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【摘要】随着建筑行业的发展和进步，钢结构房屋已经得到了越来越广泛的应用。本文重点对钢结构房屋结构设计的问题以及设计要点进行分析，以供参考和借鉴。
【关键词】钢结构；房屋；设计；问题；要点
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、前言
钢结构建筑的广泛使用使人们对其质量越来越关注。钢结构的设计与其质量息息相关，如果设计中出现问题，必然会对日后使用埋下安全隐患。因此，要加强钢结构设计。
二、建筑结构设计的基本内容
1、建筑结构设计程序
在对建筑物进行设计的过程中，要对其进行充分的考虑，其相关的设计主要包括，结构设计、电气设计、建筑设计、给排水设计以及暖气通风设计等。其中，在对这些设计开展的过程中，要注意对美观、功能、环保以及经济等方面的要求进行严格遵守。另外，建筑物对自身所具有的使用功能进行发挥的基础条件就是建筑结构，其在建筑物的设计过程中占有极为重要的作用。
2、建筑结构的分类
在建筑结构设计中，可以根据不同的划分标准对建筑结构进行分类。从建筑物的高度和层数上进行划分，主要分为单层、高层、多层以及超高层的建筑物；从建筑物实际的使用性能的方面进行划分，主要分为民用建筑和工业建筑；从建筑物在施工建筑的过程中所使用材料方面进行划分，可以分为砌体结构、钢结构、混合结构、木结构以及混凝土结构等；最后，还可以从建筑物结构形式的方面进行划分，主要划分为剪力墙结构、排架结构、大路结构、筒体结构以及框架机构等。
3、建筑结构的设计原则
在对建筑物进行建筑结构设计的过程中，要注意对经济、适用、安全、便于施工以及美观等方面的原则进行遵守，优秀的建筑结构设计通常是这五个方面的完美结合。在设计的过程中，要对传统的设计方式进行一定程度的改革，减少其中无用浮夸的成分，增加建筑物的实用性；还要注意对建筑物的质量进行严格的把关，使建筑物的质量得到保证，从而使居住者的人身安全得到保证。在对建筑物建筑结构进行设计的过程中，要注意在设计方案中对科学进行贯彻落实，使投入资金得到一定程度的节省；还应在设计中对美学原理进行合理融入，从而使建筑物的观赏性得到一定的保障。最后，要注意对建筑物的实际情况进行全面考虑，保证相关的结构设计具有可想性，从而使施工难度降低。
三、钢结构设计中的常见问题
1、缺乏结构的整体性
钢结构具有整体性特点，但是，目前很多设计人员在实践工作中并没有注意钢结构的整体性，对钢结构整体性的考虑不够全面，在设计时，更加注重追求钢结构的外形美观，而忽视钢结构在建筑物中的重要作用和支撑。这种不科学的设计理念，导致很多建筑物在使用钢结构建设时，建筑物存在一定的质量问题，严重影响建筑物的整体寿命和使用。同时钢结构如果缺乏整体性，也会影响其整体的抗震性能，如果整体性能不够好，其抗展性能也会下降，一旦抗震性能和整体结构出现问题，将会直接威胁人们的生命安全。
2、结构抗震性能不够好
钢结构设计时，整体性能方面缺乏考虑进而必定会导致其抗震性能差，这种现象必定会影响建筑物的整体质量。钢结构整体受力体系对其性能的考核不够细化，对于钢结构的受力体系在不同楼层中有着不同程度的要求，而且钢结构受力体系会随着楼层的增加而体系的不稳定性也越来越强。由于钢结构受力体系的这种特殊性，如果在设计阶段没有充分考虑结构的抗震性能和受力体系，就很容易在后期出现严重的寿命问题，在使用和施工过程中就会出现一些问题。这些都是钢结构设计施工中比较常见的一些问题，这些问题是影响钢结构在建筑中应用的关键部分，因此，设计工作人员应该要总结工作中常见的问题，分析其出现的原因，并且努力寻找解决问题的方法，进而能有效控制钢结构施工问题，通过努力控制质量问题，最终必定能提高钢结构的使用质量，实现钢结构在建筑范围内更大面积的推广。
