探析钢结构的优点及钢结构设计

发表时间:2021/5/31   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:顾文倩1 徐硕2
[导读] 摘要:随着我国城市化建设的不断加深,导致高层建筑的数量有所增加,一定程度上也促进了高层建筑结构的整体技术提高和工程发展,为了确保高层建筑物以及工程的整体质量要求,就必须针对高层建筑进行重视和应用,进而保证高层建筑工程的施工质量和整体效率。
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        摘要:随着我国城市化建设的不断加深,导致高层建筑的数量有所增加,一定程度上也促进了高层建筑结构的整体技术提高和工程发展,为了确保高层建筑物以及工程的整体质量要求,就必须针对高层建筑进行重视和应用,进而保证高层建筑工程的施工质量和整体效率。钢结构作为一种新型的工程结构,在一些建筑工程中得到了大量的应用。
        关键词:钢结构;优点;钢结构设计
        引言
        随着建筑行业的快速发展,建筑施工中材料、技术的相关标准都在快速地提升,钢结构建筑作为现代建筑领域应用相当广泛的技术,其能够很好地解决建筑强度与性能方面的问题,同时其自身材料的可循环特性更是满足了节能环保的社会发展需要,在推广绿色建筑,满足建筑多样性方面优势明显。钢结构建筑虽然具有不少优势,但是在实际使用过程中也存在一些不足和短板,其中最为重要的就是施工质量控制方面的问题。为了进一步发挥建筑钢结构的优势,降低其质量控制的负面影响,现结合建筑钢结构的概念与特征分析如下。
        1钢结构建筑的概念
        根据相关研究资料,对钢结构建筑的概念认识也是一个不断深化的过程。从目前比较一致的观点,钢结构建筑是指采用钢构件作为承重结构,进行专业系统集成的建筑。钢结构建筑的优势十分明显,包括循环再利用、灵活性、抗震性能等,通过钢结构的合理应用,促进了高强度、轻质量建筑材料的发展,同样也在一定程度上释放了现代建筑行业的活力,促进了行业的快速健康发展。从客观上来看,随着我国生态文明战略的实施,建筑业必须面对来自于内外部的挑战,在满足建筑结构稳定性和对地震等自然灾害抵抗能力提升的前提下,更好地实现现代建筑安全性、经济性、实用性的统一和绿色化发展的新要求。另外,钢结构的整体材料更为轻便、连接技术更成熟,建筑构件便于生产、运输,施工速度快,能够有效降低生产的成本。钢结构相比于传统建筑材料而言具有较强的耐磨性与耐久性能,所以使用的寿命也更长,能够促进建筑施工效益的持续增长。
        2建筑钢结构的优点
        2.1钢结构具有较强的抗震性与可塑性
        建筑钢结构和钢筋混凝土相比是有很大的区别的。建筑钢结构具有承载力较大和自重较轻的特点,特别在抗击地震方面发挥的作用,能够很好地保障居民住户的安全。因为建筑钢结构具有良好的可塑造性,即使在施工过程中出现质检不合格的情况,也可以及时地将其拆除,在最大限度上减少工程的施工时间。
        2.2钢结构施工能有效保障施工进度
        建筑钢结构在其硬度、密度方面都具有相应的优势,其主要特征就是在施工过程中不用再做配合比的作业,并且由于建筑钢材在建筑材料中相对来说是比较简单和便于施工的,因此应用起来可避免出现比较复杂的施工程序,有效地节省施工时间。另外钢结构材料表现出的特点就是具有比较高的机械化程度,可以快速地实现对各个构件进行拼装工作,这又可以使得施工时间相应地缩短。
        3钢结构建筑设计原则
        3.1根据建筑形态选择结构类型
        众所周知,钢结构本身具有良好的防震性能,所以也使得钢结构在现代高层、超高层建筑中得到了广泛的应用。随着楼层数量的增加,现代建筑物也需要结合层高、层数来确定相关指标,针对不同的层高与层数来说,结构的要求往往也不尽相同。结合这个特征,很多情况下都需要进一步增加建筑物的形态结构匹配度,以此来适应现代建筑的特殊建设需要。比如说住宅施工在大多数情况下都不太适用建筑钢结构的类型,这是由于住宅要求建筑物的空间具有可灵活分隔的特征,而钢结构显然不太适应这个方面的要求。所以,确定建筑钢结构的施工方案要充分考虑到建筑的形态与类别后再进行选择。


