论述建筑钢结构设计及施工要点
摘要：钢结构建筑在国外已有 110 多年的历史，钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生，在建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。
关键词 ：钢结构;优点;设计;质量控制;要点
1. 钢结构的优点
1.1材质均匀，与力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。
1.2材料的强度高，塑性和韧性好。钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强
度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
1.3钢结构制造简便，施工周期短。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
1.4钢结构的重量轻.钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3 至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工
程，重量轻也是一个重要的有利条件。
1.5当然任何一种材料都不是十全十美的，钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时，强度
没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。
2. 钢结构设计分析
2.1构件设计：①构件的设计首先是材料的选择，比较常用的是：Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn)。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，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，构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。②当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如 sap2000 等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
2.2节点设计：①连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定，常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。②按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者，常用的参考书有丰富的推荐的节点做法及计算公式③连接的不同对结构影响甚大，比如，有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定。
2.3具体设计，具体设计主要包括以下内容：
2.3.1焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应:严格遵守，焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235，E50对应Q345，Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50。焊接设计中不得任意加大焊缝，焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近，其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。
2.3.2栓接：铆接形式，在建筑工程中，现已很少采用，普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用，高强螺栓，使用日益广泛，常用8.8s 和 10.9s 两个强度等级，根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同，高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。国外在低层墙板式住宅中，也常用于主结构的连接。
2.3.3连接板：可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm，然后验算净截面抗剪等。
2.3.4梁腹板：应验算栓孔处腹板的净截面抗剪，承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
2.3.5节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
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