jié)點(diǎn)的抗剪能力，有效減少節(jié)點(diǎn)板的變形。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　隨著鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)工程師對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)也逐漸豐富，但在當(dāng)今復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)規(guī)范條文有更充分的理解，切不可盲目追求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，犧牲結(jié)構(gòu)*基本的穩(wěn)定性要求。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，已成為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)既有“強(qiáng)大的”一面，也有“脆弱的”一面，只有保證了結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性，才能盡可能避免因失穩(wěn)引起的重大工程事故。