引言

伴随着高科技产业的发展和人们对生活质量要求的提升，绿色建筑的概念越来越受到人们重视，建筑行业要想取得长期可持续的发展，必然走绿色道路，钢结构工程也不例外。近年来，虽然钢结构工程取得了快速发展和长足进步，但是也暴漏出了大量的问题，尤其是在设计阶段，由于缺少强有力的监督管控，问题比较突出。所以，本文作者重点对钢结构设计中的要点和难点进行阐述，希望能够对行业同仁后期的工作有一定的借鉴意义。

一、我国钢结构工程行业现状

钢结构工程是建筑行业一个重要组成部分，其在建筑行业快速发展的带动作用下也取得了巨大的进步。相关权威部门的统计数据显示，与传统单纯的混凝土工程相比较，采用钢结构工程不仅能够减少75%的重量，还可以提升建筑主体结构的抗震能力，并且钢结构的工程进度远超过其他传统建筑类型，因此近些年来，钢结构工程在我国的发展速度异常迅猛。

二、钢结构工程的主要特征

1、环保节能

钢结构工程由于不需要进行支模施工，所以能够节约大量的施工材料及边角料，这些边角料都能够得到重复利用。从这个方面讲，钢结构工程对于我国能源匮乏的局面能够起到极大的改善作用，而且由于我国是世界上最大的混凝土建筑大国，钢结构工程还在一定程度上改善了我国对某些建筑材料的依赖程度。随着科技的发展，我国也在逐步引进新型的住宅产品，钢结构由于其良好的防潮和保温隔热等性能，能够在任何气候条件下将室温保持在适宜人居的环境温度，是新型住宅结构不可或缺的建筑类型。

2、功能齐全

钢结构工程具有其自身的特殊性，在建筑施工时我们能够通过从阶段、构件使用及外观等方面的设计对建筑物的外观进行改观。只有在设计阶段兼顾到钢结构建筑的功能性，方能在充分发挥建筑功能的同时，对建筑物的外在形象进行改善，进而创造出兼具艺术性与技术性的钢结构建筑。

三、钢结构建筑设计中的要点和难点分析

1、钢结构设计的适用性分析

钢结构建设设计大多适用于荷载较大、构造复杂、跨度较大的高层或超高层建筑，所以要求其必须满足便于拆卸、密封严实、耐高温及能够承受大幅度振动的特点，故而在建筑施工设计进行前要特别注意特定条件下钢结构是否适用，能不能够满足正常的施工需求。

2、钢结构设计的结构性分析

在现实的建筑设计中，我们通常运用弹性原理对钢结构进行分析。随着科技的发展，如今新开发的结构分析软件不仅能够分析钢结构的线弹性，还能够对其弹塑性、几何非线性进行分析，从而更加精确的对钢结构的结构特点进行受力分析。然而在实际工作当中，也并不完全依赖于先进性的技术软件，我们也可以通过运用力学手册等工具书来得到钢结构的内力变化数据，然后通过一系列的相关运算对钢结构进行结构性分析。如果遇到比较复杂或者具有一定特殊性的建筑结构就需要进行系统建模，以便于对建筑结构进行精确模拟分析。

3、钢结构设计的截面分析

在对建筑物的结构框架进行布置后，需要对钢结构的截面进行分析、预估。首先需要对起主要支撑作用的梁柱的尺寸及形状进行分析和假设，其中的钢梁选用H型钢或槽钢均可，而后对建筑物底座和荷载情况进行分析，如果将截面的高度设定在跨度的1/55—1/25之间，那么就需要对钢结构的截面进行合理性选定。另外，需要根据梁柱之间侧向支撑梁长度（l/b）确定边缘宽度，此类方案由于更够规避由于钢梁的不稳定性所带来的风险，所以目前已经得到广泛运用。在对钢结构的截面高度和边缘宽度进行确定后，需根据建筑物设计相关规范预估梁板的厚度。其中耐热系数λ需在55—155之间进行选定，但多数建筑为了便于记忆选定在100左右。然后再按照中轴心受力的不同，在H型钢和钢管之间进行选择。不同结构截面构造的设计需依照结构类型进行选定。最后，就是根据建筑物构件受力的情况，在兼顾安全、美观的基础上，对钢结构截面形式进行选定。

