《浅谈建筑工程中钢结构设计及安全施工对策》

发表时间:2020/7/30   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷10期   作者:马俊杰
[导读] 随着我国的综合实力和经济实力的快速提升,我国各行各业都发展迅猛,
        摘要:随着我国的综合实力和经济实力的快速提升,我国各行各业都发展迅猛,建筑领域在国民经济发展中的地位也在不断提高。就现阶段而言,工程建筑已经成为了促使社会发展的重要动力,因此保障工程结构的稳定性,保证工程的安全就具有了重要的意义。
        关键词:建筑工程;钢结构设计;安全施工对策
一、影响建筑工程中钢结构安全性因素
        钢结构的稳定包括两方面:结构体系、构件本身。于是,在稳定性的影响因素方面也就出现了构件本身的因素和结构体系方面的因素。另外,因外界环境的影响,还存在一些不可预知的影响因素,如:存在随机影响上分析的偏差、采用梁-柱单元-榀框架、只针对重要及危险部分进行分析,却没有从整体、局部的相互关联上考虑等等。因此,我们可以把钢结构稳定的影响因素划分为三大类:①构件本身因素:构件的计算长度、构件截面的特性。这里还包括了平面内与平面外两个方向。另外还要考虑所选用材料的应力及强度。②结构体系因素:指钢结构的支撑系统,如,钢屋架在上、下弦上的水平支撑及垂直支撑;钢柱的柱间支撑等。③随机因素:也就是稳定分析的偏差,在进行钢结构分析时运用的条件假设、数字模型等,由于样本的有限,在总结相关的物理量与几何量时出现不同程度的误差,这些因素都是随机的。
二、建筑工程的钢结构稳定性设计要点
        2.1确保工程施工的合理性
        在对建筑工程钢结构进行设计的过程中,首先要加强对钢结构的科学、合理布置,从而在实际工作过程中首先对整体结构或是局部结构的稳定性要求,更好的实现稳定性的有效提升。当前我国众多建筑钢结构都是根据平面体系完成设计工作,因此在工程中所应用的也基本都是框架结构。为了保证这种平面结构在应用过程中不出现失稳的问题,就需要在结构的整体上对其进行处理,借助适当增加必要支撑构件的方式,对建筑工程整体的稳定性进行提升。同时,平面的结构构件稳定性计算也要和结构的布置上保证一致性。
        2.2实用计算方式和结构计算简图保持一致性
        在建筑工程的钢结构设计工作中,对单层或是多层框架结构进行设计时,工作人员一般只采用框架柱进行稳定计算,但是并不会对框架的稳定性进行有效分析。借助此种设计方式需要对框架柱的稳定性进行计算,并且掌握框架柱计算的长度系数。利用框架整体的稳定性对关键数据进行获取,保证框架稳定计算。在实际对其进行计算的过程中,相关设计人员还要保证设计结果和假设条件的满足,也就是在对其进行应用的过程中,保证钢结构稳定性不受到影响。
        2.3建筑钢结构的稳定计算需要和钢结构内部构件的设计保持一致
        在对构件进行稳定计算的过程中也应该保证钢结构内部构件设置的一致性,这也是当前建筑工程中钢结构设计最为关键的环节。在建筑钢结构设计中要想加强结构的稳定性,就要对不同强度的构件有着不同的要求,因此我们在设计过程中也需要进行区别对待。
        2.4简体结构
        现阶段简体结构是我国建筑工程结构中受力性能比较强的一种结构,在内外墙上都能形成一种较强的抗弯刚度,因此也能承受水平力的基本作用,同样起到了两道抗震防线的效果和作用。这种结构在应用上我们比较熟悉的就是美国的希尔斯大厦,它不仅是美国现在最高的建筑,同时也是比较典型的多筒结构类型。像我国北京的国贸中心是30多层的筒中筒结构,外框和希尔斯大厦有一些差别,国贸中心的外框是密柱网壳构成的空间,而内筒采用的是钢框架结构,在整个结构中有着比较好的延展性,同时结构的刚度也比较均匀。


三、建筑工程中钢结构设计原则
        3.1确保各个层面稳定性
