在基建領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)由于具有施工簡(jiǎn)便、性能卓越等優(yōu)勢(shì)，為鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展創(chuàng)造出了重要機(jī)遇。此外，對(duì)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，鑒于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工周期長(zhǎng)，因此提升了大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。作為設(shè)計(jì)人員，為了使大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)更加合理、科學(xué)，確保其性能滿足今后使用要求，除了需要不斷提升設(shè)計(jì)人員自身能力外，還應(yīng)加大對(duì)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的研究力度，對(duì)促進(jìn)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展有著重要意義。
　　
　　1 鋼結(jié)構(gòu)廠房基于性能設(shè)計(jì)的基本概念與設(shè)計(jì)思路
　　
　　1.1 性能設(shè)計(jì)
　　
　　自結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)以后，隨著時(shí)間的不斷推移，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的要求，而基于性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正在成為未來(lái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向。所謂性能化設(shè)計(jì)，指的是使用工程方法，讓鋼結(jié)構(gòu)性能更加趨于既定要求。與此同時(shí)，在基于性能的設(shè)計(jì)理論中，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)分析計(jì)算、預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)等方法，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)性能是否滿足工程使用方的要求，確保鋼結(jié)構(gòu)性能可以貼合工程使用方的需求。 　　1.2 基于延性性能的設(shè)計(jì)思路
　　
　　通常來(lái)說(shuō)，如果構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)存在較好的延性能力，其后期變形的程度也會(huì)越大，即便結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的屈服或承載力已經(jīng)處于極限狀態(tài)下，其仍然可以吸收一定程度的能量，有助于推遲延性破壞的時(shí)間。因此，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員做好延性性能控制是很有必要的。在設(shè)計(jì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)過(guò)程中，延性性能設(shè)計(jì)也成為了大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要思路。
　　
　　在延性設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)以下參數(shù)予以重點(diǎn)考慮，即：屈服荷載、破壞荷載、屈服變形以及破壞變形。此外，為了保證延性設(shè)計(jì)更加合理，設(shè)計(jì)人員首先要想辦法計(jì)算出上述延性性能參數(shù)，并對(duì)屈服荷載值、屈服變形指標(biāo)加以分析，確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)可以得到可靠、安全的使用。另外，在延性設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要計(jì)算出準(zhǔn)確的承載力比例系數(shù)，確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞前可以儲(chǔ)備一定大小的承載力。最后，延性設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)變形比例系數(shù)予以準(zhǔn)確、合理的確定，以此來(lái)確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞前，結(jié)構(gòu)自身可以有一定的變形能力儲(chǔ)備。總之，鋼結(jié)構(gòu)基于延性的性能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)體系幾何非線性、材料非線性的計(jì)算分析加以考慮，從而獲得鋼結(jié)構(gòu)屈服荷載、破壞荷載等性能參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)提出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的安全設(shè)計(jì)性能控制指標(biāo)。
　　
　　2 基于性能的大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房具體設(shè)計(jì)方法
　　
　　2.1 鋼結(jié)構(gòu)體系性能設(shè)計(jì)
　　
　　通常來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求予以遵從。此外，在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，其對(duì)鋼材伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度等有著嚴(yán)格的規(guī)定，例如，鋼材伸長(zhǎng)率不小于20%，抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的實(shí)際測(cè)量值不大于0.85，設(shè)計(jì)人員必須要遵從這些要求，確保所設(shè)計(jì)的建筑工程可以滿足今后使用要求。然而，在美國(guó)體系的規(guī)范中，其中的要求與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)存在一些矛盾的地方，所以對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，其在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)體系性能設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)建筑抗震能力予以密切關(guān)注，從中來(lái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的變形能力進(jìn)行估算，確保鋼結(jié)構(gòu)體系性能設(shè)計(jì)滿足使用要求。另外，在鋼結(jié)構(gòu)體系性能設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要詳盡掌握我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，并要準(zhǔn)確的計(jì)算出鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力，明確穩(wěn)定承載能力控制指標(biāo)，保證大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足使用要求。
　　
　　2.2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能設(shè)計(jì)
　　
　　2.2.1 鋼構(gòu)件承載力性能
　　