四、钢结构房屋设计要点
1、整体优化和局部优化
任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
2、结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向較多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
3、偶然荷载设计
在进行结构受力分析时，要充分考虑偶然荷载作用，本文主要考虑地震作用。地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用,属于动力作用，通过达朗伯尔原理建立微分方程。它的大小既与结构的固有振动特性有关,又与地面运动的特性有关。大跨度房屋钢结构受地震影响大，在房屋结构设计时，要保证屋盖结构和支撑结构刚度分布均匀，有明确的传力路线，这样在地震作用下，就能够使结构受到的荷载作用通过支座向下传递，避免钢结构出现较大扭转或者其他变形形式，保证结构的安全可靠。而且要针对房屋薄弱部分进行抗震分析，并进行加强，确保其受力符合要求，与整个结构协调。由于大跨度结构的平面投影尺寸较大，尚应考虑地震行波效应和局部场地效应。故对于大跨度空间结构来说，设置一定的防震缝是一种较好的方式，根据具体的工程规模和抗震要求，进行抗震验算，并在合适的位置设置防震缝，以抵抗地震作用。在进行结构设计时，要严格控制结构的重量，而且在钢材的选取上要充分考虑自振周期，尽可能使结构的自振周期相对较长，以使得结构可以通过变形释放地震输入的能量，这样就可以减少地震作用对结构的影响。
4、注重计算分析
在对结构进行分析计算时，要重视上部、下部结构的协同工作，并计入多向地震作用的效应。在进行设计时，要充分利用现有的一些结构分析软件和先进的分析方法，对关键部位进行详细设计，并针对具体情况，加强结构的稳定性。经过计算实践表明，对于大跨钢结构来说，可以采用以下几种方法进行分析：多向地震反应谱法、时程分析法、多向随机振动分析方法等。当然，要针对具体的工程项目选择合适的方法，保证结构分析计算的可靠性。
5、加强钢结构抗震性能设计
钢结构抗展性能是建筑物必须具备的功能之一，目前很多建筑物的抗震性能都在不断完普和提高，人们对抗展性的要求也越来越高。因此，设计时一定要注重结构整体的抗展性，这要求设计人员一定要重视结构的整体性原则，整体性能够保障建筑物的使用周期，并且能延长使用寿命，设计者必须要明确各种外力从作用点到基础的传递路径，在传递过程中对建筑物钢结构产生的一种效应，掌握基本规律之后对这种问题采取有针对性的措施。其次，设计时，一定要保持构件的协调配合以及合理分工，设计必须要计算和构造的一致性，根据建筑物的荷载特点以及力学变化规律，对钢结构抗震性能进行设计，进而能达到比较理想化的效果。最后，钢结构建筑物一般要注意控制其高度，一般不能过高，控制在12层左右最佳，否则建筑物在使用钢结构时，会由于上层不规则的布置，降低整体建筑物的抗震性能，导致严重的事故。因此，从这两个方面来说，加强钢结构抗震性能设计是非常必要的.