        钢结构的特性使得其在前期的工艺设计中相对复杂,设计师需要借助专门的计算机软件对其进行质量检测,并确定多项技术指标,待其通过质量检测后,才能正式开始投产,并在建筑工程中大量应用。一般来说,钢结构测试的主要技术指标有:水平荷载系数、抗震强度系数以及结构的阻尼比等。
        3.2做好剪力调整设计
        当前,国内高层建筑的形式已经越来越复杂,建筑的不对称设计也已成为设计的潮流,因此,在建筑当中采用斜柱的现象也越来越多的出现在人们的视线当中。和传统的垂直构件比起来,斜柱的倾角比较明显,因而也要求建筑构件能够承受一定的剪力。需要说明的是,不少建筑设计人员在设计钢结构时,往往会为了方便处理而将垂直构件简化成为柱子,将斜柱简化成为斜杆,这种方式在一般情况下不会对建筑的整体稳固性产生较大影响,但在对框架柱的剪力进行调整时,却会产生非常严重的影响。这是因为斜柱的主要作用虽然是支撑水平方向的荷载,但其在竖直方向也需要承担一定的荷载,如果忽视了竖直方向的荷载,则会导致计算出来的剪力存在一定的误差,从而降低建筑工程中的钢结构稳定性。
        3.3注重强柱弱梁设计
        钢结构的设计还应当将柱梁的整体性进行充分考虑。通常情况下,一个安全合理的钢结构设计,应当在遇到水平荷载较大或者突发强震等情况时,使塑性铰出现在梁上,而不是出现在柱子上。这样设计的目的是为了提高钢结构的抗压性,确保其整体性不会在短时间内被破坏,并尽快恢复到变形前的形态。我国建筑行业相关标准中明确规定,在设计柱梁时,应当分析和计算其弹塑性,只有确定其塑性铰会在梁上出现,才能满足设计要求。
四、建筑钢结构的安全施工措施
        4.1控制钢结构基础工程质量
        在基础钢结构的实施过程中,应充分利用混凝土独立柱,以此保证工程设计与施工设计的协调发展。在进行基础独立柱的设计工作时,需要做好螺栓设计工作,全面把控工程项目的整体施工程序,使工程施工的质量及安全得到保障。同时,若是螺栓之间的间距过大,或是存在偏差性问题,则需要对其进行调整,以此保证工程的施工质量。此外,整个钢结构施工过程都要按照施工标准进行,对工程设计及施工质量进行严格控制,使工程项目的建设目标得以顺利完成。
        4.2模板制作及安装
        在进行建筑钢结构施工时,模板制作是一项比较重要的基础性工作,整个模板制作过程要选择一定程度及数量的钢板,之后确定螺栓孔的开孔位置,按照要求进行开孔操作,便于对钢板进行有效组装,通过焊接使其成为一个整体。在进行焊接工作的时候,需要控制好不同螺栓之间的距离,避免出现过大的偏差,使建筑钢结构的模板制作及安装工作得以顺利完成,有效保证钢结构施工的整体质量。
        4.3螺栓组固定
        在进行混凝土浇筑施工之前,需要按照要求做好螺栓组的固定工作,通过经纬仪对螺栓组进行定位,在柱子的主筋上进行钢筋焊接工作,使模板与螺栓钢筋端得到固定。同时,在整个施工过程要控制好不同组螺栓之间的间距,将偏差控制在合理范围内,并做好螺丝扣的保护工作,防止在混凝土浇筑施工中出现不必要的安全问题。总之,只有做好螺栓组的固定工作,才能够保证钢结构施工的整体质量,为后续的施工作业提供有利条件。
总结:
        因此,在钢结构工程实践中,提高设计人员对结构的设计水平以及施工人员的施工质量水平,有利于增强工程的整体发展质量,有利于捍卫相关人员的生命财产安全。这就需要在做好钢结构的制作及安全工作的同时,做好验收环节、养护环节、维护环节等相关内容的协调工作,切实提高工程运作质量,同时也需要实现技术管理环节、施工环节、钢结构制作环节等的协调性发展,切实提高工程应用质量。
参考文献:
[1]李斌.论建筑工程中钢结构设计及安全施工对策[J].建材世界,2018,39(02):59-61+72.
[2]赵亚飞,纪鲁杰,吕文建.建筑工程中钢结构施工质量过程研究与安全对策[J].价值工程,2015,30(25):92.
[3]吴春凤.桥梁施工脚手架结构设计及安全评估技术研究[D].青岛理工大学,2018.
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