建筑钢结构设计的问题与施工技术分析

建筑钢结构设计的问题与施工技术分析

唐鑫

四川省建筑设计研究院有限公司   四川省   610041

摘要：在建筑行业当中，钢结构由于自身性能良好，具有自重轻、劳动强度低等优势而受到广泛关注，但由于我国在钢结构应用方面起步较晚，其在实际应用中仍存在部分问题。因此，文章建筑钢结构设计问题进行分析，然后总结了建筑钢结构施工技术要点，最后对设计措施和要点进行详细论述。

关键词：建筑；钢结构；设计要点；施工技术

1钢结构优势

1.1生态环保且可重复利用

在全球不可再生能源日渐紧缺的大背景下，各行各业都在寻求生态环保、可持续发展的能源或者材料来实现质的飞跃。建筑行业中所使用的钢结构材料可以多次反复使用，具有强度大、效能高的优势，而且钢结构边角材料的利用价值较高，综合废料较少，因此，钢结构满足建筑工程高效可持续发展的需求。

1.2性能良好

钢结构生产周期与钢筋混凝土结构相比要短很多，而且钢结构可在工厂预制后在施工现场安装，与钢筋混凝土结构需要现场浇筑养护相比，大幅加快了工程进度。钢结构整体质量要小于钢筋混凝土结构质量，可以适当降低建筑地基处理标准，减少建筑地基处理费用。此外，钢结构稳定性较强，具有较强的抗震能力，因钢结构通常情况下为一个统一整体，所以钢结构因上部荷载作用发生断面的情况几乎不存在，可以有效保障建筑物或构造物的整体质量。

1.3投资成本低且施工安装便捷

钢结构材料在建筑施工过程中大部分都可以高效利用，剩下的结构耗材较少，相比之，钢筋混凝土结构的耗材较多。无论何种型号的钢结构都具有安装快捷简便的优点，建筑规模相同的情况下，钢结构施工周期大约相当于钢筋混凝土结构施工周期的一半。此外，钢结构施工对外部环境的要求相对较低，不会因施工外部环境变化而影响钢结构的施工进度。钢结构建筑的整体造价相对较低，具有较好的社会效益和经济效益。

2建筑钢结构设计的要点

2.1结构节点设计

在钢结构工程中，节点设计是非常重要的一环，其设计的优劣将直接关系到整体结构的成败。将其按受力特点分类，可分为钢接、半钢接、铰接三种类型，其受力性能有较大差异，且各自具有不同的受力性能。在设计时，要着重分析节点焊接、栓接、梁腹板、连接板等内容；在焊接过程中，要控制好焊缝的形状和尺寸，选择的电极与金属连接的材料要匹配。

2.2建筑结构的选择和布局

建筑对钢结构的要求很高，故在其形式设计及结构布局时，应从实际出发，对工程建设环境和选用的施工材料进行全面分析，做好造价控制。其中，对于钢结构来说，不同部位所需的材料存在一定的差异，应当以实际情况为依据，选择合适的结构类型和材料。在确定了结构类型后，要对其进行合理的布置，提高建筑墙面、墙梁和柱子等不同结构对力的要求，加强其对外部作用力的抗性。

2.3构件横断面的计算

在工程中确定了钢结构的形式和布局后，要对其横截面进行计算，特别是梁、柱、支撑等的截面形式和尺寸，其中，槽钢、滚轧或焊接H型钢在钢梁结构中应用最为普遍。在对构件截面进行估算时，除了要确定其形状和大小外，还要根据实际需求来选择相应的钢梁结构，并总结其所受到的各项力，评估结构载荷情况，并合理确定截面高度。

3建筑结构地施工技术 

3.1建筑结构测量技术

1）选取高精度测量设备，确保建筑结构测量精度符合施工需求。建筑结构测量过程中，需要反复测量各个位置的数据，确保测量数据的精度。

2）提升垂直测量技术的重视程度。垂直测量技术在建筑结构施工中非常重要，其测量精度直接影响建筑结构施工的稳定性。提升垂直测量精度，不仅能够提升建筑施工质量，还能确保建筑结构符合施工需求。

