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【摘 要】 随着新时期下建筑朝着纵向发展，钢结构建筑可以说是最好的载体，其应用范围不仅仅局限在住宅小区中，还包括了工业厂房以及公共场所等。从整体上来看，建筑钢结构具有良好的外观，较强的抗震性能以及总体成本低等优点。除此之外，建筑中所需的钢结构材料的主要用途之一就是加工制造，并在工地现场完成拼装工作，最终实现了施工效率的大幅度提升。但是现今建筑钢结构存在一些设计方面的问题制约了其在结构领域的发展。
【关键词】 建筑工程；钢结构设计；问题
一、建筑钢结构设计原则
总的来说，建筑钢结构在设计过程中需要遵循的原则主要有两个，即：1）整体原则，过去的钢结构建筑往往都会采用先建筑后结构的方式来完成相关的设计工作，但是建筑钢结构自身会用到一些比较特殊的材料，同时还会借助一些技术性特别强的计算机软件进行模型的综合，所以最终将设计与结构进行了有机的结合，将两者的目标在同一时间内达到。现今，大部分的西方国家的设计公司都严格实施这一理念，但是我国大部分的设计中仍然采用传统的设计理念，使得住房的建筑风格无法满足人们多元化的精神需要；2）优化原则，在这一原则下应尽量选择比较薄的截面，并选择拥有稍强刚度的下截面。与此同时，还应该尽可能地避免选择相关规范中所提出的最小截面。例如，《钢结构设计规范》中明确指出，对于钢结构的受力构件不能选择厚度低于4mm的钢板，同时还不能选择厚度低于3mm的钢管；用于钢结构屋架中的角钢构件，在螺栓连接方式下应注意螺栓开孔对截面削弱造成的最小边距的影响等问题。
二、建筑钢结构的设计理论
（一）结构布置的依据
在设计钢结构的时候，要做到全面考虑，综合各个因素，在考虑经济因素的前提下，充分利用钢结构的优势，其中包括大柱网、大开间、易改变等因素。当然同时也要做到具体问题具体分析，全面地看问题。在钢结构的布局上，要整合其体系特点、承重力情况以及结构的性质等因素全面分析。通常，要是钢结构的刚度适合、模型清晰，要避免大荷载和承重的面积，最好以最短的距离到达基础点。尤其要注意的是，在柱间抗侧支撑的分布上要做到均衡，以最靠近风震的作用线为好，不然的话，就应该考虑到钢结构的扭转和抗衡的其他防线。比如，在支撑框架结构中每根柱子需承受1/4的总压力。
（二）结构分析和工程判定
现如今，在具体的钢结构实际设计中，对于结构的分析，通常采用线弹性分析法，有时在条件允许的情况下，也会考虑P-△，P-e的分析方法。当下的一些有限元软件可以把几何非线性及钢材的弹塑性能等因素考虑进来，从而为更精确地分析结构创造了有力条件，但是并非所有的结构都适合于软件分析。对于一些比较典型的结构，可以通过查询力学手册之类的工具书，获取相关的内力以及变形。而一些简单的结构就可以通过手算直接进行分析，相对于复杂的结构，就需要运用建模运行程序来进行细致分析，并作出详细的分析报告。最后，我们要根据“工程判定”对各项周期、总剪力、变形特征的指标进行评估，然后决定是否要重新进行分析或者只是对计算结果进行修正。
（三）规范构件设计
我们可以通过截面优化的功能对构件的截面做全面的优化和验算，这样一来，可以节约工程师花费的时间，不过相对于一些繁复的结构，我们的工程师应该做好以下两个方面：
①工程师要做到对构件的截面进行一一检测。因为结构软件在做构件截面的检测时，对于一些相对繁复的截面结构，结构软件在计算的长度上，很多时候做不到规定的要求。