        3.2考虑到结构稳定性与平面利用的效果
        结构的稳定性和平面布置的合理、优化是钢结构建筑首先要考虑的条件,在设计过程中需要充分考虑到施工的性能,包括设计环节与平面设计要求,重点做好各个设计基础与整体结构的关联性考量。在设计过程中还需要做到从细节入手,通过全面设计、科学论证的方式来选择相应的施工技术,也为后期施工顺利完成创造一定的空间。
        3.3框架的整体测算
        框架测算是建筑钢结构施工技术应用过程中的重要环节,对于框架的稳定性会产生显著的影响。为了提升框架结构的稳定性,需要做好专业数据的量化分析与设计处理,避免钢结构设计上出现纰漏。针对稳定分析过程中考虑不足的问题也需要及时进行调整,降低安全质量隐患的不良影响,确保计算环节中各个方面的信息得到合理的应用,实现钢结构的整体质量进一步提升。
        3.4结构合理设计
        钢结构建筑合理设计要求设计者具备一定的专业设计经验与设计知识,在充分认识到不同类型建筑钢结构的设计要求与隐患条件下,进一步协调设计规避风险。设计过程中要求熟悉建筑钢结构的全部设计细节,同时能够对不同的连接点进行全面的分析,根据节点的差异来实施刚柔度的设计,以此来体现建筑钢结构的设计优势与价值。随着时代的发展,现代建筑对于结构的顶层设计也提出了更为严苛的要求,其中屋顶结构多采用钢网架结构类型,该结构对于改善建筑物的整体稳定性具有一定的帮助。为了提升钢网架结构的应用效果,需要做好技术分析与应用管理,同时深入到技术实施的全过程进行监控,确保技术落实的效果。
        4钢结构设计要点
        4.1平面布置与结构选型
        平面布置需要考虑到分布的均匀性问题,要求做到分布均匀、规整,特别适应于凹凸幅度较小的建筑物。在形状与密度上存在差异,很容易出现大幅度扭转的情况,建筑物应用中钢结构的设计也难以达到预期的结构要求,会对建筑物的正常使用产生不小的影响。钢结构设计需要针对风向载荷与地震的载荷,采取水平位移的方法来进行控制,常规条件下楼梯间以及电梯间的墙体设计都可以达到相应的要求。对全过程进行控制,水平位移的效果达不到最佳时,就需要添加建筑分户墙体来解决抗侧力的结构问题。
        4.2柱网确定
        柱网的确定也是钢结构施工关键技术的一个重点方面,结合平面分割的情况,再加上梁的位置与横截面的高度来进行调整,借助于钢梁隐蔽的方式来实现柱面的确定。在整个柱网确定过程中,需要考虑到外墙的位置关系,做到沿着外墙钢梁与玻璃高度关系适应匹配,以此来提升设计的整体效果。
        4.3变形限值
        变形限值技术主要用于解决钢结构在建筑抗侧力结构方面的要求,采取钢桁架来作为抗侧力的结构类型,需要结合国家相关领域的技术标准与规范化要求,做好钢的用量设计,如果不匹配可能会导致工程造价变更幅度较高,影响建设的经济效益。为了在成本可控的条件下提升钢结构建筑抗震性能与耐风性能,研究探讨钢结构-混凝土组合结构体系、型钢混凝土组合结构体系等,在满足基本抗侧力结构要求的同时,也解决了建筑刚性问题,提升了整体性能。
        结束语
        由此可见,现阶段,我国高层建筑物的主要施工模式,需要依靠钢材质结构进行基础支撑。加上钢材质结构施工建设的优势较为明显,比如,自身结构重量较轻、结构强度较高、抗震性能较好等,致使其技术被广泛地应用在高层建筑流程中。所以,为了确保高层建筑物的结构安全性和稳定性,并且实现在建筑结构工程的顺利开展,设计人员应该积极提升和完善钢结构设计技术。
        参考文献:
        [1]冯耀纪.土木建筑工程钢结构施工技术问题探究[J].中文信息,2018(5):233.
        [2]刘震宇.高层建筑主体钢结构工程的质量控制及监督要点[J].中国住宅设施,2020(2):35-36.
        [3]戴文龙.试述混凝土与钢结构工程中的建筑工程施工技术[J].四川水泥,2020(9):13,18.
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