摘要：在我国经济高速发展以及城镇化进程不断加快的社会大背景下，建筑行业的发展也日新月异，随着国家绿色节能的提倡，钢结构的发展进入了快车道。本文通过阐述钢结构在建筑结构设计中的主要作用，分析了钢结构在设计中存在的问题，并详细探究了钢结构在建筑施工中的应用策略，希望通过对钢结构的理论研究能够促进其在建筑结构设计中的进一步发展及深入广泛应用。
关键词：建筑结构设计；钢结构
1 钢结构在建筑结构设计中的主要作用
1.1 在建筑施工中应用钢结构能提高建筑的整体质量
在城镇化建设中，除了必须重视施工环节提高建筑行业的整体水平外，充分利用钢结构的自身轻质高强的特性，将会起到极大地优化建筑质量的作用。将钢结构设计应用在建筑施工中有着诸多优势，从设计的思想层面来说，钢结构与砖石以及混凝土的结构设计有很大的差别，设计师应用钢结构设计的主要用意是体现柔性设计，抗震性能好。对比建筑施工的材料强度，钢结构的强度要比混凝土的大很多，因此在承受同荷载构件时，钢结构的截面要小很多。无论从力学性能上还是材料性能上来说，相比砖石和混凝土结构，具有明显的优势，其已经从结构工具演变成为一种重要的建筑设计模式。所以在建筑结构设计中加强对钢结构应用的理论研究有着十分重要的作用。
1.2 在建筑结构设计中应用钢结构能充分体现其结构美
通过充分了解钢结构与砖石以及混凝土等不同结构的性能及特征，能在建筑结构设计中通过巧妙地应用钢结构最大限度地发挥其自身具有的优势。例如，在一些建筑的设计过程中，通过利用钢结构能体现结构美这一主要理性技术特征，主要应用一些流线型的钢结构构造、高耸钢杆与拉索结合的构造以及相互交错的桁架网格等，来呈现钢结构设计在建筑设计中的独特美，让人们通过这样的设计体会到钢结构的理性技术带给建筑的神秘感和艺术性。
2 钢结构在建筑结构设计中存在的问题
2.1 不重视钢结构的前期设计工作
在当前的钢结构建筑设计的实际工作中，一些设计人员对钢结构设计应用的前期工作不够重视，导致钢结构的设计质量得不到有效保障。在钢结构设计中，工作量相对是比较繁多的，从分析计算环节来说，简单的结构形式需要做构件稳定性分析，复杂的大跨度结构则需要用有限元软件做几何非线性和材料非线性稳定性分析，花费的时间较砼结构的分析要多得多；在设计绘图阶段，钢结构有大量的节点需要设计，而且往往有很多节点是在相关图集上是找不到参考的，这样就加大设计师的设计周期；由此可知，钢结构设计比普通的砖混结构和混凝土结构设计周期要长，所产生的设计费用也相对较大。因此一些在钢结构设计经验上不足的设计单位，往往为了省事省钱，将这一设计工作分包给一些没有资质的设计单位进行设计，这样的设计往往质量参差不齐，容易在以后的施工使用中带来诸多安全隐患。
2.2 不重视钢结构的设计深度
一般的钢结构设计中，如果在招标没有特别说明的情况下，设计单位只负责钢结构的前期计算分析和设计的工作，承接的施工单位需要进行深化设计（对每个节点和杆件下料等都要进行精确设计）并且得到设计单位确认无误后才能进行下料与后续的施工工作。由于在建筑中关于钢结构设计应用的设计一般是由设计单位和承接单位进行分包设计的，如果在资金方面有所限制以及设计工作方面不到位，必然降低钢结构设计的深度，进而可能存在一些实际要求没有在设计中得到满足的情况。例如，关于柱脚节点设计，如果设计单位和施工单位都没有进行深化设计，或者设计的节点受力形式跟计算模型不相符合等，那么此建筑物必然会存在安全隐患。一旦建筑物承受较大荷载时，上部结构尚未失效，柱脚就受到损坏，导致建筑物的整体质量大打折扣。
2.3 钢结构的设计人员综合素质不高
钢结构的建筑设计人员普遍存在综合素质不高的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前的设计人员素质参差不齐，需要进一步提升整体的专业素质。从计算分析层面来看，大跨度钢结构分析需要进行有限元的稳定性分析，需要应用到研究生课程中的结构工程相关知识，目前，此类高端分析人才尚还很紧缺。国内大多数设计院从事钢结构设计的主体为本科及以下学历人才，大多未能掌握此类分析要领。这也是掣肘了各个设计院钢结构的设计发展的主要原因。从绘图设计层面来看，大多数设计师缺乏专业技术与经验，不能有效地解决其中的一些技术性问题，这必然会影响建筑设计中钢结构的运用以及发展。
3 钢结构在建筑结构设计中的要点分析
3.1 强化钢结构设计过程中的监督机制
由于钢结构有着自身的独特性，所以在设计前首先要重视审查施工单位以及设计单位的资质，要了解他们在钢结构的制作以及安装方面的能力。施工单位以及设计单位要结合建筑项目的实际情况进行钢结构设计。同时，由于目前钢结构施工水平不高，没有形成装配规模化生产，对于特定的小型结构，钢结构相对砼结构来说成本是要高一些的（不考虑环保，抗震效能等方面），所以设计人员要充分考虑成本的的可行性，不可盲目模仿，要结合建筑项目的实际情况充分重视建筑的实用、舒适以及安全等性能，制定出符合项目特征的设计方案。
3.2 充分加强钢结构的设计深度
由于钢结构设计主要是用于跨度大以及复杂多层次的建筑结构当中，所以在设计钢结构前，建筑设计师要精确判断设计中的一些要求，认真审核设计方案，严格把好设计各个环节关口，在设计中精益求精，以严谨科学的工作态度，切实有效地提升建筑设计的质量水平。
3.3 重视钢结构设计中的防腐设计和防火设计
在具体的钢结构设计过程中，防腐设计和防火设计是重要环节。由于钢结构长期暴露在空气中，容易遭到腐蚀，所以需要结合建筑项目的实际情况，使用有效的防腐材料对钢结构进行防腐保护。再者，钢结构耐火性能相对于混凝土结构要差很多，所以室内的钢结构必须采取防火措施。设计中，钢结构的填涂措施从里到外一般分别为底漆、防腐层、防火层、面层，这样就能同时达到防火与防腐的要求。
3.4 选取最适合的钢结构应用方案
在建筑设计中，应结合项目实际情况，选择最合适的钢结构布置方案。在具体的设计过程中，建筑方案阶段就应该需要结构设计师参与进去，以便得到建筑和结构协调，趋向既能体现建筑美又能很好满足结构受力要求的建筑结构方案。一般说来，而在结构形式上钢结构是比较多样化的，不同的结构形式体现的独特性也不同，所以在设计方案的选取上是需要针对结构形式的特色方面进行多方面的考虑。
4 结语
综上所述，在建筑行业得到蓬勃发展的大背景下，相关单位及人员应充分重视钢结构设计方面的技术应用，结合行业实际情况，从多方面分析并解决钢结构在建筑设计中的问题，并采取多种策略切实提高钢结构在建筑施工中的整体质量，使钢结构能够在建筑结构设计中得到进一步的推广和应用。
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作者简介：陆德龙（1988—），男，广东广州人，助理工程师，研究方向：大跨度空间结构。
论文作者:韦洋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/14
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