幸妍
(上海通用金属结构工程有限公司,上海,200949)
【摘 要】随着经济不断发展,城市建设规模不断加大,给建筑工程施工技术提出更高要求,以满足社会发展的实际需求,促进我国建筑行业长远发展。在建筑施工中,框架钢结构具有强度较高、性能较好等特点,成为当前建筑施工的主要材料。本文就框架钢结构的研究及优化进行概述,对框架钢结构优化设计的内容进行全面分析,提出框架钢结构优化设计的实际应用,以有效推动我国建筑工程的现代化发展。
【关键词】框架钢结构;研究;优化设计
根据实践证明可知,框架钢结构在建筑工程中的广泛应用,大大提高了建筑施工安全性,是建筑产业现代化发展的必然趋势。因此,对框架钢结构和其的优化设计进行更深入的了解,对于提高建筑工程的施工效益和整体效益有着重要现实意义。
一、框架钢结构的研究及优化
在进行框架钢结构的优化设计时,必须对整体安全性、可靠性给以高度重视,才能确保各组成结构的统一和协调,并对每一个构建进行深入考虑,以不断提高框架钢结构的设计水平,满足相关规定提出的各种要求。因此,框架钢结构的优化设计,必须确保整个构建和结构处于最佳受力状态,使整体性能得到最有效发挥,才能在保证结构延展性的同时,使钢力和承受力与实际情况相符。与此同时,对结构承受的载荷和内部应力情况进行简明的标示,以确保外力作用中心、抗侧力刚度中心和结构平面布置的质量中心尽可能的重合或者相近,从而降低扭转效应给建筑整体造成的影响,达到降低建筑工程施工成本的目的。
二、框架钢结构优化设计的内容
根据相关调查和分析可知,框架钢结构优化设计包括的内容主要有如下三个方面:首先,构件方面的优化设计。在框架钢结构优化设计中,构件材料的合理配置和选择,才能使构件得到优化。在进行材料组合时,比较常用的是Q235和Q345两种,在建筑工程的主体结构中,一般都要使用同一种材料,才能确保建筑工程的施工得到统一化管理,并有效降低施工成本,便于选取不同强度的钢材来进行组合截面流程。在进行截面的验算时,一般采用弹塑性方法,可以保证构构件设计的规范性,但也会出现部分构件和结构内力的弹性计算不相符的问题。在对程序技术进行优化设计后,如果构件出现验算不能通过通过的情况,则可以采用扩大截面验算对象的方式,以对构件的各种情况进行再次验算,确保验算最终能够通过。其次,整体布置和类型选用方面的优化设计。通常情况下,框架钢结构材料的材质都比较均匀,具有塑性、韧性和强度等较高的特点,与设计中力学计算的相关要求相符,并且,钢结构的制造工序非常简单和方便,施工工期不长,整体重量较轻。因此,确保框架钢结构具有很强的稳定性,是在进行整体布置和类型选择时必须高度重视的问题,以保证其与设计图纸、施工要求等相符,避免倒塌、倾斜等情况出现,从而提高建筑工程施工过程中的安全性,促进建筑工程顺利完工。最后,节点方面的优化设计。在进行钢结构的布置时,必须严格按照相关规范标准执行,才能确保线与线的交接能对点连接、面与面的交接能对线连接,从而提高整个框架钢结构的设计水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据力学的相关理论知识和力的特点,在进行节点的连接时,可将其分为钢接节点、半钢接节点和铰接节点三种类型。因此,在进行框架钢结构的连接之前,要对相关准备工作给以高度重视,明确节点的具有形式,避免节点设计和节点模型使用出现不统一情况,以保证框架钢结构的节点得到优化设计。一般情况下,可以先对节点进行简单的定量分析,如钢接和铰接等,然后在进行连接板、节点、焊接和梁腹板等的优化设计时,必须确保应力作用下螺栓具有相应的牢固性,以在合理的安排焊接构件的吊装顺序和施工空间的同时,充分满足实际施工的各种需求。
三、框架钢结构优化设计的实际应用
现对某小区钢结构的塔式住宅楼进行优化设计,根据相关资料显示,每一栋楼都有六层,层高为2.8米,主要结构为框架钢结构,其抗震强度为七级,粗糙度为C类,并且,地下水位为1.5米。首先,根据框架钢结构的组成结构,对相关组成部分的优化设计进行计算。在进行组合版的验算时,要合理的计算内力和荷载,其中,恒载包括混凝土和钢筋的自重、压型钢板的自重。由于住宅楼的柱体、梁和板的结构形式是:柱采用宽翼缘H型钢,材质是Q235;楼面板和屋面采用的是压型钢板、现浇混凝土组合楼板,其中,压型钢板的型号为YX-75-200-600的开口型压型钢板,所以,压型钢板梯形凹槽部分混凝土折算的高度是一定的值,混凝土板的平均厚度也是一定值。采用弹性计算方式对施工阶段的内力进行计算,并且将可视实际支撑跨数和跨度尺度看作是确定的值,同时,将三跨连续板看做是一米宽的板条,以将其作为计算单元,可以计算出跨中正弯矩、支座剪力。在利用相关公式对施工阶段压型钢板进行计算,可以计算出一个波据中压型钢板形心和中心之间的距离、压型钢板受压翼缘和形心轴之间的距离。在进行组合板计算时,利用相关公式可以计算出组合板的有效高度、正截面的抗弯。
根据上述相关数据,对施工图纸进行仔细审核和对比后,在进行框架钢结构节点的优化设计时,必须确保各节点的统一,才能对各节点的安装、制度进行标准化管理,以保证框架钢结构构件的连接形式、规格等与相对应的节点相符。首先,梁和柱之间的钢接优化设计。采用翼缘剖口焊接方式,并用腹板高强度螺栓进行连接;其次,梁和柱的铰接优化设计。采用普通的螺栓来完成梁腹板和连接板的定位,以保证整个框架钢结构的稳定性;最后,支撑连接的优化设计。采用双角钢或双槽钢相组合成截面,并与工字型柱强轴、工字型梁相连接,以保证施工过程的安全性。在实际应用中,框架钢结构的额优化设计,还需要对构件的运输、管理和安装设备等给以高度重视,注重各个细节问题,才能避免误差情况出现。例如:对劲性构件表面的油漆涂装区进行明确的标注,以避免劲性构件表面出现误涂问题;明确的标注构件轴线的标高和相关数据,可以有效避免安装相反情况出现。
四、结束语:
随着我国建筑施工技术的不断提高,框架钢结构的应用范围变得越来越广,必须对其进行优化设计,并对各个细节问题给以高度重视,才能更好的满足实际施工提出的相关要求,以促进建筑工程整体效益不断提升,推动我国建筑产业的现代化发展。
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论文作者:幸妍
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/2
标签:钢结构论文; 框架论文; 优化设计论文; 节点论文; 构件论文; 型钢论文; 组合论文; 《工程建设标准化》2015年8月供稿论文;