五、我国钢结构行业现状及发展趋势
建筑钢结构分为高层及超高层钢结构、大跨度钢结构、重型厂房结构、轻型钢结构、冷弯型钢钢结构五种类型。建筑钢结构行业，主要指从事建筑钢结构制作、加工、安装的企业及附属产品的生产企业。我国建筑钢结构行业经过近20年的发展，已经形成一个庞大的产业规模。2012年全国建筑钢结构行业产量约为3200万t，产值约为3500亿元。目前，建筑钢结构行业已经形成了一个以钢材生产、钢结构设计、构件加工及制作、构件安装、以及相关联产业的产业链，涉及不同技术层面的从业人员。该产业链主要包括六大业:
1、以钢铁公司为代表的建筑用钢生产企业，负责建筑钢结构用钢的研发以及钢结构用钢板材和型材的生产(热轧等)和初级加工(冷弯、焊接等)等；
2、以科研院所为代表，负责建筑钢结构体系研发、基础理论研究、设计标准制定、技术咨询和服务等的技术支撑企业；
3、以设计单位为代表的建筑钢结构方案及施工图设计企业；
4、以钢构公司为代表的建筑钢结构基本构件制作、加工企业，也包括现代商品化的针对某类建筑钢结构体系中整体或部分体系(如屋面体系、墙面体系等)产品进行研发、制作、销售等中间服务组织；
5、以建筑钢结构施工企业为代表的钢结构现场安装、施工产业，其中部分业务可能也由大型钢构公司承担；
6、以建筑钢结构制造装备为代表，负责冶金、机械、电力、铁道、建筑等领域的钢结构产品的加工设备与成套装备制造企业。同时，建筑钢结构行业的发展也带动了相关配套产业的发展。如非钢材料的维护结构、墙体及屋面的保温隔热材料、防腐材料、焊接材料、脚手架、大量的零件机械加工、各种用于钢构件制作的机械化或智能型加工设备，等等。
六、结束语
综上所述，钢结构是建筑未来的发展方向，为了保证钢结构的快速发展，就要首先从结构设计入手，为建筑质量提供坚实的保障，促进钢结构产业的持续健康发展。
参考文献
[1]朱晓慧;魏筱斐;;钢结构稳定性探讨[J];科技咨询导报;2007年09期
[2]张秋荣;杨文龙;;关于钢结构稳定设计的初步讨探[J];黑龙江科技信息;2009年05期
[2]李永宏,赵济乐.门式屋架钢结构的制作与安装工艺[J]. 科技咨询导报. 2007(22)
[4]柏明虎,周文军.单层工业厂房钢结构工程特性及施工工艺[J]. 徐州工程學院学报. 2006(09)
[5]朱华.钢结构在我国中小城市的应用现状分析[J]. 福建建筑. 2000(02)
【关键词】钢结构；房屋；设计；问题；要点
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、前言
钢结构建筑的广泛使用使人们对其质量越来越关注。钢结构的设计与其质量息息相关，如果设计中出现问题，必然会对日后使用埋下安全隐患。因此，要加强钢结构设计。
二、建筑结构设计的基本内容
1、建筑结构设计程序
在对建筑物进行设计的过程中，要对其进行充分的考虑，其相关的设计主要包括，结构设计、电气设计、建筑设计、给排水设计以及暖气通风设计等。其中，在对这些设计开展的过程中，要注意对美观、功能、环保以及经济等方面的要求进行严格遵守。另外，建筑物对自身所具有的使用功能进行发挥的基础条件就是建筑结构，其在建筑物的设计过程中占有极为重要的作用。
2、建筑结构的分类
在建筑结构设计中，可以根据不同的划分标准对建筑结构进行分类。从建筑物的高度和层数上进行划分，主要分为单层、高层、多层以及超高层的建筑物；从建筑物实际的使用性能的方面进行划分，主要分为民用建筑和工业建筑；从建筑物在施工建筑的过程中所使用材料方面进行划分，可以分为砌体结构、钢结构、混合结构、木结构以及混凝土结构等；最后，还可以从建筑物结构形式的方面进行划分，主要划分为剪力墙结构、排架结构、大路结构、筒体结构以及框架机构等。
3、建筑结构的设计原则
在对建筑物进行建筑结构设计的过程中，要注意对经济、适用、安全、便于施工以及美观等方面的原则进行遵守，优秀的建筑结构设计通常是这五个方面的完美结合。在设计的过程中，要对传统的设计方式进行一定程度的改革，减少其中无用浮夸的成分，增加建筑物的实用性；还要注意对建筑物的质量进行严格的把关，使建筑物的质量得到保证，从而使居住者的人身安全得到保证。在对建筑物建筑结构进行设计的过程中，要注意在设计方案中对科学进行贯彻落实，使投入资金得到一定程度的节省；还应在设计中对美学原理进行合理融入，从而使建筑物的观赏性得到一定的保障。最后，要注意对建筑物的实际情况进行全面考虑，保证相关的结构设计具有可想性，从而使施工难度降低。
三、钢结构设计中的常见问题
1、缺乏结构的整体性
