浅谈钢结构设计应注意的问题

    【摘要】由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究
日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。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，在超高层
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，在超高层建筑中采用部
分钢结构或全钢结构已经成为趋势。本文将就钢结构建筑设计应注意的问题作简单的阐述。

 

　　【关键词】钢结构优势设计

 

　　钢结构与其它结构

――砖混结构、砼结构相比，在使用功能、设计、施工，以及综合经济

方面都具有优势，在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面：

①能合理布

置功能区间。

②自重轻、抗震性能好。③施工方便、工期短。④综合造价低。⑤符合住宅 

　　产业化和可持续发展的要求。因此，钢结构建筑发展迅速，如鸟巢、水立方、国家大剧院、
中央电视台、上海环球中心、广州电视塔等，这些项目的建设使我国钢结构的设计水平得到
很大提高。但是，目前一些钢结构项目设计方案不够合理，用钢量太大，造价惊人，不符合
中国国情。那么，钢结构设计应注意哪些问题呢

?下面笔者将进行简单阐述。 

　　

1、结构选型与结构布置 

　　在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是

“概念设计”，它在结构选型与布置阶段

尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分
体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局

 

　　的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行
构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并且避免结构分析阶
段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。钢
结构通常有框架、平面

(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。结构选型时，应考虑

它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚
架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落

(切线 50 度内需考虑雪载)。

总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的
节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的

 

　　悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或
很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边
巨型

sRC 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。

结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学
模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。柱
间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力

(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭

转。结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受

1／4 的总水平

力。

 

　　框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通
常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱
也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。

 

　　

2、预估截面 

　　结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的
假定。

 

　　钢梁可选择槽钢、轧制或焊接

H 型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在

跨度的

1／20～l／50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按 l／b 限值确定时，可

回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其