　　現(xiàn)階段，在我國(guó)發(fā)布并實(shí)施的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，其通過(guò)經(jīng)驗(yàn)式的指導(dǎo)來(lái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件局部穩(wěn)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于受壓、受彎構(gòu)件來(lái)說(shuō)，為了提升其使用安全程度，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)增加構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可確保構(gòu)件承載力性能設(shè)計(jì)滿足大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房今后使用要求。如鄂爾多斯伊金霍洛旗體育中心的設(shè)計(jì)，圖1為該結(jié)構(gòu)外觀示意圖。
　　
　　2.2.2 鋼構(gòu)件變形性能
　　
　　在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，其對(duì)鋼構(gòu)件的變形性能有著嚴(yán)格要求，即：（1）為了保證結(jié)構(gòu)使用的可靠性與安全性，提升鋼結(jié)構(gòu)的美觀程度，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)其中構(gòu)件的變形程度規(guī)定相應(yīng)的限值。通常來(lái)說(shuō)，在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的附錄A中，設(shè)計(jì)人員可清楚的知曉結(jié)構(gòu)、構(gòu)件變形的容許值。此外，如果存在特殊要求，設(shè)計(jì)人員可對(duì)附錄A中的要求予以有針對(duì)性的調(diào)整，但是調(diào)整不得影響構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的觀感以及使用。（2）在對(duì)構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員可忽視緊固件連接孔所引發(fā)的截面削弱。（3）為了實(shí)現(xiàn)改善使用條件與外觀的目的，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際要求將橫向受力構(gòu)件進(jìn)行預(yù)先起拱，通常為恒載標(biāo)準(zhǔn)值與1/2活載標(biāo)準(zhǔn)值之和所產(chǎn)生的撓度值，同時(shí)對(duì)活載作用下變形限值作了規(guī)定。
　　
　　然而，盡管《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)相關(guān)要求有著明確的規(guī)定，但是實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中仍然存在許多問(wèn)題，例如：（1）在實(shí)際大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房中，其中鋼結(jié)構(gòu)的彈性位移控制值的取值范圍比較大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員難以確定準(zhǔn)確的鋼結(jié)構(gòu)彈性位移控制值，致使設(shè)計(jì)人員感到迷茫。（2）一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)預(yù)起拱要在加載活荷載、裝修荷載以及屋面荷載之前進(jìn)行，在上述荷載的作用下，預(yù)起拱設(shè)計(jì)并不能對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的絕對(duì)變形值起到顯著的減少作用。（3）在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，變形限值問(wèn)題可通過(guò)結(jié)構(gòu)初始幾何形態(tài)預(yù)起拱來(lái)解決。然而，當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度處于安全界限內(nèi)，為何還要對(duì)正常荷載作用下結(jié)構(gòu)中的彈性位移進(jìn)行控制？是否一定需要通過(guò)反拱來(lái)解決位移控制指標(biāo)？（4）在鋼構(gòu)件變形性能設(shè)計(jì)過(guò)程中，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的一些要求僅適用于彈性小的變形階段，如果彈塑性較大，則現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)便會(huì)無(wú)能為力。此外，為實(shí)現(xiàn)彈性小變形能力設(shè)計(jì)的目標(biāo)，能否保證大跨度結(jié)構(gòu)體系彈塑性大變形情況下的安全？為了解決上述問(wèn)題，迫切需要出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼構(gòu)件基于雙非線性分析的彈性小變形與彈塑性大變形能力設(shè)計(jì)控制指標(biāo)進(jìn)行合理確定。
　　
　　2.3 鋼節(jié)點(diǎn)的性能設(shè)計(jì)
　　
　　在進(jìn)行鋼節(jié)點(diǎn)性能設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)以下內(nèi)容予以重點(diǎn)關(guān)注，即：（1）以鋼節(jié)點(diǎn)變形能力設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員要細(xì)致的分析荷載、應(yīng)變與位移之間的關(guān)系。同時(shí)，鋼節(jié)點(diǎn)延性性能可通過(guò)合理的數(shù)據(jù)分析來(lái)予以確定。此外，在鋼節(jié)點(diǎn)性能設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員要確保變形值與屈服變形值之間的比例系數(shù)不小于1.2，避免因鋼材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而引發(fā)相應(yīng)的問(wèn)題。需要注意的是，在鋼節(jié)點(diǎn)變形能力設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要保證彈塑性變形值在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，承載力變形值同樣也要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，方可確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)的使用始終處于最佳狀態(tài)。（2）在鋼節(jié)點(diǎn)性能設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)承載力的設(shè)計(jì)予以重點(diǎn)關(guān)注。所以，在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)荷載與應(yīng)變關(guān)系分析方法有著詳盡的掌握，并可進(jìn)行靈活的運(yùn)用，從而更加準(zhǔn)確的確定荷載值的大小，確保鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)性能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可以有序開(kāi)展。
　　
　　3 結(jié)束語(yǔ)
　　
　　由此可見(jiàn)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的逐漸加快，越來(lái)越多的鋼結(jié)構(gòu)廠房拔地而起，為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的使用質(zhì)量，特別是大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的使用質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員除了要努力提升自身綜合素質(zhì)外，還應(yīng)切實(shí)的加大對(duì)于基于性能的大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究力度，努力提高大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的性能可以符合業(yè)主的要求，保證大跨度鋼結(jié)構(gòu)的使用始終處于最佳性能，為進(jìn)一步加快我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)廠房的發(fā)展增添新的動(dòng)能，對(duì)全面提升我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)水平有著重要意義。