由于钢结构本身具有着非常高的抗震性、抗裂性以及耐久性, 通过对钢结构的应用, 可以使建筑整体稳定性得到有效提高, 且可以有效提高工程施工效率, 所以, 很多建筑工程在开展建设的时候, 都会充分应用钢结构。而随着钢结构应用的逐渐广泛, 钢结构设计水平的提升也变得越来越重要, 因为钢结构设计水平直接影响着钢结构施工质量, 更关系到我国建筑行业的发展。所以, 必须要加强对建筑钢结构设计工作的重视, 对钢结构设计要点进行分析, 并严格按照工程施工要求, 来对建筑工程钢结构进行设计, 从而保障建筑工程施工质量。
相较于其他建筑结构, 建筑钢结构的优势更加突出, 其不仅具有较高的强度, 且韧性也比较强, 同时, 钢结构的应用成本也比其他结构要低很多, 施工效率比较快, 不需要消耗大量的施工时间。正因如此, 建筑钢结构凭借着本身所具有的这一系列优点, 在国内很多建筑工程中都得到了充分应用, 已经成为了一种十分常用的建筑结构类型。为了保证建筑钢结构的应用效果, 必须要加强对设计环节的重视, 确保建筑钢结构设计方案的合理性及可行性。
建筑钢结构中, 梁的拼接方式主要有两种, 一种是工地拼接, 一种是工厂拼接。从刚度上来讲, 工地拼接刚度要比工厂拼接刚度小一些, 不过相较于工厂拼接, 工地拼接更加简单, 且质量也可以得到有效的保障。
通常情况下, 柱与梁的连接采用的都是端板连接方式, 就是在连接过程中, 采用两个构件间的端板来实现构件的连接, 其主要优势就是抗震性能强、强度高以及不用现场焊接等。
半刚性连接节点部位的承载能力非常高, 不过, 在建筑钢结构设计过程中, 半刚性连接节点并没有得到广泛的应用, 这主要是因为该方式与建筑构造设计存在着一定的矛盾关系, 如果应用该方式, 会导致节点的弹性刚度比构件的弹性刚度高, 使建筑钢结构整体刚度不均匀。
建筑钢结构的主梁与次梁连接时, 通常都会采用简支连接方式, 如果建筑的要求比较高, 那么则可以选择刚性连接方式, 通过对这种连接方式的应用, 不需要再对次梁进行翼缘处理, 因此, 该方式在建筑钢结构设计中得到了广泛应用。
钢结构设计过程中, 需要对整个体系以及各个结构稳定性要求有充分考虑, 建筑钢结构设计和施工中, 稳定性直接关系到整个建筑施工质量, 同时在不同类型的钢结构设计过程中, 当钢结构稳定性出现问题, 不仅会造成经济方面损失, 同时还会酿成严重的人员伤亡事故。因此, 必须要对整个体系各个组成构件的稳定性要有充分全面考虑, 使钢结构整体设计问题性得到保证, 降低各类质量问题发生率。
钢结构设计过程中, 还需要使实用计算方法简图与计算截图相一致, 只有这样, 才能够在单层和多层框架结构设计过程中保持计算框架稳定性相统一, 由同一简图分别获取计算简图以及实用计算方法所获取的简图, 通过这一方式, 更好的维持建筑钢结构设计稳定性。
钢结构设计还需要注意控制结构细部构造与构件稳定性计算之间的一致性, 比如说传递弯矩与不传递弯矩节点连接, 使构件与结构细部构造方面的稳定性得到保证。因此, 在具体的设计过程中, 必须要对细部构造以及构件稳定计算关系有足够重视度。
建筑钢结构设计直接关系到整个建筑工程的建设质量, 所以, 为了保证设计方案的合理性及可行性, 在对建筑钢结构进行设计的时候, 设计人员不仅需要充分考虑各种设计要素, 还需要对设计方式进行合理的选择, 先对工程现场进行详细的勘察, 然后再根据工程的特点, 来选择合适的设计方法以及钢结构施工技术, 从而为建筑工程建设质量提供有效的保障。
钢结构本身具有着非常大的关联性, 所以, 在开展设计工作的时候, 不仅需要考虑钢结构本身的因素, 还应当充分考虑其他各种相关因素, 重视施工质量以及构件设计质量, 从而保障设计的合理性, 防止因设计方案不合理而给工程带来严重的安全隐患及质量隐患。在设计过程中, 设计人员必须要对相关设计规范有一个充分的掌握, 并严格按照设计规范来对构件的受力特点进行深入的分析, 以此来保障构件设计质量。
