建筑工程的大力建設，能夠為國民日常生活、工作與學習帶來極大的便利。而目前鋼結構已經(jīng)屬于建筑工程中應用最為普遍的結構形式。而想要促使鋼結構建筑整體質量能夠提升，保障鋼結構建筑的安全性、穩(wěn)定性與長久性，就必須要對結構設計工作的有效開展投入高度的重視，通過分析設計中存在的主要問題，并且通過一系列改進對策的應用，從而促使鋼結構建筑設計水平能夠提高，在提升鋼結構建筑整體質量的同時，推動建筑行業(yè)的長遠、穩(wěn)健發(fā)展。

一、建筑鋼結構概述

1.建筑鋼結構

建筑業(yè)為了提高建筑質量，滿足人們的生活需要，大量消耗木材材料，將對環(huán)境資源造成嚴重破壞，阻礙生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而一旦采用鋼結構，木材數(shù)量將大大減少，同時加強結構安全性，提高材料回收率，減少機械工程損失。鋼結構施工是指利用鋼材生產(chǎn)不同類型的鋼構件，如鋼載體、鋼柱、鋼梁和鋼板墻等。這些鋼構件通過焊接和螺栓連接等形式，形成安全穩(wěn)定的施工現(xiàn)場體系。鋼結構施工具有張拉能力強、抗荷載能力強的優(yōu)點，同時鋼結構安裝相對便捷，機械工程不產(chǎn)生大量粉塵等有害氣體。與其他結構相比，鋼結構具有強度高、韌性好、造價低、抗震能力強等獨特優(yōu)勢，目前隨著建筑設計的不斷深入，鋼結構所占的比例也在逐年增加，因此，在施工中要合理選擇鋼結構，從穩(wěn)定和效率的角度考慮鋼結構的施工要點。

2.建筑鋼結構節(jié)點分類

（1）剛性連接節(jié)點

1）梁的拼接。主要有螺栓連接、焊接連接兩種形式。強度上看，前者不如后者，但是前者施工簡單，質量控制也比較容易，在現(xiàn)場很多都是使用此類方式，后者的剛度會更好，但是一般都在工廠操作。

2）梁與柱的連接。一般來說，柱與梁的連接都是端板連接。利用2個建筑構件間的端板來完成，通常在低層、高層框架結構中使用，不用在現(xiàn)場焊接。

3）柱和柱的連接。結合柱截面的變化情況，分變截面柱拼接、等截面柱拼接。通常使用第二種方式。

（2）半剛性連接節(jié)點

對于半剛性節(jié)點，節(jié)點的承載力大于連接構件的承載力，但在實際施工過程中，由于這種類型與建筑結構的關系，構件的彈性剛度大于節(jié)點的彈性剛度。

（3）鉸接連接節(jié)點

主次梁的連接，大多數(shù)是簡支梁連接。但是，如果建筑要求較高，可以采用剛性連接，這種方法比較復雜，但是次梁不需要翼緣處理。

3.高層建筑鋼結構設計

與高層建筑的混凝土結構相比，鋼結構具有以下優(yōu)點：首先，鋼材料具有良好的強度和較強的抗震性能。另外，鋼結構的韌性比混凝土大。二是施工速度較快。鋼結構施工多在工廠進行，批量生產(chǎn)，于現(xiàn)場的實際安裝不需要鋪設大型腳手架。壓型鋼板可作為混凝土模板的永久模板，無需再制作模板，另外鋼結構施工階層在4d左右，混凝土施工約6d，實際減少了施工時間，使鋼結構的施工工期縮短。為了保證結構的安全穩(wěn)定，設計人員在進行鋼結構施工時，必須嚴格遵循鋼結構的設計原則，并在設計過程中注意質量控制，充分考慮建筑物的強度和耐久性，以保證鋼結構的穩(wěn)定性。在鋼結構施工中，為了更好地控制建筑物的重量，有必要在保證鋼結構施工質量的前提下，減少鋼材的使用量，同時在鋼結構施工中要考慮建筑的外觀美感。一般鋼結構分為橫向體系和縱向體系兩部分，交叉結構體系主要受整個建筑的影響。在設計縱向結構體系時，應考慮鋼支撐的強度、工程實施的難度等因素。

二、建筑鋼結構設計中存在的問題

鋼結構建筑具備經(jīng)濟效益高、穩(wěn)定性強、施工簡便、抗震性能高、節(jié)約環(huán)保等優(yōu)勢，目前在建筑行業(yè)中得到了普遍、廣泛的應用，但是，在設計建筑鋼結構的過程中，依然存在一定的問題，制約了設計工作的順利進行，通常的情況下，主要包含以下幾點。

