林燕群 张凯 李海涛
杭萧钢构(山东)有限公司,山东 青岛 胶州 266300
摘要：与西方发达国家相比，我国钢结构技术的发展相对较晚。改革开放后，我国开始正式将钢结构应用于建筑工程。随着我国社会经济的发展，钢结构在我国建筑行业中的应用越来越普遍，并取得了较为理想的应用效果。钢结构的开发、设计和安装大大提高了建筑的稳定性，特别是在住宅建筑中应用后，大大提高了外部挡土墙、内部隔断墙和楼板体系的质量。
关键词：钢结构设计；轻型钢结构；应用分析
钢结构本身具有较多的优点，如质地均匀、韧性和塑性好、制作方便、质量轻，在实际施工过程中钢结构的各种特性都明显优于混凝土结构，广泛应用于高层建筑施工中，也可以应用在形状复杂、跨度大的起重机上作业。对于密封要求高、车间工作温度高和振动大的结构也更适合采用钢结构。广泛应用于电视塔、歌剧院、大型建筑、轻钢结构等实用建筑中。
1钢结构优点分析
1.1钢结构材料强度高，韧性好。对于钢结构而言，与传统的建筑结构相比，可以发现钢材的强度和韧性都优于传统的混凝土和木材材料，所以钢结构特别适合一些大体积、大跨度、重载的住宅建筑。良好的韧性是钢最突出的优点。钢结构在住宅建筑中的应用不会因承载能力过大而引起变形。同时，该钢还具有理想的抗震性能，可用于各种建筑工程。
1.2该材料具有较高的强度、塑性和韧性。钢比混凝土、砖和木头等其他建筑材料要坚固得多。因此，它特别适用于大跨度或大荷载的构件和结构。钢还具有良好的塑性和韧性。塑性好，结构在一般情况下不会因过载而突然断裂；韧性好，结构对动载荷的适应性强。良好的耗能能力和延性也使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材强度高，构件截面小、壁薄，需要满足受压稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
1.3钢结构施工周期短。对于钢结构而言，其整体结构并不复杂，且所用材料具有简化的特点，因此具有施工方便的优点。对于传统的混凝土结构或木结构，所需要的材料往往是多样化的，这也给施工操作带来了一些困难。对于钢结构，其组成精度高，只需使用简单的螺钉和螺母就可以安装钢结构，钢结构可以在地面上组装。装配完成后，可以将钢结构应用到施工中，也大大提高了施工效率。此外，钢结构在建筑工程中的应用不涉及焊接操作，这也使得钢结构的改造更加方便，也便于房屋的拆除工作。
1.4钢结构制作简单，工期短。钢结构所用材料简单，加工相对简单，可机械操作。因此，大量的钢结构一般都是由专业的金属结构厂的构件制成，具有较高的精度。为了缩短施工周期，构件可以在现场用简单的普通螺栓和高强度螺栓组装，有时也可以在地面上组装焊接成较大的单元。另外，建成后的钢结构也比较容易重建和加固，栓接结构也可以根据需要拆除。
2、轻型钢结构建筑体系的设计原则
2.1主要应用在设计场所。钢结构在工业厂房设计过程中主要应用于这些场所:工业厂房屋顶:对于屋顶结构的设计，主要是因为钢结构在这些场所的应用可以增强钢结构主体的稳定性。除了稳定性，工业厂房的屋顶也需要耐热性。在大多数工业厂房中，需要进行的是一些大规模的热反应过程，而钢的特性刚好决定了钢结构设计非常适合屋面。在这个设计过程中，我们不仅要注意屋面结构的支护效果设计，支点设计好，还要注意屋面结构的设计。顶板作为整个厂房中比较重要的结构，其稳定性等方面的设计需要注意。例如，屋面防水排水的结构设计需要进行分析判断，防止渗漏。工业建筑的柱子:工业建筑的柱子通常是通过钢结构的组织结构来设计的。
对于工业厂房来说，柱的承载能力和承载强度也是设计师需要密切关注的领域。
2.2建筑设计首先需要确定平面设计，如柱网的确定、交通通道的布置等。建筑设计的结构部分比较复杂，因此在设计过程中必须全面掌握其设计参数。轻钢结构的支撑是一个极其重要的组成部分。一般来说，它可以设计成X形，还应该考虑门、窗、通道等部件的设计是否会影响整体支撑体系。其次，在建筑的立面设计中，要充分考虑建筑轻钢结构的特点，避免因设计曲率较大的曲墙而破坏墙体构件。在实际工程建筑中，曲线墙造价较高，受各种因素的影响，其建筑效果也会有一定的差异。在这种情况下，有必要根据施工现场的实际情况进行墙梁等相关部位的设计。
在建筑结构设计过程中，既要充分考虑结构体系的完整性，又要分散在外界因素影响下产生的荷载力。例如，在工业厂房和商业建筑的设计中，必须对其整体功能有一个全面的认识，对结构中易受破坏的方面采取有效的措施，最终达到建筑系统的整体稳定。
2.3钢结构形式及结构布置。钢结构设计前应选择合理的结构体系，合理的建筑结构体系应是刚性和柔性的。钢结构常用的结构体系有框架、平面桁架、空间桁架、索膜、轻钢、塔架、桅杆等。在整个钢结构设计过程中，要注意概念设计。得到的结构方案往往易于手工计算，概念清晰，定性正确，可避免结构分析阶段不必要的繁琐计算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据是否可靠的主要依据。因此在结构选型和布局阶段显得尤为重要。对于一些难以进行准确合理分析或规范没有明确规定的问题，可以从整个结构体系与子系统之间的破坏机理、力学关系、试验现象、地震破坏和工程经验等方面得出概念设计思想。要从整体的角度确定结构布局和具体措施。一般来说,刚度应均匀,力学模型应简单明了,应该清楚和明确的水平,大负荷或移动载荷的影响范围应限制尽可能组件应控制的侧向位移变形,结构应该有足够的弯曲和剪切能力,应该转移到基础结构力最直接和简单的线条,侧向支座的分布应均匀，其质心应尽量接近侧向支座，否则应考虑结构的扭转。结构的侧阻力应设置多道防线，如支撑框架结构，立柱应能单独承受至少1 / 4的总水平力。
2.4连接节点的优化设计。钢结构是由钢板和型钢通过必要的连接构件组成，每个构件通过一定的安装而形成的整体结构，连接部分应具有足够的强度、刚度、延性。节点的设计是钢结构设计的重要内容之一。钢结构的连接方式可分为焊接、铆接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接。在进行结构分析前，应充分考虑和确定节点的形式，根据连接节点的位置和所需的强度、刚度，合理确定节点的连接方式和节点的详细结构及计算方法。通常情况下，接头的最终设计与结构分析模型中使用的形式不完全一致。必须避免这种情况。根据传动的特点，接头可以是刚性的、铰接的或半刚性的。初学者应该选择可以简单定量分析的前两种，不同的连接方式对结构的影响。例如，有些刚性节点虽然弯矩没有问题，但会产生较大的转动，不符合结构分析中的假设，会导致实际工程变形大于计算数据等不利结果。连接节点的等强度设计和实际受力设计有两种常用方法，初学者可以安全地选择前者。
3、结束语
综上所述，随着我国社会经济的不断发展，钢结构已经广泛应用于各个行业，尤其是建筑行业。由于大多数建筑工地可用面积小，需要钢结构进行施工。其次，建筑配套设施的钢结构需要与家居系统配合使用。比如中央空调、供水系统和供电系统等，减少了空间的整体占用。因此，轻钢结构在现代建筑工程中的应用能体现出更高的经济性。
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