②关于结构软件的优化功能，在截面的设计上很难做到对结构的刚度和强度同时进行细分。一旦遇到因为结构的刚度不够而造成变形时，应该考虑到板结的厚度，加大截面的厚度和高度，同时节约成本。
（四）节点的设计
针对节点的设计尤为关键，它是钢结构设计内容的重要环节。一般情况下主要采取等强设计和实际受力这两种惯用的技法，设计的主要板块有焊接、栓接、梁接板和梁腹板等。在设计节点的时候，要时刻注意到安装螺栓、现场焊接工程的设计空间和构件的安装工序，这样一来可避免突发状况。同时还要设计图中的难易程度，在保障质量安全和设计理念的前提下，使用最简易的施工方案，这样一来可以降低施工中的难度。
三、钢结构设计中应注意的问题
（一）防腐问题
防腐蚀建筑中需要着重注意的问题，引起腐蚀的因素有很多，但主要是环境、设计和控制的原因。在适度比较大的环境下，刚才被长期暴漏在外，很容易产生钢材腐蚀现象，环境中所存在的酸、盐离等一些化学成分会加速钢材的腐蚀；在进行钢结构设计时，要在钢架和墙体之间留有一定距离，这样对建筑进行维护比较方便；控制原因指的是在工程实施的时候对施工质量的控制，例如涂料质量的不合格或者厚度不够也会造成钢材腐蚀。
（二）防火问题
钢结构的钢材虽然属于非燃烧材料，但是因为钢材料在高温下的膨胀系数很高，会造成钢材的变形，而且钢材具有良好的导热性，会导致火势的蔓延。部分钢材在600度高温的时候，钢材的全部强度基本丧失，在火灾中变得很脆弱。而高层建筑的火源比较多，很容易造成火灾，一般来说，高层建筑的火灾比较难控制。所以，高层建筑钢结构的抗火设计也显得非常重要。目前我国的高层建筑钢结构的抗火能力设计比较低，不能考虑到高温下，钢材的变形以及应力影响，也没有考虑各种构件间相互作用的影响。总的來说抗火设计还是基于构件层次的，构件的耐火极限要求也是基于建筑防火设计规范的要求确定的。因此有必要基于建筑物的整体安全目标确定钢结构的抗火设计要求，对钢结构进行基于性能目标要求的抗火设计。
（三）隔音问题
有一些建筑对隔音有特殊的要求，尤其是类似于音乐厅这类的建筑，在建造的时候会增加顶棚反射板的数量，反射板能够把声音反射到听众的双耳中，但是还需要侧棚的发射才能达到立体环绕的效果。利用顶棚和侧棚反射板来反射声音这一现象，建筑中也可以采用其它材料反射板来吸收声音，这样很好的解决了音质问题和控制了噪音现象。 （四）保温问题
影响建筑温度因素主要是外部环境对钢建筑的热辐射，而影响热辐射达到室内热量的因素有俩个。热辐射通过窗户进入到室内，热量被室内的物质所吸收，提升了室内温度；热辐射没有进入到室内之间被建筑外层的材料结构吸收，虽然其中部分热量会通过外部的维护结构传入到室内，但是相比热辐射直接辐射到窗内的热量较少。钢结构的厂房的保温设置非常重要，厂房是人们长期工作和生活的地方，要保证温度适合。常用的保温设置在屋面和墙壁彩钢板之间添加保温岩棉；使用中空玻璃进行保温，中空玻璃可以达到与外界隔绝的功能也能够减少噪音的传入，保温上也有很好的效果。
四、钢结构设计的建筑优势
环保是现在经济发展的主题，在建筑中也要求设计绿色环保建筑，钢结构的出现解决了建筑中节能环保的问题。钢结构的优点很多，健康、节能、环保、抗震而且耐用，已经成为我国建筑中常用的结构，也是以后住宅建筑发展的方向。钢结构的情况，就目前看来，已经凭借其用度广泛、优势明显的特点被大量的应用在了单层工业厂房、多层工业厂房、公司办公楼、甚至建筑中。其优势在于：
（一）钢材材质优异