钢结构具有整体性特点，但是，目前很多设计人员在实践工作中并没有注意钢结构的整体性，对钢结构整体性的考虑不够全面，在设计时，更加注重追求钢结构的外形美观，而忽视钢结构在建筑物中的重要作用和支撑。这种不科学的设计理念，导致很多建筑物在使用钢结构建设时，建筑物存在一定的质量问题，严重影响建筑物的整体寿命和使用。同时钢结构如果缺乏整体性，也会影响其整体的抗震性能，如果整体性能不够好，其抗展性能也会下降，一旦抗震性能和整体结构出现问题，将会直接威胁人们的生命安全。
2、结构抗震性能不够好
钢结构设计时，整体性能方面缺乏考虑进而必定会导致其抗震性能差，这种现象必定会影响建筑物的整体质量。钢结构整体受力体系对其性能的考核不够细化，对于钢结构的受力体系在不同楼层中有着不同程度的要求，而且钢结构受力体系会随着楼层的增加而体系的不稳定性也越来越强。由于钢结构受力体系的这种特殊性，如果在设计阶段没有充分考虑结构的抗震性能和受力体系，就很容易在后期出现严重的寿命问题，在使用和施工过程中就会出现一些问题。这些都是钢结构设计施工中比较常见的一些问题，这些问题是影响钢结构在建筑中应用的关键部分，因此，设计工作人员应该要总结工作中常见的问题，分析其出现的原因，并且努力寻找解决问题的方法，进而能有效控制钢结构施工问题，通过努力控制质量问题，最终必定能提高钢结构的使用质量，实现钢结构在建筑范围内更大面积的推广。
四、钢结构房屋设计要点
1、整体优化和局部优化
任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
2、结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向較多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
3、偶然荷载设计
在进行结构受力分析时，要充分考虑偶然荷载作用，本文主要考虑地震作用。地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用,属于动力作用，通过达朗伯尔原理建立微分方程。它的大小既与结构的固有振动特性有关,又与地面运动的特性有关。大跨度房屋钢结构受地震影响大，在房屋结构设计时，要保证屋盖结构和支撑结构刚度分布均匀，有明确的传力路线，这样在地震作用下，就能够使结构受到的荷载作用通过支座向下传递，避免钢结构出现较大扭转或者其他变形形式，保证结构的安全可靠。而且要针对房屋薄弱部分进行抗震分析，并进行加强，确保其受力符合要求，与整个结构协调。由于大跨度结构的平面投影尺寸较大，尚应考虑地震行波效应和局部场地效应。故对于大跨度空间结构来说，设置一定的防震缝是一种较好的方式，根据具体的工程规模和抗震要求，进行抗震验算，并在合适的位置设置防震缝，以抵抗地震作用。在进行结构设计时，要严格控制结构的重量，而且在钢材的选取上要充分考虑自振周期，尽可能使结构的自振周期相对较长，以使得结构可以通过变形释放地震输入的能量，这样就可以减少地震作用对结构的影响。
4、注重计算分析
在对结构进行分析计算时，要重视上部、下部结构的协同工作，并计入多向地震作用的效应。在进行设计时，要充分利用现有的一些结构分析软件和先进的分析方法，对关键部位进行详细设计，并针对具体情况，加强结构的稳定性。经过计算实践表明，对于大跨钢结构来说，可以采用以下几种方法进行分析：多向地震反应谱法、时程分析法、多向随机振动分析方法等。当然，要针对具体的工程项目选择合适的方法，保证结构分析计算的可靠性。
5、加强钢结构抗震性能设计
钢结构抗展性能是建筑物必须具备的功能之一，目前很多建筑物的抗震性能都在不断完普和提高，人们对抗展性的要求也越来越高。因此，设计时一定要注重结构整体的抗展性，这要求设计人员一定要重视结构的整体性原则，整体性能够保障建筑物的使用周期，并且能延长使用寿命，设计者必须要明确各种外力从作用点到基础的传递路径，在传递过程中对建筑物钢结构产生的一种效应，掌握基本规律之后对这种问题采取有针对性的措施。其次，设计时，一定要保持构件的协调配合以及合理分工，设计必须要计算和构造的一致性，根据建筑物的荷载特点以及力学变化规律，对钢结构抗震性能进行设计，进而能达到比较理想化的效果。最后，钢结构建筑物一般要注意控制其高度，一般不能过高，控制在12层左右最佳，否则建筑物在使用钢结构时，会由于上层不规则的布置，降低整体建筑物的抗震性能，导致严重的事故。因此，从这两个方面来说，加强钢结构抗震性能设计是非常必要的.