3）确定标准位置。合理确定标准位置后，对该位置进行反复测量，获取精准的位置信息，可确保建筑结构的整体性符合建设需求。

3.2钢筋工程施工技术

钢筋工程施工技术在建筑结构施工中也较为重要，其中钢筋吊装与焊接施工最关键。吊装型钢柱前，应先检查型钢柱的标高、定位与基准轴线，再校核型钢柱连接板的大小与吊装位置等重要信息，保证全部指标均和建筑设计指标一致。当型钢柱的全部指标与建筑设计指标一致时，在型钢柱的两端标记中心线位置，并在下端画上标高线。校正型钢柱吊装位置时，需测量钢垫板顶端标高，确保其顶端标高符合建筑设计需求后，才可吊装型钢柱至指定位置。如果钢垫板顶端标高不符合建筑设计需求，需要及时替换钢垫板，提升型钢柱吊装精度。

3.3模板施工技术

安装支撑架时，要保证支架间距离、第一排模板和跨边的距离、梁板和楼板的间距等的精准性和合理性，以保证建筑结构的均衡荷载。同时，在支设模板的过程中，要在梁根部位预设清理孔洞，便于后续清除杂质和废料。模板施工时要保证表面整洁、无破损，认真加固模板与模板之间的部位，并逐一检测，一项施工内容合格后方可开展下一项施工。支设模板完成后，要做好浇筑和拆除模板工作，保证模板的湿润度，然后开展振捣和浇筑施工，待混凝土的强度达到设计标准后，按要求拆除模板。

4建筑钢结构工程施工技术控制要点

4.1钢柱安装技术管理控制

安装钢柱时，应清除混凝土杯孔中的杂质，并检查预埋时的高度参数是否准确。确认后，应将其吊装并安装在适当的位置。吊装结构钢柱时，应先将钢柱绑扎在一起，在吊装过程中用钢丝绳固定底部和表面钢柱，使其自由摆动，并根据施工现场情况选择吊装旋转方式，在正式吊装前先对吊车进行试验。确保起重机稳定操作，缓慢提升钢柱，逐渐将其旋转到安装位置，然后缓慢将其降低到固定位置，消除提升力。

4.2吊装技术的把控要领

首先，在吊装准备阶段，应测试机械设备的性能以及原材料的质量，严格按照现场环境条件和具体情况，将吊篮安装在规定范围内，并检查位置精度，以减少安全事故的发生频率。其次，在进行吊装作业时，应采取适当的防护措施，以有效确保施工效率和质量。安装预埋件时，应严格控制预埋件位置，预埋线应与中心线相匹配，为后续安装打下坚实的基础。最后，要注意有效完成地面区域垃圾清理和钢筋结构清理，将偏差控制在预定范围内，并充分考虑钢柱上下中心线的方向。

4.3钢材焊接技术管理控制

在开始焊接工作之前，施工人员必须首先确认焊条的直径和焊接电流的大小，并清洁焊接区域，避免杂质黏附。然后，施工人员必须将焊条与钢材的夹角控制在60~75°。控制焊接长度，并在焊缝末端控制焊道的方向，以减少出现焊接缺陷的可能性。整个焊缝焊接完成后，对表面熔渣进行处理，并检查焊接质量是否符合工程标准。

4.4螺栓连接技术管理控制

在螺栓接头施工过程中，施工人员必须首先检查螺栓部件的质量和性能，并进行滑移系数测试和轴向力测试，以确定螺栓是否处于良好状态，螺栓需满足钢材施工中的连接标准，确保钢结构的稳定性和安全性。其次，施工人员需要检查螺栓连接的摩擦表面是否存在杂质，并使用砂纸、金属刷和其他工具清除表面的铁锈和油漆等杂质。加工后，施工人员应首先使用临时螺栓连接钢结构，及时修复弯曲的钢结构材料，然后使用高强度螺栓进行安装，以确保其螺母和垫圈的方向正确。

结语

目前，钢结构在现代工程建设中已经得到了广泛的应用，并且将其与传统的砖石结构相比较，前者具有显著的优越性。随着社会对钢结构的日益重视，人们对其设计与质量的要求也越来越高。本文首先阐述了钢结构建筑的重要性，然后对钢结构建筑应用的现状及当前存在的问题进行了分析，最后对钢结构建筑的设计、施工、质量控制等方面做了详细地说明。

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