钢材材质优异也是被用于在建筑中的一个原因，钢材的材质符合力学计算的假定，在一定的压力幅度下钢材本身的弹性能够缓解压力，钢材的内部组织和标准质量与相同性质的材料都比较接近，密度虽然大但是结构轻，能够很好的维持建筑结构。
（二）抗震性能良好
钢结构的材料的优点还有强度比柔性结构高、自重较轻、可塑造性好等，其结构是在一般的情况下都不会因为超载的原因造成突然断裂，韧性较好而且适应动力荷载的能力较强，优越的抗震性使钢结构的特点更加突出，谨记汶川大地震的惨痛教训，提倡建造安全可靠的轻钢结构材料的住宅。
（三）施工的周期较短
钢结构的所有组成部分及其构件均可以在工厂制作现场进行拼接安装，这是其最大的优点。对于一些规模较小的厂房只要45到60天就可以拼接完成，制造简明的钢结构，所需的施工周期也相对较短，有利于机械化的操作。
（四）综合经济效益高
第一，因为施工的周期短，完成后能提前投入使用，这样就可以尽快的获取经济效益；另外，其中的彩色钢板，色彩艳丽、华丽美观，为周围的环境添加了一份动态美；第三，由于建筑物的自身重量较轻，因此可以降低基础的造价，从而节省了开销；第四，据目前我国市场价格的情况，钢结构的造价已经渐渐低于钢筋混凝土的结构，所以厂房建设的的范围及跨度越大，受益程度越大，这也是其优势所在。
结语：
尽管钢结构在建筑施工中被广泛的应用，然而，由于在设计与施工中有些问题仍需重视。只有在钢结构设计中消除那些存在的隐患，才能整体上提高钢结构的工程质量。解决钢结构设计中遇到的难题，坚持国家对建筑业材质要求的可持续发展战略，提高城市化建筑水平，起到了积极的促进作用。
参考文献：
[1]王爱华.关于钢结构设计中应注意的几个问题[J].现代经济信息，2013，05：272.
[2]周世斌.高層建筑钢结构设计中应注意的问题分析[J].中国建筑金属结构，2013，08：3.
[3]邱明.关于建筑结构设计应注意的问题分析[J].城市建筑，2013，14：57.
[4]王萌.钢结构设计中应注意的几点问题[J].江西建材，2009，02：63-65.
【关键词】 建筑工程；钢结构设计；问题
一、建筑钢结构设计原则
总的来说，建筑钢结构在设计过程中需要遵循的原则主要有两个，即：1）整体原则，过去的钢结构建筑往往都会采用先建筑后结构的方式来完成相关的设计工作，但是建筑钢结构自身会用到一些比较特殊的材料，同时还会借助一些技术性特别强的计算机软件进行模型的综合，所以最终将设计与结构进行了有机的结合，将两者的目标在同一时间内达到。现今，大部分的西方国家的设计公司都严格实施这一理念，但是我国大部分的设计中仍然采用传统的设计理念，使得住房的建筑风格无法满足人们多元化的精神需要；2）优化原则，在这一原则下应尽量选择比较薄的截面，并选择拥有稍强刚度的下截面。与此同时，还应该尽可能地避免选择相关规范中所提出的最小截面。例如，《钢结构设计规范》中明确指出，对于钢结构的受力构件不能选择厚度低于4mm的钢板，同时还不能选择厚度低于3mm的钢管；用于钢结构屋架中的角钢构件，在螺栓连接方式下应注意螺栓开孔对截面削弱造成的最小边距的影响等问题。
二、建筑钢结构的设计理论
（一）结构布置的依据
在设计钢结构的时候，要做到全面考虑，综合各个因素，在考虑经济因素的前提下，充分利用钢结构的优势，其中包括大柱网、大开间、易改变等因素。当然同时也要做到具体问题具体分析，全面地看问题。在钢结构的布局上，要整合其体系特点、承重力情况以及结构的性质等因素全面分析。通常，要是钢结构的刚度适合、模型清晰，要避免大荷载和承重的面积，最好以最短的距离到达基础点。尤其要注意的是，在柱间抗侧支撑的分布上要做到均衡，以最靠近风震的作用线为好，不然的话，就应该考虑到钢结构的扭转和抗衡的其他防线。比如，在支撑框架结构中每根柱子需承受1/4的总压力。
