刍议现代钢结构建筑设计

摘要：与日前建筑领域普遍采用的钢筋混凝土结构相比，钢结构建筑具有强度高、工程造价低、环保等优点，从重大工程、标致性建筑使用钢结构到钢结构普遍使用，呈现出了从未有过的兴旺景象。本文对现代钢结构建筑设计进行研究。

关键词：现代；钢结构建筑；设计

中图分类号：TU391文献标识码： A

前言

随着科学技术的不断发展，现代化的建筑当中钢结构的使用量不断增加，并且应用的范围也不断拓宽。以钢结构为主的设计空间形式是当前时展的潮流，并且与传统的砌体设计、钢筋混凝土设计以及木结构设计相比都有着较大的差别。总的来讲，钢结构对于现代化的建筑设计有着至关重要的影响，应当加强设计的水准和效益，加强对设计的分析，以确保整个设计的水准。

一、钢结构建筑的基本特点

1、轻质高强

轻钢结构住宅具有强度高、质量轻的优点，一般可减轻建筑物的自重大约1/3，设计师认为，要达到建筑造型与结构形式协调统一、完美结合，寻求最合理的结构体系，应进行多力案比选结构用钢量最省的结构力案并不一定是最经济的力案，应综合考虑结构形式、施工工艺、外部条件等因素，进行综合造价比较另一方面，由于轻钢结构的轻质高强，相同重量的建筑物，轻钢结构构件截面小，使用净高大，可节约建筑高度，轻钢结构的层数比混凝土就多，作为自建房，既增加了建筑而积，又带来了良好的经济效益。

2、轻钢结构建筑节能环保

轻钢结构建筑主体为钢构件，墙体材料为保温隔热轻质板材，超轻钢房屋墙体不受温度或湿度变化的影响，保留在室内的热能和空调系统效用越多，在能源消耗账单上节省的金钱也就越多所有材料均为环保型，所用的钢材以后可以循环使用不但能够满足对节能的要求，而且是一种绿色环保的符合可持续发展要求的循环建筑体在我国这样一个人口多，能源消耗量大的国家，推广应用轻钢结构建筑将是自建房最终的选择

3、平面布置灵活、有效使用面积增大

采用轻钢结构，在截面不至太大的前提可以实现大跨度，这使得建筑功能具有很强的灵活性，可以根据住户的需要灵活布置，有利于满足现代居家的需求，而且采用轻钢结构，梁柱截面较小，同时增加了自建房的使用面积。

4、造价低廉并且施工进度快是现代化钢结构建筑的基本特征

钢结构进行设计与施工，安装过程非常的方便快捷，而采用大规模的生产加工工艺与先进技术，还可以使得钢结构的安装造价进一步降低，使得施工企业以及建筑开发商可以获取更大的经济利润。而钢结构在通常的情况之下不会受到施工季节因素和外界环境因素的影响，整个流程可以迅速的开展，而通常在施工设计合同签订的几个月之内，整个建筑的安装工作就可以顺利完成，施工工期仅仅是钢筋混凝土施工工期的一半。

5、抗震性能优越

相比传统的住宅结构，轻钢结构住宅结构属于柔性结构，自重较轻，因此，如果在地质条件相对不稳定的地区来进行自建房，在相同设防烈度、相同场地的建筑物承受的地震力较小，带来的地震灾害相应减弱，在地震区应用轻钢结构住宅将减少人员伤亡和财损失，具有可观的综合效益可靠的连接和钢材的强度特性使其对地震和飓风具有天生的抵御作用，钢材的高韧性使其成为地震防御设计中的首选建筑材料。

6、美观性有优势

采用钢结构设计的现代化建筑在外形的美观性方面也有着突出的优势。采用钢结构设计的建筑，可以使用螺栓等来进行固件和构件之间的连接，所以更加方便进行拆散以及转移等工作，移动性较强。另外，钢结构的设计类型还可以有更多的外形变化形式，在整体建筑的美感和艺术性方面优势明显，与传统的钢筋混凝土房屋建筑相比，在变化性方面有着较大的提升，避免整个建筑的形式过于呆板，所以，在造型和艺术设计方面也可以使得设计人员充分的发挥出想象力，设计出更加美观和多变的造型。