五、我国钢结构行业现状及发展趋势
建筑钢结构分为高层及超高层钢结构、大跨度钢结构、重型厂房结构、轻型钢结构、冷弯型钢钢结构五种类型。建筑钢结构行业，主要指从事建筑钢结构制作、加工、安装的企业及附属产品的生产企业。我国建筑钢结构行业经过近20年的发展，已经形成一个庞大的产业规模。2012年全国建筑钢结构行业产量约为3200万t，产值约为3500亿元。目前，建筑钢结构行业已经形成了一个以钢材生产、钢结构设计、构件加工及制作、构件安装、以及相关联产业的产业链，涉及不同技术层面的从业人员。该产业链主要包括六大业:
1、以钢铁公司为代表的建筑用钢生产企业，负责建筑钢结构用钢的研发以及钢结构用钢板材和型材的生产(热轧等)和初级加工(冷弯、焊接等)等；
2、以科研院所为代表，负责建筑钢结构体系研发、基础理论研究、设计标准制定、技术咨询和服务等的技术支撑企业；
3、以设计单位为代表的建筑钢结构方案及施工图设计企业；
4、以钢构公司为代表的建筑钢结构基本构件制作、加工企业，也包括现代商品化的针对某类建筑钢结构体系中整体或部分体系(如屋面体系、墙面体系等)产品进行研发、制作、销售等中间服务组织；
5、以建筑钢结构施工企业为代表的钢结构现场安装、施工产业，其中部分业务可能也由大型钢构公司承担；
6、以建筑钢结构制造装备为代表，负责冶金、机械、电力、铁道、建筑等领域的钢结构产品的加工设备与成套装备制造企业。同时，建筑钢结构行业的发展也带动了相关配套产业的发展。如非钢材料的维护结构、墙体及屋面的保温隔热材料、防腐材料、焊接材料、脚手架、大量的零件机械加工、各种用于钢构件制作的机械化或智能型加工设备，等等。
六、结束语
综上所述，钢结构是建筑未来的发展方向，为了保证钢结构的快速发展，就要首先从结构设计入手，为建筑质量提供坚实的保障，促进钢结构产业的持续健康发展。
参考文献
[1]朱晓慧;魏筱斐;;钢结构稳定性探讨[J];科技咨询导报;2007年09期
[2]张秋荣;杨文龙;;关于钢结构稳定设计的初步讨探[J];黑龙江科技信息;2009年05期
[2]李永宏,赵济乐.门式屋架钢结构的制作与安装工艺[J]. 科技咨询导报. 2007(22)
[4]柏明虎,周文军.单层工业厂房钢结构工程特性及施工工艺[J]. 徐州工程學院学报. 2006(09)
[5]朱华.钢结构在我国中小城市的应用现状分析[J]. 福建建筑. 2000(02)