1.設計市場存在混亂現(xiàn)象，鋼結構設計質量較差

對近年來的我國設計鋼結構建筑情況相關研究調(diào)查報告進行分析后，可以發(fā)現(xiàn)，設計企業(yè)往往需要對諸多項目進行承擔，同時，在設定收費標準方面，時常存在價格過高的情況。在部分鋼結構設計工作方面，因為收取費用較低，造成絕大多數(shù)的設計企業(yè)并不愿意承擔此項工作，或者在設計方面存在經(jīng)驗不足的現(xiàn)象，只能夠將部分鋼結構設計工作向其他企業(yè)轉包，甚至會造成層層轉包的現(xiàn)象出現(xiàn)。除此以外，一些設計企業(yè)自身缺少承接鋼結構設計工作的資質，只是采取購買設計圖標的方式，導致鋼結構建筑的整體設計質量下降，并且埋下不小的安全隱患。由此可見，當前我國相關政府部門必須要對設計市場做出進一步的規(guī)范，實現(xiàn)設計企業(yè)資質管理工作的強化，利用嚴格的監(jiān)督與審查，進而對鋼結構建筑的設計質量、效率做出保障。

2.設計深度不夠，鋼結構設計任務被傳遞給加工企業(yè)

現(xiàn)如今，絕大多數(shù)的設計企業(yè)內(nèi)部工作人員在設計鋼結構方面，存在經(jīng)驗不足、設計水平較低的現(xiàn)象，大部分都是在?；蛘邉偖厴I(yè)的新人來承擔設計任務，通常的情況下，只是按照以往的設計經(jīng)驗進行照搬與復制，只能夠做出構件布置圖，對于關鍵節(jié)點部位并未做出詳細設計，造成整體設計效果的降低。同時，部分設計企業(yè)會將節(jié)點設計、支座詳圖以及施工安裝等均交由加工企業(yè)進行完成，對鋼結構建筑的安全性、穩(wěn)定性做出嚴重影響。在城鄉(xiāng)建設部門以及住建部門中，明確提出規(guī)定：需要由設計企業(yè)完成鋼結構施工圖紙設計工作，必須要落實此規(guī)定到位，杜絕日后發(fā)生問題時，出現(xiàn)工作人員相互推諉、相互推卸責任的問題發(fā)生。

3.設計時未考慮施工難度，造成鋼結構建筑施工受阻

部分設計人員雖然具備豐富的理論知識，但是卻匱乏實際操作的經(jīng)驗，無法對施工的難易程度有所了解，也無法保障設計方案的可行性，甚至極有可能造成施工過程中發(fā)生安全事故。現(xiàn)如今，全焊接結構是鋼結構工程所應用的主要結構形式，在結構體系方面呈現(xiàn)出復雜的狀態(tài)，相交節(jié)點位置存在諸多的異形零件和桿件，這些零件和桿件需要進行加工廠內(nèi)的拼裝、焊接和施工現(xiàn)場的安裝及焊接。但是，如果應用強制性措施使零件和桿件安裝就位，將會造成零件與桿件之間、零件和桿件與鋼構件主體之間發(fā)生極大的施工焊接應力，使整個節(jié)點的穩(wěn)定性降低，而這些影響因素是設計人員必須要考量的問題，對鋼結構制作及安裝的可操作性、難易程度、焊接工藝、焊接方法及焊接應力釋放等做出了解，才能夠保障設計方案的可行性、有效性以及整個結構的安全性、穩(wěn)定性。

三、建筑結構設計中鋼結構的設計策略

1.鋼結構加固設計

如圖1所示，在對鋼結構展開加固設計的過程當中，相關設計人員必須要對鋼結構的節(jié)點性質、承載能力、荷載等內(nèi)容做出合理性、充分考量，同時，在此前提條件下，對附加的鋼構件承載能力做出不斷調(diào)節(jié)。除此以外，在必要的情況下，還需要通過極限值的擴張，從而提高整體的鋼結構力量，對空間鋼結構的協(xié)同工作性質做出全面考慮，實現(xiàn)加固設計工作的順利進行，如此，便可以對鋼結構的標準化檢查以及整體剛度的提升起到一定的促進作用。如果需要將剛性增加，對結構剛度加強是其重點內(nèi)容，或者是對固有的鋼結構自振頻率等做出進一步調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)鋼結構承載能力以及整體剛度的提升，同時，達成穩(wěn)定性、安全性、耐久性提升的目標。在框架結構當中，必須要對柱的剛度做出強調(diào)，從而對鋼結構整體剛度水平是否與相關規(guī)定、標準相符進行滿足，實現(xiàn)整體荷載的降低，并且將鋼結構剛度整體提升。