二、钢结构建筑设计分析

1、钢结构选型和结构布置

首先，应当合理的判断整个建筑的结构能否采用钢材料。应当结合建筑的设计类型和建筑的规模、使用功能等来加以分析，另外，还应当分析建筑的荷载情况、建筑层数、建筑的高度、跨度和振动等等。另外一个方面，在现代化钢结构建筑设计之中还应当加强建筑的选型和结构方面的布置，当前概念化的设计在整个钢结构的工作当中有着巨大的价值和意义，尤其在针对建筑的选型阶段和结构布置阶段，其重要性更加明显，对于一些尚未确定的设计规范和设计的准则，应当加强对钢结构力学和破坏机理的分析，并且结合建筑的整体结构性能、抗震设计的指标和设计的经验等来加以判断。从整体的角度着手，对局部进行研究，进而确保整个建筑的平面布置和选型可以满足基本要求。另外，通过概念性的设计理念可以在设计的早期快速的、有效的、精准的确定出基本的设计思路，对不同的设计模型进行比较，保障了后续工作的顺畅。

2、柱网布置应满足规则性要求

多层钢结构住宅的结构大多采用框架结构体系，不适宜轴线错开较多，形心和质心距离较大和易于产生较大扭转的住宅平面，柱网布置应满足规则性要求，宜以住宅单元或套型为单位实现模块化，以模块的平接、错接、对称接、凹凸接等多种拼接适应总平面布置的变化。

3、建筑平面应按模数规定布置

建筑功能的多样性要求房间的开间、面宽均有较大的变化，反映到结构构件上，会带来结构构件如梁、柱的用料、断面尺寸、大小等的不同。与传统砌体结构建筑不同，钢构件不能在现场自由加工、任意增加其长短，同时钢节点所用的连接件的用料、尺寸变化也比较多样，这增加了工厂加工制作的难度，而且提高了制作成本，同时也给现场施工带来困难，不利于施工速度的提高。因此，在钢结构建筑的设计中既要考虑到房屋功能方面的要求，又要考虑到钢结构的施工、加工方面的要求，使钢结构住宅设计向模数化、体系化的方向发展。对房 间 跨度进行模数规定，有利于钢结构计算，同时有利于结构构件的模数化以及连接节点的标准化，因而最终有利于钢结构建筑的生产与施工。

4、平面布置的灵活性

由于钢结构具有强度高、可以实现大开间、高净空的特点，因而在住宅设计时可以将传统砖混结构住宅的很多承重墙改为轻质隔墙。由于隔墙的轻质化和可拆改化，居住空间的大小可以灵活布置，能够最大限度地满足住户对住宅的功能和设备的高品位的需求。除了楼梯间、厨房、卫浴等部分的功能确定之外，住宅中的其他部分均可由轻质隔墙来完成分区，在有限的不变体限定下，可以创造出无限的自由户型，满足了人们对住宅多样化功能的需要。

5、钢结构设计要注意的方面

现在，在实际设计中，钢结构分析一般采用线弹性分析，部分也考虑钢材的弹塑性能和几何非线性分析，这有利于对钢结构进行更加精确的分析，构件的设计首先是材料的选择,比较常用的是Q235和Q345,通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。从经济角度考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面，当强度起控制作用时，可选择Q345，稳定控制时宜使用Q235构件设计时，用弹塑性的方法来验算构件截面是现行规范中最常用的，随着计算机技术的进步，一些设计软件可通过在给定截面库中选择加大一级的方法，将原本验算时不通过的构件进行自动重新分析验算，直到通过为止。

结束语

钢结构作为建筑设计中的一种常见形式，应用比较广泛。进行钢结构建筑设计的分析，有利于提高建筑设计的质量水平，促进建筑事业的发展与进步，具有积极作用和意义。

参考文献

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