钢结构构件设计及节点设计分析

钢结构构件设计及节点设计分析

周长永

周长永

山东颐杰鸿丰能源装备有限公司山东潍坊261108

摘要：现在的建筑产业规模拓展迅速，钢材料的运用量也在不断增大。虽然钢材料本身具有较强的延展性和可塑性的特点，但是在具体的应用领域当中，仍然难以保证整体的钢结构具有较高的延展性能和可塑韧性。在建筑行业当中有很多复杂的建筑结构，都需要有优质钢结构的支撑，因此，为迎合现代建设的建筑需求，要不断完善现有的钢结构设计，吸纳和培养优质的设计人员，推出相关节点设计的优质方案。从根本上增强钢结构的稳固性，优化内部的结构链接，确保钢结构的节点能承受相应的压力。

关键词：建筑物的钢结构、结构总体设计、节点分类、设计要点

钢结构是以钢材为原料的建筑结构，具有较为稳固，而且建设方法简易的特征。结合相关的数据来看，我国早期就已经开始运用铁质的材料充当承重结构，但是受后期制度的约束，相关科技得不到发展仍然停留在原有水平。一直到后来，才从国外引进了现代化的钢结构建设手段，现如今钢结构的体系在国内也有一定的发展历史了，相关经验告诫我们必须要把握好结构设计和节点设计，提高建筑物的稳定性，增加建筑物的使用寿命。

一、钢结构构件设计

1.1构件类型和对应截面

（1）轴心受力构件

它是支撑系统当中的关键部分，可以将其细化为拉杆和压杆两部分。建筑结构当中的承重测量一般都会考虑轴心的受力情况，且现在轴心受力构件已经普遍运用到了网架和搭架的建设中。具体看轴心受力构件的截面模式有很多，其基本形状较为简单，并带有对称轴，最常见的应该是轧制型锕截面。这些截面普遍具有用材少制作简易、易链接、可延展且韧度高的特点。

（2）受弯构件

简单来说，它也被称作梁，是现代的房屋建筑当中最普遍具有的结构。除却房屋建设其他建设也需要有梁来承载横向压力，所以一般来说，具体工作中会采用工字型和h型和箱型的截面，帮助分解一部分压力。此外，受具体情况影响也存在槽形截面。建筑行业当中存在很多种类的梁，比较受欢迎的钢梁就是单跨简易支梁，因为这种梁的建设比较简便且受外界因素影响小。

（3）拉弯构件和压弯构件

这类构件在建筑结构当中，会同时受到弯矩和轴心拉力或者是轴心压力。压弯结构广泛应用于厂房当中的框架柱和高层建筑框架的柱子。压弯构件会受到钢结构具体连接情况的影响，所运用的是一个轴对称或者是两个轴对称的截面。

1.2构件设计手段

（1）预估截面

在结束前期的布置工作之后，需要对相应的构件截面进行初步的数据估算。尤其是针对梁柱和支撑等断面的形态和大小，及早取得一个整体的估算结果，并根据相应的承载能力和结构需求，选取合适的截面，进而推动板件的选择或换新。此外，针对不同的建筑结构，要按照相应的数据规格进行具体的约束，确保建设稳定安全且简易美观的截面。

（2）分析钢结构判定工程

针对不同性质的钢结构进行具体的弹性检测，经典结构可运用力学手册工具书分析结构的获力和变形数据，针对简单的结构进行手算分析，复杂的结构通过搭建模型，模拟运营工序做详细的结构调查。此外，应该运用合适的软件，对于相关结果进行工程判定。推动相关数据的修正，减小计算本身所存在的误差，制定优质的设计方案，避免由于基础数据错误所带来的整体工程建设漏洞。

（3）选材

从自身建设资金方面来看，可以选用不同规格的钢材组合形成的截面。如果资金相对充足的话，可以应用比较常见的材料，比如Q235，以便于日常的工程管理工作。但是一定要从根本上保证截面与构件的高匹配度，保证相关参数符合规定要求。

（4）分解

全面针对单一构件实现数量和截面形态的分解，着手解决截面优化设计遇到的阻碍问题。具体是要分解钢结构中杆件结构的连接设计，使悬挂体系当中的承压杆分解成含有几根承力杆的组合。从侧面在构件中增加间隙，帮助后期推进连接工作，帮助复杂的节点实现简化连接。

（5）转化

钢结构构件设计当中的主要成分是实现截面规格的考量和尺寸的转化。转化能够帮助减小构件截面，降低连接难度，提高连接工作效率。针对圆钢管和工字钢等截面采用缩小的手段，针对网球架的节点处，进行去宽翼留钢的简化处理。

（6）整合

整体设计目的是减少构件种类和数量，不断简化连接的手段，优化整体结构的性能。首先要保证节点受力方式趋同，构件结构截面形状大小近似，增大钢结构的整体感。此外，多变的截面结构需要受到具体建设需求的制约，在考虑到工程需求、连接规范及其他影响因素的基础之上，允许选择满足受力需求的截面。

二、节点设计

首先，节点数据应该遵守简便、牢固且便于后期工作的基本建设原则。其次，准备相关的设计手册，为后期查询焊接及螺栓连接数据提供支持。最后，设置施工详细图纸，选定好节点连接的手段。运用十字交叉的连接法，全面打破外界对于十字交叉法的质疑，相关数据显示，十字交叉能够实现优质链接。

2.1焊接和栓接

严格遵守焊接接缝的尺寸大小，选用优质的链接材料，对应链接的材料应该选用强度较低的。强化相关人员的工作技术，焊接工序一定要细致，不能够随便加大焊接的漏洞，尽最大的可能让焊缝的中心区趋近于连接构件的中心。现有的建筑工程当中，大都应用高强度螺栓，这种螺栓的抗剪性能较高。对于较大规格的螺栓应谨慎应用，防止内部产生摇晃风险。

2.2节点设计要考虑

首先，要考虑安装螺旋和焊接的施工场地和场地大小。其次，还要考虑其他硬件安装的先后顺序。综合以前的经验，常犯的错误就是构件运到现场，无法实现基本安装。所以我们必须要尽可能的实现现场工人的监督和定位，全面推进相关构件的具体安装。此外，要具体考虑制造工业的工艺水平，保证应用的钢管连接节点符合连接的规格。

2.3图纸编制

整个钢结构的设计必须要有设计图和施工详图，相关单位要提供基础图纸，钢结构制造公司需要制定施工详细图纸。设计图中应该提出相关的设计依据理论，提出技术数据参数，提出优先选购的材料和规格要求，提出相关主要节点构造的要求，外面细致的反映设计师的思想。经济发展导致近些年来的钢结构项目逐步增多，建设压力逐渐增大，建设工序当中缺乏具体的工程师和设计师是我们当前所面临的关键问题，必须要加强培养优质的设计师，推动优质图纸的编制。

结束语

受现代经济发展方式和革新思想的影响，钢结构在建筑行业当中逐渐普及，并推动不同风格建筑格局的产生和发展。另外，现在的钢结构逐步采用更加优质的技术和材料，具有较高的防震性能，总体的结构也更加灵活稳固。在未来的发展阶段中，我们要不断地完善具体的钢结构设计方案，一定要保证设计方案切合实际需要，在保质保量的基础之上推进相关的建设工序。

参考文献：

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