现有的建筑钢结构类型主要有以下六种:排架、桁架、索膜、框架、网架网壳、轻钢。选型工作需要针对工程的需求进行选择, 不能盲目的定。比如, 当建筑物跨度大、荷载轻时则需要考虑选择网架结构。建筑物抗震条件要求较高时则需要选择巨型SRC柱以及钢筋混凝土混合结构。并且要根据季节和施工地点的气候来选择钢结构设计方案, 从而确保设计的方案能够有足够的的承载力, 跨度大的就要考虑拉张丽的影响及支撑物的性能, 冬季雪较多的地方则需要考虑建筑物冬季承载的雪压力。此外, 钢结构选型过程中, 还要对受力路线的清晰性进行结合, 使受力分布均匀得以保证。
钢结构的挠度变形也会对结构的稳定性产生重要影响, 变形过大则会导致建筑结构失稳, 所以必须严格的控制好各类钢结构的挠度变形问题。对梁柱刚性连接的节点构造, 抗震规范草案作了多项修改。一是综合参考94年诺斯里奇地展和95年阪神地震后, 两国对节点抗震性能的改进措施, 结合我国情况对节点构造进行了修改 (图1) 。二是增加了通过小悬臂与梁拼接的构造图, 供设计时参考。三是在8度3、4类场地及以上时规定采用骨形连接 (图2) 。
(1) 结构布置合理性同样十分重要, 属于建筑钢结构设计中一项关键设计内容。设计人员在具体设计过程中需要与建筑钢结构设计和整体设计等有机结合, 同时对工程使用需求有充分全面分析考虑, 尤其重视结构布置方式, 利用合理的结构布置更好的实现整个钢结构设计目标。在结构布置合理性方面, 还需要对建筑钢结构设计流程进行优化, 以此为基础, 对建筑钢结构设计方案进行优化和完善, 更好的保证建筑钢结构设计稳定性。
(2) 在具体设计中, 结构布置与建筑使用功能之间往往会存在有一定的冲突, 需要针对有冲突位置适当调整, 在满足建筑使用功能情况下提高结构布置合理性。在梁、柱截面初选方面需要对构造要求有充分考虑, 不能一味追求控制含钢量而盲目减小梁柱截面尺寸, 或者采取宽度变窄、厚度变薄等措施。结构分析时需要对结构在地震、风荷载等作用下的自振周期、层间位移等有充分考虑, 设计中往往会自振周期没有充分考虑, 即使结构顶点位移以及层间位移满足要求, 但是如果自振周期过长, 同样会给建筑抗震带来不利影响。
建筑钢结构设计中为了取得理想的设计效果, 在进行结构设计要点分析过程中还需要提高节点设计科学性。一方面要求设计人员与建筑钢结构设计各项影响因素相结合, 对此展开综合性分析研究, 同时制定科学合理的建筑钢结构设计方案, 保证建筑钢结构施工更好的满足建筑工程项目施工建设要求。另一方面, 通过提高节点设计科学性, 能够保证所设计出的结构满足建筑工程项目建设要求, 取得理想的建设效果。
总之, 随着我国经济发展速度的不断加快, 城市化进程速度也在逐年上升, 建筑工程数量逐渐增多, 且规模也越来越大, 而建筑工程建设过程中, 钢结构凭借着自身的高强度以及抗震性能强等优势, 得到了非常广泛的应用。为了保证钢结构应用效果, 使建筑工程整体质量得到有效的提高, 必须要加强对建筑钢结构设计工作的重视, 对建筑钢结构设计要点进行深入的分析, 然后再根据设计要点, 来选择最合适的钢结构材料、焊缝处理方法以及钢结构布局方法。此外, 还需要充分考虑其他各种因素的影响, 并结合工程的实际情况, 采取相应的防范措施, 尽可能的减少不利因素给建筑钢结构应用效果带来影响, 进而保障建筑钢结构整体施工质量, 使钢结构在建筑工程中得到更加广泛的应用。
摘要：目前, 建筑行业快速发展, 建筑结构趋于复杂, 钢结构在近些年来得到了广泛的运用, 例如大型体育场馆、机场、会展中心、超高层建筑等。由于关系到建筑物整体的可靠性、安全性及经济性, 工程在展开施工之前, 钢结构设计是否合理成为工程成败的关键因素。
关键词：建筑,钢结构,设计要点,分析
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