探析建筑钢结构设计

    摘 要：文章分析了现代钢结构的建筑特点，设计原则及设计中应注意的问题，以供参考。
 
　　关键词：钢结构设计；原则；存在的问题

 

　　随着我国工业与民用建筑设计水平和施工水平的提高，建筑用钢材的多样化。钢结构得
到了广泛的应用。很多大跨度场馆、高层建筑、构筑物以及中小型建筑都采用了钢结构。无可
置疑，钢结构有很多优越条件，如钢材的结构组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好。
适于承受冲击和地震荷载

.钢材的密度与强度之比较小.钢结构与钢筋混凝土结构相比要轻

30%-50%。而且钢结构便于机械化生产。是工程结构中工业化程度最高的一种。但是。也不能
否认。钢结构还存在着缺陷和隐患。对于钢材本身的材质问题以及耐候性、耐火性、耐腐蚀性，
还存在着大量的研究课题。同时，大量的事故表明

.钢结构构件由于强度高，所用截面相对

较小，也就容易失去稳定。因此，耐火性差、易锈蚀、易失稳成为钢结构的

3 大隐患。在采用

钢结构时

.要时刻警惕，采取合理措施保证钢结构安全、持久的工作。 

　　

1 现代钢结构的建筑特点 

　　

1.1 预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短。钢结构建筑模数协调统一标准实现了

建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建
筑构配件具有一定的通用性和互换性同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化
大大降低了建设成本；并且加快了施工速度。使工期能够缩短

40%以上，从而加快了房地产

开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。

 

　　

1.2 建筑与结构的设计与功能一体化，使建筑更富有功能化。在钢结构建筑中，结构成

为形象构成的重要因素，结构的形体、构件、节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象建
筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环
节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。

 

　　

1.3 钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质

体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石、混凝土、木材，在同样受力情
况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人
类已具有建造跨度超过

1000 米的超大穹顶与高度超过 1000 米最高至 4000 米的超高层建筑

的能力并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求。使这类型建
筑成为标志性建筑，比如日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面
积达

28000 平方米。英国政府为迎接 21 世纪而兴建的标志性建筑伦敦千年穹顶一大型综合

性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到

320m。 

　　

1.4 原材料可以循环使用有助于环保和可持续发展。（1）该类型住宅采用全封闭式保温

隔热防潮系统，温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。室外

0 摄氏度

时，室内仍可以保持

17 摄氏度以上；在室外温度达到 30 摄氏度的情况下，室内温度仅为

21 摄氏度左右。（2）与砖混结构住宅相比，可节能 60%以上，冬夏季空调设备可节约耗电
30%以上，结构的废旧利用为 100%。与砖混结构比较，同样楼层净高条件下，钢结构维护
墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。

 

　　

2 钢结构工程设计原则 

　　

2.1 钢结构设计服务于钢结构的施工与使用，钢结构工程使用目的是为了创造效益。公

共建筑偏重于社会效益，工业建筑则偏重于经济效益。因此，

“钢结构经济性”是钢结构设计

的另一个重要方面。

“钢结构经济性”原则应从总体上加以分析，不能仅从某一方面孤立地去

考察。对门式刚架轻型钢结构房屋，全面评价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制
作费、安装费、施工周期及基础费用等。