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钢结构工程设计中的问题分析

文章来源:www.guorandianhk.com人气:发表时间:2019-06-13 09:43

自工业革命和信息革命以来,现代科学的空间思维也融人到钢结构建筑里面,从根本上改变了人们对以前建筑的认识和创造方式,以钢结构为主的新产业新技术新工艺也逐渐增多。本文主要阐述钢结构工程设计中的问题及钢结构建筑的设计,供大家参考。
钢结构建筑其实很早就出现在了历史上,举世闻名的法国埃菲尔铁塔就是采用钢结构建造而成的。只是在当时的情况下,钢铁产量尚不高,钢铁冶炼技术也不是很成熟,不能应用普及到众多的日常建筑里面。所以在其初期,钢结构的应用多是以建筑零件诸如部分配件,部件,连接件等,早在十九世纪初期人们就已经开始使用熟铁建造房屋和桥梁,其发展历史更比钢筋混凝土悠久,一直到二十世纪六十年代钢结构建筑理论飞速发展与创新,才产生了现代钢结构工艺的建筑。
  
  1、钢结构工程设计问题分析
  
  1.1、设计方法方面
  
  我国钢结构建筑的设计步骤主要是:依据弹性方法计算钢结构各构件内力;依据弹塑性方法验算钢结构构件的极限承载力。由于钢结构达到极限状态时,就会进入弹塑性变形阶段,会造成结构内力的重分布,按现在的方法设计,不能保证构件承载力可靠度的一致性。
  
  1.2、钢结构体系方面
  
  钢结构工程低于6层的,可采用框架一支撑或框架体系,高于6层的采用框架一砼剪力墙或框架支撑体系;框架柱有H型钢柱、钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱。在6层以下钢结构工程中,组合柱要比H型钢柱型要省钢;钢支撑比剪力墙的延性高,在地震等级高时延性高的地震力小,延性差的地震力大,从抗高等级地震的性能来说,钢支撑比砼剪力墙好;钢框架一混凝土剪力墙体系属混合结构,抗震性方面目前研究还不够,选用时应慎重:
钢结构建筑其实很早就出现在了历史上,举世闻名的法国埃菲尔铁塔就是采用钢结构建造而成的。只是在当时的情况下,钢铁产量尚不高,钢铁冶炼技术也不是很成熟,不能应用普及到众多的日常建筑里面。所以在其初期,钢结构的应用多是以建筑零件诸如部分配件,部件,连接件等,早在十九世纪初期人们就已经开始使用熟铁建造房屋和桥梁,其发展历史更比钢筋混凝土悠久,一直到二十世纪六十年代钢结构建筑理论飞速发展与创新,才产生了现代钢结构工艺的建筑。
  
  1、钢结构工程设计问题分析
  
  1.1、设计方法方面
  
  我国钢结构建筑的设计步骤主要是:依据弹性方法计算钢结构各构件内力;依据弹塑性方法验算钢结构构件的极限承载力。由于钢结构达到极限状态时,就会进入弹塑性变形阶段,会造成结构内力的重分布,按现在的方法设计,不能保证构件承载力可靠度的一致性。
  
  1.2、钢结构体系方面
  
  钢结构工程低于6层的,可采用框架一支撑或框架体系,高于6层的采用框架一砼剪力墙或框架支撑体系;框架柱有H型钢柱、钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱。在6层以下钢结构工程中,组合柱要比H型钢柱型要省钢;钢支撑比剪力墙的延性高,在地震等级高时延性高的地震力小,延性差的地震力大,从抗高等级地震的性能来说,钢支撑比砼剪力墙好;钢框架一混凝土剪力墙体系属混合结构,抗震性方面目前研究还不够,选用时应慎重:
建筑的设计不仅仅在于外观上的美感,还在于建筑间的互相协调能力。钢结构建筑也是建筑的一种,它在具有钢结构建筑特殊性的同时也具有普通建筑的一般性。所以在满足钢结构特个性设计的同时,也必须满足一般建筑的共性。由于钢结构的特殊性,通常在建造钢结构建筑的时候,会导致部分细节部位出现偏差或者裸露在外。因而在设计钢结构建筑的时候,为力求建筑形象和建筑功能的完美结合的同时,设计复杂化和工程精细化也更加严苛。
  
  2.3、钢结构的稳定设计
  
  钢结构建筑的稳定性是钢结构建筑设计的重难点,尽管针对设计而言他并不是需要考虑的前置条件,但是却是日后维护的重中之重,故而在建筑设计时,对其稳定性的设计也是着重的对象。钢结构建筑的失稳分为整体失稳和局部失稳。整体失稳是通过对整体框架构建的稳定作为探讨的,在计算时可以通过长细比稳定系数带人进行验证;而局部失稳则是框架构建内部的某一部零件产生的,他间接影响着整体稳定性。因此钢结构建筑的整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求来予以设计。
  
  2.4、钢结构稳定性设计需注意的问题:
  
  2.4.1、目前的钢结构建筑多用于跨度较大的建筑结构,整体稳定和局部稳定维持一个相对的状态,杆件牵涉整体设计时,需从整体稳定人手。
  
  2.4.2、对于日常其他设计,除须考虑结构的整体性,还需要考虑其他的设计点。因为目前的设计分析稳定性的时候,多采用经验数据引用的某一个范围区间作为其结构参数、负荷的计算点。而在实际操作过程中,由于结构参数的不稳定性,造成结构具有相对误差性。
  
  2.4.3、考虑建筑的稳定新的时候,还需考虑钢结构材料的弹性、赢利叠加等多方面因素。通常建筑使用的混凝土的计算公式在此时将不能运用。因为对于钢结构材料而言,其应力叠加应满足这两个条件即材料服从虎克定律应变成正比和结构的变形很小。
  
  随着国内经济突飞猛进地发展,钢结构在建筑业被越来越广泛的重视和应用,钢结构工程在我国将得到前所未有的发展。作为钢结构工程设计人员,面对钢结构建筑的大量涌现,应与时俱进,加强学习有关钢结构工程的专业常识与管理内容,特别对钢结构工程设计方面的一些问题应认真细致的分析,不出现丝毫纰漏,从而确保我国高层钢结构工程的经济性和安全性。
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