鋼結構建筑的設計研究

1、    鋼結構建筑的設計研究    楊雙李瑞云【摘要】現(xiàn)代鋼結構建筑具有建材可循環(huán)利用、 滿足超跨度與超高度標準要求、實現(xiàn)建筑功能化與一體化以及降低施工成本等眾多優(yōu)點， 致使其被廣泛的推廣和應用在現(xiàn)代建筑中。本文主要分析了現(xiàn)代鋼結構建筑的優(yōu)點，探析了現(xiàn)代鋼結構建筑的設計要點， 希望本文可以給相關學者提供一定的幫助?！娟P鍵詞】鋼結構建筑 設計要點現(xiàn)代鋼結構建筑是以鋼結構為骨架，配合多種復合材料拼裝而成，所有的材料能夠進行批量化、 系列化、 標準化生產(chǎn)， 并且具有環(huán)保、 功能眾多、 成本低等優(yōu)點， 逐漸的取代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑結構， 已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的

2、一個標志， 并且在一定程度上， 鋼結構建筑的水平代表了一個國家的建筑水平， 由此可見鋼結構建筑的重要性。因此， 文章針對現(xiàn)代鋼結構建筑設計要點的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。1 現(xiàn)代鋼結構建筑的優(yōu)點分析（1）建材可循環(huán)使用。雖然我國地大物博， 但是人均資源、 能源非常短缺， 鋼結構建筑的建材可以循環(huán)使用， 有利于環(huán)保需求以及可持續(xù)發(fā)展。鋼結構建筑與傳統(tǒng)混凝土建筑相比， 不僅具有客觀的循環(huán)再利用價值， 還具有更高的能效以及更高的強度， 同時在施工的過程中不需要進行建模， 這對于推動建筑行業(yè)的環(huán)保、 可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。（2）滿足超跨度、 超高度的標準要求。鋼材與各向同性的均質體非常接

3、近， 并且具有較高的彈性和強度， 其密度小于同等強度的木材、混凝土、 磚石等傳統(tǒng)材料， 在相同受力條件下， 由于鋼結構自重相對較小， 因此能夠滿足高度、 跨度比較高的結構要求， 并且鋼結構具有更加豐富、 靈活、 多變的結構形體， 更好的滿足不同建筑結構的實際需求。（3）實現(xiàn)建筑的功能化與一體化。建筑結構是現(xiàn)代鋼結構建筑必不可好的重要環(huán)節(jié)， 無論是結構的構件、 形體， 還是節(jié)點等， 在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、 質量好壞。因此， 在進行鋼結構建筑結構設計時， 應該盡可能的實現(xiàn)建筑的功能化與一體化， 進而建造藝術性和技術性融為一體的現(xiàn)代鋼結構建筑。（4）建設成本低， 工程化程度高?，F(xiàn)代鋼

4、結構建筑具有統(tǒng)一標準、模數(shù)協(xié)調等特點， 提高了建筑的工程化程度， 實現(xiàn)現(xiàn)代建筑行業(yè)的規(guī)?；?、 工業(yè)化發(fā)展。同時， 鋼結構采用一體化加工和安裝工藝， 能夠有效的降低施工成本， 為施工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。2 現(xiàn)代鋼結構建筑的設計要點分析（1）鋼結構建筑的建筑構思分析?，F(xiàn)代鋼結構建筑的建筑構思，應該重點考慮技術的可行性與可操作性， 鋼結構建筑設計應該盡可能的實現(xiàn)結構構思與建筑構思的有機結合?，F(xiàn)代鋼結構住宅的構思一方面體現(xiàn)了鋼材的靈活使用， 另一方面體現(xiàn)了傳統(tǒng)意義的建筑構思。因此， 現(xiàn)代鋼結構建筑設計師必須與機械工程師、 設備工程師、 結構工程師等進行溝通， 通過多方的協(xié)調配合， 保證鋼結構建筑構

5、思在特定的條件下能夠順利、 有序的實施。建筑設計師應該深入的了解各種材料的特性、 材料創(chuàng)造的結構形式以及相應的技術等， 這樣才能夠保證建筑構思的可行性， 同時根據(jù)自身的構思相結合， 保證鋼結構建筑的創(chuàng)造性獨特性與個性， 同時保證建筑結構設計方案的可實施性。（2）鋼結構建筑節(jié)點設計要點分析。鋼結構建筑結構體系與傳統(tǒng)建筑結構體系最大的區(qū)別在于節(jié)點設計， 鋼結構建筑節(jié)點設計直接關系到建筑設計的成敗。鋼結構建筑的許多節(jié)點都是露明的， 露明的節(jié)點與中國傳統(tǒng)木結構建筑的榫卯結構相似。通過對鋼結構建筑的節(jié)點進行合理的設計， 能夠顯示鋼結構建筑特有的結構美感。為了滿足鋼結構建筑的防火需求， 一些設計時在進行節(jié)

