摘要:钢结构由于其较好的性能和较低的造价,目前已经成为我国建筑结构设计中一种主流方式。在加强钢结构设计的过程中,我们应加强钢结构的实际应用方式,从而提升钢结构设计的科学性,确保建筑工程的安全性和经济效益。本文基于钢结构房屋结构设计中的常见问题展开论述。
关键词:钢结构房屋;结构设计;常见问题
引言
钢结构概述随着我国经济水平的高速提升,基础设施领域特别是建筑领域得到了长足的发展。在建筑设计领域中,钢结构设计已经成为广泛使用的设计结构。相比于混凝土结构、砌体结构、土石结构,钢结构由于其突出的力学性质和材料性能,钢结构重量轻、强度高、抗震性能好,且节能环保,能够循环使用,具有明显的绿色建筑的特点,当然,在钢结构的应用过程中,由于我国起步较晚,在相应的结构设计、材料应用和制度体系建设方面都存在着不足之处,需要我们提出解决方案。
1建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析
在当今的建筑行业之中,所谓钢结构,通过将各类钢板进行科学焊接、热轧等加工,让钢板形成施工所需钢型。建筑钢结构主要分为2种,分别是轻钢与重钢,其中,轻钢的自重小,占地面积也特别小,主要应用在跨度比较小的建筑工程当中。与轻钢相比,重钢自重较大,虽然重钢自重比轻钢大,但是,和常规的钢筋混凝土结构相比较来说,其优势特别显著,重点被应用在跨度特别大的建筑工程项目当中。钢结构设计作为建筑结构设计的重中之重,不仅对建筑项目的质量有影响,而且影响着我国建筑行业的发展方向。钢结构设计与钢结构制造业紧密相连,故加强建筑结构设计钢结构设计特别关键。从建筑结构设计角度来考虑,该类设计不仅需要设计人员具备良好的空间想象能力,而且其专业技能要过关。与混凝土结构设计相比,钢结构设计难度比较大,设计者要具备多年工作经验,遵守国家设计规范进行设计,并结合建筑工程项目的具体施工工况,明确钢结构设计重点,在提升钢结构设计质量的同时,减少钢材损耗。
2钢结构房屋发展的前景和优势
2.1发展前景
钢材具有延性好、可塑性好、强度大的特点,因此它作为建筑材料使用在房屋建筑中,将因其强度大而具有安全系数高、抗震的优点,对于日本、台湾地震较多发的地区,经过调查数据证明了钢结构建筑物在地震中的优良表现。使用钢材作为建筑材料,还可以满足在建筑上大开间、以及灵活分间的建筑需求。而且钢材与其它建筑材料相比强度要高,所以承受相同的荷载时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装且节约建筑材料。
2.2绿色环保,效益高
钢结构环保效果好。钢结构施工时大大减少了砂、石、灰的用量,所用的材料主要是绿色,可回收的材料,在建筑物拆除时,大部分材料可以再生或降解,不会造成很多垃圾。施工速度快,工期比传统体系至少缩短三分之一,因而可降低综合造价,综合造价降低5%。加快资金周转,大大提高投资效益。
2.3延性好、塑性变形能力强
钢材塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。
3钢结构在房屋结构设计中的常见问题分析
3.1钢结构的稳定性问题
钢结构的稳定性缺陷问题主要分为两大类,一是几何缺陷;二是力学缺陷。几何缺陷主要包括:钢结构构件的初始弯曲、初始偏心及板件的初始不平度等,几何缺陷主要是以附加应力的形式影响钢结构的力学性能,使其刚度降低,承载力减弱。力学缺陷通常是指:初始应力和力学参数的不均匀性,其中残余应力是影响最大的力学缺陷,残余应力在构建截面是自相平衡的,但是残余应力的存在会导致部分构件截面直接进入屈服,失去刚度,导致钢结构整体稳定性降低。
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3.2防火和抗地震方面的设计
很多工厂进行的生产任务都对温度有着很高的要求,甚至有的厂房内存在着一个巨大火炉,这会使的厂房内的温度急剧升高,达到好几十摄氏度甚至更高,尤其是夏天,室外高温和室内加工会导致更高的温度。钢结构的一个劣势就是高温,长时间高温会对钢结构的性能完成一定的损伤,所以设计人员在进行厂房结构设计的时候一定要充分重视这一问题,做好温度控制和预防火灾的措施。可以事先了解一下厂房以后所需要进行的生产工作以及需要达到的大温度范围,根据温度的高低选择适合的钢材,温度高,就选择一些性能好的高质量钢制作结构用于厂房建造中。在抗地震方面也要做好相应的预防工作,这些工作都需要在进行厂房设计的时候考虑充分。
3.3防腐防潮以及钢用量方面的设计
很多企业的工厂需要进行一些湿度很大的生产任务,长时间进行生产,会使得厂房内湿度过大。钢结构在长期使用过程中会在一定程度上被外界环境中的一些物质所氧化,如果厂房内湿度过高,就会对钢结构造成腐蚀,因此在进行厂房设计的时候需要对企业的生产特点进行充分的了解,如果企业的生产任务会造成厂房内湿度过高,则需要提前做好预防措施,增强钢结构抵抗腐蚀的能力。比如可以采用刷油漆等方法,使得钢结构与外界环境隔离开来,避免外界蒸汽对钢结构造成损害。
4钢结构房屋的设计要点分析
4.1规范钢结构节点设计
钢结构节点是钢结设计中的重要环节,设计者要深入分析钢结构节点的受力特征,根据钢结构承力情况,对节点进行分类:刚性节点和铰节点可用于承力较大的建筑物,半刚性节点可用于一般性建筑物中。具体而言,设计人员在节点设计中要注意以下事项:①针对不同层次设计不同形式的焊接方式,要特别注意焊条和镶嵌的金属材料的符合度以及焊缝中心和连接物中心的一致性。②要避免使用铆接形式。铆接的形式的抗剪切能力较差,容易造成钢结构错位。在设计的过程中应使用新型栓接方式,以更好的发挥螺栓的性能。③在梁腹板设计中加强对连接板和梁腹板性能的检验,同时,要加强对孔壁局部受压情况的验算。
4.2重视钢结构的选型工作
在设计钢结构时,必须重点关注结构选型,其对施工目标与设计方案的实现具有直接影响。在结构选型过程中,必须设计具体的方案,基于整体的结构体系,充分考虑力学关系等,选取适宜的结构选型,确保钢结构建筑的稳定性。4.3重视钢结构构件的设计。在钢结构建筑设计中,构件设计是设计重点,要确保钢材的合理性,基于施工的技术标准,选择合适的材料,为了使施工顺利进行,在设计钢结构主体部分时,通常选取一种材质的材料。除此之外,为了节约施工成本,也可以综合选择施工材料,只要施工材料符合相关的技术标准就行。在选择材料时,必须保证钢材的强度大于Q345的标准。现阶段,在施工过程中,钢结构设计软件的功能得到优化和升级,可以对截面进行处理和验算,整体优化钢结构截面,对设计过程进行了简化处理,因此,设计人员只需要在软件处理的基础上进行微调就行。
结束语
综上所述,通过对建筑结构设计之中的钢结构设计要点进行综合分析,能够保证建筑项目结构更为可靠,建筑结构设计更加合理。钢结构设计者在具体的设计工作当中,要不断创新,定期更新原有的结构设计理念,保证钢结构设计过程中的问题得到彻底解决,进一步提升建筑工程的美观性
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论文作者:邓建华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签:钢结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 节点论文; 结构论文; 钢材论文; 力学论文; 《基层建设》2019年第14期论文;