4、钢结构设计的节点分析

在所有钢结构的设计环节中，节点设计是最重要的一个环节，所以，要特别注意模型分析的节点与设计节点不一致的现象，因此在进行钢结构设计时，我们必须根据不同的受力特征，将节点依次分为半刚接、铰接和刚接三种类型，这其中节点具体选定需要根据钢结构的实际受力特征进行合理安排。

四、钢结构设计中的重点

1、选取合适的构件

钢结构建筑对构件的要求相对较高，因此对建筑构件进行选择时，在设计环节就要严格管控，以保证构件的稳定性。在钢结构建筑中，对建筑材料的韧性、可塑性和强度要求都相对较高，并且因为钢结构的截面面积小，属于细长型构件，所以在设计环节就需要按照构件的稳定性、可变形性和疲劳应力等因素计算钢结构的截面尺寸。由于在一些条件相对恶劣的环境中钢结构容易受到较多外力影响，所以在进行长悬臂结构、拱架、地震区域、风口区域以及一些跨度较大索网等钢结构设计时，必须严格管控构件的选取，该项工作在钢结构建筑的设计环节尤为重要。

2、选取适合的钢材

建筑行业的迅速发展也带动了钢铁行业的快速前进，当前我国已成为世界上钢产量最大的国家，钢材的种类也非常丰富，这有利于钢材行业的可持续发展，也在一定程度上倒推建筑行业的进一步发展，但是同时也给我们的钢结构设计选取钢材时带来一定的难度，因为种类繁多，等级分类繁杂，导致很多钢结构设计专业人员也难以辨别某个等级钢材的具体用途。这就要求我们设计人员平时要加强对钢材专业知识的学习，通过对钢材种类、等级等的准确认知，选取适合并能满足性能要求的钢筋材料。

3、完善钢结构受力体系

选定建筑结构方案后，就需要对结构的受力体系进行完善，这在钢结构设计中非常重要。我国目前的大多数钢结构设计中都运用的是杆系结构，此类结构的主要特点就是钢材强度高、构件刚度差、截面尺寸较小，并且因为是工厂批量生产，现场组装，这就使得单个构件之间的约束作用非常有限，因此在进行结构设计时一定要保证各构件节点之间连接的稳定性，进而保证整个钢结构的稳定性。

4、钢结构内部节点设计的强化

钢结构设计对复杂性和精确度的要求越高，对结构内部节点细节设计的要求也越高，所以一个钢结构建筑能否取得优良等级取决于节点的细节设计。在进行节点设计时，除了要满足钢结构的受力要求之外，还需要兼顾构件安装的便捷性和可行性。与此同时，在新型钢结构建筑中，各种类型的金属杆件以及连接金属杆件的节点外部，直接暴漏在外，使得建筑具有强烈的科技感和现代感。

5、强化对钢结构的稳定性设计

稳定性是所有类型建筑的首要关注点，钢结构建筑也不例外，在不同类型的钢结构设计中，都会遇到一系列诸如梁板受压边缘等稳定性问题。钢材构件的稳定性问题属于钢结构设计中需要解决的首要问题，一旦钢结构的稳定性出现问题，将会带来严重经济损失和人员伤亡等灾难性事故。因此在钢结构设计中，首先需要把好稳定性这一关。钢结构建筑施工过程中出现稳定性事故多数是由于设计人员经验不足、认识不到位等原因造成的。所以，作为钢结构设计人员应当首先对钢结构稳定性的概念有深刻认识，进而对由于理解不到位而造成的失稳原理有更深入的了解。

五、结论

综上所述，钢结构设计工作是钢结构建筑施工的关键环节，为了保证建筑质量的稳定性必须从设计源头加强管控，通过对设计各个环节要点和难点的理解、重视，加强对钢结构建筑施工各环节的质量管控。

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