（二）结构分析和工程判定
现如今，在具体的钢结构实际设计中，对于结构的分析，通常采用线弹性分析法，有时在条件允许的情况下，也会考虑P-△，P-e的分析方法。当下的一些有限元软件可以把几何非线性及钢材的弹塑性能等因素考虑进来，从而为更精确地分析结构创造了有力条件，但是并非所有的结构都适合于软件分析。对于一些比较典型的结构，可以通过查询力学手册之类的工具书，获取相关的内力以及变形。而一些简单的结构就可以通过手算直接进行分析，相对于复杂的结构，就需要运用建模运行程序来进行细致分析，并作出详细的分析报告。最后，我们要根据“工程判定”对各项周期、总剪力、变形特征的指标进行评估，然后决定是否要重新进行分析或者只是对计算结果进行修正。
（三）规范构件设计
我们可以通过截面优化的功能对构件的截面做全面的优化和验算，这样一来，可以节约工程师花费的时间，不过相对于一些繁复的结构，我们的工程师应该做好以下两个方面：
①工程师要做到对构件的截面进行一一检测。因为结构软件在做构件截面的检测时，对于一些相对繁复的截面结构，结构软件在计算的长度上，很多时候做不到规定的要求。
②关于结构软件的优化功能，在截面的设计上很难做到对结构的刚度和强度同时进行细分。一旦遇到因为结构的刚度不够而造成变形时，应该考虑到板结的厚度，加大截面的厚度和高度，同时节约成本。
（四）节点的设计
针对节点的设计尤为关键，它是钢结构设计内容的重要环节。一般情况下主要采取等强设计和实际受力这两种惯用的技法，设计的主要板块有焊接、栓接、梁接板和梁腹板等。在设计节点的时候，要时刻注意到安装螺栓、现场焊接工程的设计空间和构件的安装工序，这样一来可避免突发状况。同时还要设计图中的难易程度，在保障质量安全和设计理念的前提下，使用最简易的施工方案，这样一来可以降低施工中的难度。
三、钢结构设计中应注意的问题
（一）防腐问题
防腐蚀建筑中需要着重注意的问题，引起腐蚀的因素有很多，但主要是环境、设计和控制的原因。在适度比较大的环境下，刚才被长期暴漏在外，很容易产生钢材腐蚀现象，环境中所存在的酸、盐离等一些化学成分会加速钢材的腐蚀；在进行钢结构设计时，要在钢架和墙体之间留有一定距离，这样对建筑进行维护比较方便；控制原因指的是在工程实施的时候对施工质量的控制，例如涂料质量的不合格或者厚度不够也会造成钢材腐蚀。
（二）防火问题
钢结构的钢材虽然属于非燃烧材料，但是因为钢材料在高温下的膨胀系数很高，会造成钢材的变形，而且钢材具有良好的导热性，会导致火势的蔓延。部分钢材在600度高温的时候，钢材的全部强度基本丧失，在火灾中变得很脆弱。而高层建筑的火源比较多，很容易造成火灾，一般来说，高层建筑的火灾比较难控制。所以，高层建筑钢结构的抗火设计也显得非常重要。目前我国的高层建筑钢结构的抗火能力设计比较低，不能考虑到高温下，钢材的变形以及应力影响，也没有考虑各种构件间相互作用的影响。总的來说抗火设计还是基于构件层次的，构件的耐火极限要求也是基于建筑防火设计规范的要求确定的。因此有必要基于建筑物的整体安全目标确定钢结构的抗火设计要求，对钢结构进行基于性能目标要求的抗火设计。
（三）隔音问题