6、點設計時輔以一定的防火設計， 例如用防火板材封閉節(jié)點或者涂抹防火涂料等， 防火板材將鋼結構特有的節(jié)點封閉起來， 會影響鋼結構節(jié)點結構美的體現(xiàn)， 涂抹防火涂料既能夠體現(xiàn)鋼結構節(jié)點的美感， 又能夠起到防火的作用， 并且還能夠保持鋼格連接節(jié)點的特點， 應該進一步的推廣和應用。（3）預估截面設計要點分析。鋼結構布置完成之后， 應該對截面進行預先估算， 主要根據(jù)是梁柱斷面狀況以及梁柱的大小， 根據(jù)截面進行仔細的設計。首先， 鋼結構的梁通常采用 h 型鋼、 軋鋼、 槽鋼的截面， 通過分析支座與荷載， 截面的大小介于跨度的 2 - 5% 之間；其次，鋼結構的柱截面應該按照長細比進行預估， 通常狀況下， 其范

7、圍應該控制在 50 -150 單位之間， 在初步選值時應該將其控制在 100 單位左右，柱截面的大小應該根據(jù)受力狀況確定， 選擇合適的軋鋼或者槽鋼；再者， 輕型鋼結構與普通鋼結構設計之間存在很大的差別， 為了保證每一個構件能夠充分的發(fā)揮性能， 應該根據(jù)具體狀況設計輕型鋼結構， 同時利用高科技作業(yè)， 保持強弱軸方向的正確性， 以此降低鋼結構的受力和變形。（4）地基結構設計要點分析。地基結構設計時鋼結構建筑結構設計的重點， 鋼結構過程中應該注意以下要點：在進行地基結構設計之前， 應該對施工現(xiàn)場的水文地質條件、 分布狀況、 荷載大小、 建筑物體型等狀況進行調查， 并根據(jù)施工現(xiàn)場的實際狀況， 設計基礎

8、形式；在進行框架結構設計時， 為了增加基礎結構的整體性， 應該采用交叉梁條地基結構。（5）網(wǎng)架結構設計要點分析。鋼結構建筑經(jīng)常遇到網(wǎng)架結構， 建筑設計師需要將下部結構與網(wǎng)架結構分開計算和分開設計。首先， 假設網(wǎng)架支座剛度無限大， 支座剛度相同， 然后計算支座反力， 然后再傳遞至下部結構。通常狀況下， 下部結構為梁、 柱等， 不僅剛度大， 而且差別相對較大， 和計算建設剛度無限大相違背， 計算的網(wǎng)架內力、 支座反力與實際狀況存在很大的差異， 因為網(wǎng)架內力與反力分配和剛度大小存在密切的關系， 網(wǎng)架與下部結構分開計算， 導致結果存在較大的誤差。但是， 在現(xiàn)實應用的過程中并沒有出現(xiàn)工程事故， 原因是鋼

9、網(wǎng)架結構為高次超靜定空間結構， 并且鋼材具有良好的彈塑性， 不會導致桿件破壞或者斷裂，不至于出現(xiàn)工程事故。（6）鋼材焊接要點。鋼材焊接施工是鋼結構的重點， 如果焊接施工出現(xiàn)問題， 將會影響鋼結構施工質量。因此， 在進行鋼材焊接施工時， 應該將焊接部位徹底清理干凈， 按照焊接施工相關規(guī)定保管和存放鋼材， 高度重視氣孔部位施工， 避免在焊接施工的過程中出現(xiàn)裂縫。（7）鋼結構構件設計要點。鋼結構構件設計要點主要包括以下幾個方面：首先， 做好材料選購工作， 需要創(chuàng)建一套健全的材料采購監(jiān)督體系， 以此保證設計材料的質量；其次， 為了防止在施工的過程中出現(xiàn)技術問題、 質量問題， 應該選聘綜合素質高的技術人員和施工人員， 并加強對設計人員和施工人員的培訓和再教育， 為鋼結構構件施工質量奠定可靠的技術保障。3 結束語總而言之， 現(xiàn)代鋼結構設計是一個復雜的系統(tǒng)工程， 在設計的過程中應該嚴格控制各個設計要點， 并不斷的改進和創(chuàng)新設計方法， 提高設計水平和效率。同時， 鋼結構建筑設計師應該在實踐的過程中不斷的探索和積累經(jīng)驗， 以此保證鋼