2.重視鋼結構構件的設計

設計工作人員在設計鋼結構建筑期間，設計的重中之重工作當屬構件的設計，想要對整體結構的合理性做出保障，就必須要將施工技術標準作為依據(jù)，從而選取適宜的鋼構件形式、鋼材材料，確保能夠順利開展后續(xù)的施工操作。所以為了能夠實現(xiàn)后續(xù)施工成本造價的節(jié)約，在保障建筑材料與相關規(guī)定、標準相符的前提下，可以對鋼構件形式及材料選取展開綜合性選擇。例如圖2所示鋼結構建筑體系中，設計時經(jīng)過一系列嚴謹?shù)牧W計算后，鋼柱、屋架梁及吊車梁等重要承重鋼構件的形式可選用大截面實腹焊接H型鋼，板材厚度選擇16-20毫米，焊接要求選擇一級焊縫，鋼材材質選取Q355B;而支撐、檁條及托架等次要的非承重結構，可選取小截面熱軋H型鋼和角鋼，材料厚度選擇8-12毫米，焊接要求選擇三級焊縫，鋼材材質選取Q235B。與此同時，在后續(xù)開展施工操作期間，隨著鋼結構設計軟件的功能不斷升級與優(yōu)化，進而能夠對鋼構件形式、截面及材質的選取展開有效的驗算與處理，從而有效確保鋼結構整體的安全性和穩(wěn)定性。

3.重視做好鋼結構節(jié)點的施工設計

為了能夠對鋼結構建筑的穩(wěn)定性以及安全性做出保障，在必要的情況下，必須要將鋼結構施工管理工作進行強化，通過節(jié)點的合理、科學建立，從而對鋼結構整體所涉及的全部因素以及建設的需求做出充分、細致、全面的考量，同時，將一套更具實效性、可行性的結構方案制定，進而對一個相對穩(wěn)定的鋼結構體系進行設計。除此以外，在設計鋼結構節(jié)點的過程中，還必須要對實際的施工設計規(guī)定、標準、施工難易程度及可行性進行參考，了解并且掌握更加正確的施工方式，對合理的節(jié)點部位、節(jié)點形式等進行選取，從而保障設計的節(jié)點能夠與建筑工程的實際情況相符，實現(xiàn)整體鋼結構穩(wěn)定性與安全性的提升。

4.鋼結構防腐問題的設計

在設計鋼結構方面，增添其耐腐蝕性同樣也屬于較為主要的工作。在鋼結構建筑設計的過程中，設計人員必須要將鋼結構工程的實際狀況作為依據(jù)，例如結構體系是否位于多雨地區(qū)、沿海地區(qū)，鋼結構體系暴露于空氣中或被埋在混凝土內(nèi)部等條件，從而選擇適當?shù)姆栏瘜Σ邅韺摻Y構的耐腐蝕性提升。為了能夠對防腐問題做出有效處理，通常的情況下，可以先將鋼構件進行拋丸或噴砂等表面處理，以起到良好的附著力，再將防腐涂料或油漆分層分次噴涂于鋼構件表面，起到隔絕空氣和各種液體的作用，從而對鋼結構腐蝕現(xiàn)象做出更為有效的預防。

5.鋼結構防火設計

在整體的建筑工程中，鋼結構的防火設計工作尤為關鍵，因此，相關的設計工作人員必須要選擇具備良好防火性能的材料?，F(xiàn)如今，在建筑工程防火設計的過程中，必須要將建筑的防火等級作為根據(jù)。在選擇鋼結構防火涂料方面，應該盡可能選擇黏結強度高、涂層厚的防火涂料，從而對鋼結構防火涂層的質量與作用做出保障，實現(xiàn)建筑整體防火性能的提升。除此以外，在選取其他附屬防火材料時，并不代表選擇的材料夠厚便能夠達到防火標準，相反，應該盡可能選擇薄一些的耐火材料，例如：防火頂棚壓板材料等。同時，在后續(xù)應用該材料之前，必須要做好相應的防銹處理。另外，在防火設計期間，防火等級、防火標準屬于重要的依據(jù)，這兩個依據(jù)能夠直接決定防火設計是否與相應的規(guī)范標準相符。除此以外，在防火設計方面還必須要減少結構的扭轉，實行對稱布置，進而對其穩(wěn)定性以及剛度做出保障，通常的情況下，設計鋼結構建筑，主要采取H型鋼或者是口型鋼兩種方式。在設計之時，防火涂料及材料的應用最好在結構的外圍，在防火的同時，也可以起到保護鋼構件體系中主體結構的作用。

結論：

綜合上述的分析而言，專業(yè)性、便利性、綜合性是鋼結構建筑的主要特征，而想要提升人民群眾的生活質量，為其生活、學習與工作帶來一定的便利，就必須要合理設計鋼結構建筑，才能夠對鋼結構的整體安全性與穩(wěn)定性做出保障。同時，在設計鋼結構建筑期間，設計人員還必須要正視當前存在的主要問題，不斷改善并提高自身的設計水平，從而全面提升鋼結構建筑的整體質量，為建筑工程、施工單位帶來可觀的經(jīng)濟效益與社會效益，促使建筑工程能夠朝著現(xiàn)代化、效率化的方向發(fā)展。