有一些建筑对隔音有特殊的要求，尤其是类似于音乐厅这类的建筑，在建造的时候会增加顶棚反射板的数量，反射板能够把声音反射到听众的双耳中，但是还需要侧棚的发射才能达到立体环绕的效果。利用顶棚和侧棚反射板来反射声音这一现象，建筑中也可以采用其它材料反射板来吸收声音，这样很好的解决了音质问题和控制了噪音现象。 （四）保温问题
影响建筑温度因素主要是外部环境对钢建筑的热辐射，而影响热辐射达到室内热量的因素有俩个。热辐射通过窗户进入到室内，热量被室内的物质所吸收，提升了室内温度；热辐射没有进入到室内之间被建筑外层的材料结构吸收，虽然其中部分热量会通过外部的维护结构传入到室内，但是相比热辐射直接辐射到窗内的热量较少。钢结构的厂房的保温设置非常重要，厂房是人们长期工作和生活的地方，要保证温度适合。常用的保温设置在屋面和墙壁彩钢板之间添加保温岩棉；使用中空玻璃进行保温，中空玻璃可以达到与外界隔绝的功能也能够减少噪音的传入，保温上也有很好的效果。
四、钢结构设计的建筑优势
环保是现在经济发展的主题，在建筑中也要求设计绿色环保建筑，钢结构的出现解决了建筑中节能环保的问题。钢结构的优点很多，健康、节能、环保、抗震而且耐用，已经成为我国建筑中常用的结构，也是以后住宅建筑发展的方向。钢结构的情况，就目前看来，已经凭借其用度广泛、优势明显的特点被大量的应用在了单层工业厂房、多层工业厂房、公司办公楼、甚至建筑中。其优势在于：
（一）钢材材质优异
钢材材质优异也是被用于在建筑中的一个原因，钢材的材质符合力学计算的假定，在一定的压力幅度下钢材本身的弹性能够缓解压力，钢材的内部组织和标准质量与相同性质的材料都比较接近，密度虽然大但是结构轻，能够很好的维持建筑结构。
（二）抗震性能良好
钢结构的材料的优点还有强度比柔性结构高、自重较轻、可塑造性好等，其结构是在一般的情况下都不会因为超载的原因造成突然断裂，韧性较好而且适应动力荷载的能力较强，优越的抗震性使钢结构的特点更加突出，谨记汶川大地震的惨痛教训，提倡建造安全可靠的轻钢结构材料的住宅。
（三）施工的周期较短
钢结构的所有组成部分及其构件均可以在工厂制作现场进行拼接安装，这是其最大的优点。对于一些规模较小的厂房只要45到60天就可以拼接完成，制造简明的钢结构，所需的施工周期也相对较短，有利于机械化的操作。
（四）综合经济效益高
第一，因为施工的周期短，完成后能提前投入使用，这样就可以尽快的获取经济效益；另外，其中的彩色钢板，色彩艳丽、华丽美观，为周围的环境添加了一份动态美；第三，由于建筑物的自身重量较轻，因此可以降低基础的造价，从而节省了开销；第四，据目前我国市场价格的情况，钢结构的造价已经渐渐低于钢筋混凝土的结构，所以厂房建设的的范围及跨度越大，受益程度越大，这也是其优势所在。
结语：
尽管钢结构在建筑施工中被广泛的应用，然而，由于在设计与施工中有些问题仍需重视。只有在钢结构设计中消除那些存在的隐患，才能整体上提高钢结构的工程质量。解决钢结构设计中遇到的难题，坚持国家对建筑业材质要求的可持续发展战略，提高城市化建筑水平，起到了积极的促进作用。
参考文献：
[1]王爱华.关于钢结构设计中应注意的几个问题[J].现代经济信息，2013，05：272.
[2]周世斌.高層建筑钢结构设计中应注意的问题分析[J].中国建筑金属结构，2013，08：3.
[3]邱明.关于建筑结构设计应注意的问题分析[J].城市建筑，2013，14：57.
[4]王萌.钢结构设计中应注意的几点问题[J].江西建材，2009，02：63-65.