钢结构建筑设计要点与控制措施

发表时间:2021/6/3   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:崔晓静
[导读] 摘要:随着我国建筑行业的迅速发展,钢结构建筑数量也与日俱增。
        常州市武进建筑设计院有限公司  江苏常州  213000
        摘要:随着我国建筑行业的迅速发展,钢结构建筑数量也与日俱增。作为一种质量轻,结构性能好,且具备高韧性高强度的结构形式,钢结构建筑在当代建筑中占有重要地位。钢结构具有性能好、环保节能以及可塑性强等优势,在建筑工程当中得到普遍的应用。但是钢结构施工技术作为一项复杂内容,钢结构建筑在实际的设计过程中仍存在许多问题有待解决与优化。基于此,本文针对钢结构建筑设计中常见问题展开了分析。
        关键词:钢结构设计;抗震;防火
        前言:
        建筑物的质量与其结构设计部分息息相关。钢结构建筑作为一种重要的建筑设计部分具备许多优点,钢结构中的基础材料方面能够实施工业化的生产,而且还具备高效能和高强度,更加重要的一点是钢结构具体强大的支撑能力。但在实际的结构设计过程中仍存在许多不足之处急需解决,需要制定与之相适应的合理解决方案,这对建筑物的各项性能以及使用寿命能够提供有效帮助。
        1钢结构设计中常见问题
        1.1焊缝设计
        钢结构的设计环节是一项复杂的过程,这是因为对于完整的钢结构设计而言,需要综合考虑多方面的因素,这些因素都会对整个设计过程造成一定影响,再加上成本需求,这些都给钢结构设计增加了相应的难度。当前钢结构建筑建设其主要的连接方式依然是焊接,换言之钢结构建筑的质量在很大程度上取决于钢结构的焊接质量。如果焊接环节没有有效的控制好其连接的强度,那么必然会大大降低钢结构建筑质量。因此,在焊接过程中必须进行严格的质量控制,一方面采用疲劳检测方式监测其焊接强度;另一方面根据实际的钢结构承重效果采用不同的焊接形式。
        1.2稳定性设计
        稳定性设计是建筑结构设计中非常重要的环节,尤其在钢结构建筑中,该项设计对建筑物的稳定性增强有着突出贡献。钢结构建筑不同于其他材质的建筑,一旦某一个具体的承重点以及节点出现严重的质量问题,将会影响到整个建筑结构。因此在钢结构稳定性的设计过程中,设计师需要充分的考虑到钢结构的整体性能。因此,相关设计人员在增强稳定性的设计过程中,一般会先通过调整各项参数,利用计算机软件来建立相应的数学模型,对不合理的地方来进行不断修正。
        1.3节点设计
        钢结构建筑的设计需要充分得考虑到关键环节以及关键节点,为了实现建筑结构的完整性,对其质量得到把控,节点设计也是非常重要的环节之一。在进行钢结构建筑设计时,首先要考虑到一些关键节点所在位置,然后在这些节点设计过程当中,将与之对应的分析结构模型进行比对,确保节点与分析结构模型一致。设计师需要根据结构设计模型来合理的安排好钢结构的节点,进而在钢结构建筑中有效的发挥出节点的作用效果,需要保证建筑结构分析模型与具体的节点位置相一致。此外,为了保障整个节点设计过程的合理性以及可行性,必须要先对节点的连接方式进行准确判断,才能继续后期工作的开展。
        2、钢结构建筑设计控制要点
        2.1重视抗震防裂强度
        钢结构的设计需要充分的考虑到抗震防裂性能。尤其是随着当前我国建筑物的数量以及规模在不断的上升,如果忽视钢结构建筑抗震防裂性能的设计,将会产生严重的后果。对建筑设计师而言,首先要根据建筑的实际情况以及需求来进行相应的抗震防裂等级确定,在进行抗震设防烈度的控制上,需要采用多个设计师共同商讨的形式,最终将所得出的方案以及计划进行一定的比对,选择最优化的方案。一般而言,对于一些超高层的钢结构建筑设计,其抗震防裂级别一般为6级。6级的抗震防裂等级基本能够抵御地震对房屋结构所造成的破坏作用,对维持钢结构建筑的稳定以及保证其设计合理的有着重要意义。


        2.2优化结构舒适度
        在建筑设计环节中,“以人为本”理念是建筑设计的基础,因此在钢结构建筑设计上,也要坚持以人为本的设计理念,考虑到结构的人性化与舒适度。随着建筑高度的不断升高,严重制约建筑质量以及建筑舒适度的便是自然条件的风向问题,在建筑物舒适度的控制上应当考虑到横向风以及纵向风的作用,合理的利用自然条件因素提升建筑物的舒适度,进行结构设计时把风向作用考虑进去。此外,相关设计人员在结构舒适度这一设计过程中,需要合理划分各自的设计任务,以确保最终钢结构设计的稳定性以及科学性。
        2.3加强施工质量管理
        建筑物的施工过程是一个漫长却又复杂的综合性过程,因此在施工过程中会涉及到许多要点,对这些要点应该给予严格的控制,以确保钢结构建筑设计的可行性与实施性。在实际的建筑设计与施工环节中,往往会有一些冲突的地方。很多时候设计师虽然能够设计出符合条件并且最大程度上利用资源的建筑图纸,但是施工人员在施工建设过程中根本无法图纸上的要求进行,即图纸的可行性不高,这样的设计是不合理的。此外,这种情况也制约了施工的标准性,在施工环节中,一旦某一过程没有得到有效控制,便会对整个建筑质量造成严重影响。在设计过程中应当充分考虑到钢材的传力效果,着重考虑到节点的作用效果,通过合理的分配钢结构的承重来降低施工环节的难度,使得施工安装过程中能够方便进行操作等。
        3、钢结构防护问题
        3.1防腐蚀
        对于钢结构建筑来说,防腐蚀性能的控制是一个非常重要的因素。钢作为一种特殊的合金,虽然在建筑中有着广泛的应用,但仍存在一些不可忽视的弱点。很多时候钢结构出现质量问题主要是由于施工环节没有充分的考虑到腐蚀性问题,没有做好相应的防腐措施;或者在设计环节,设计师没有考虑到自然条件因素,错误的估计了保护层的作用。因此,要加强钢结构建筑的应用,首先要做好防腐蚀工作。对此,设计师在设计之初就应该针对防腐蚀问题采取一定的措施,例如在钢结构表面涂一层防腐蚀涂料,通过防腐蚀涂料的包裹来有效提升钢结构材料的耐腐蚀性。对于涂料的具体材质以及厚度,可以根据建筑物所在具体位置的自然环境恶劣程度进行相应的调整,并采取定期的检查和维护手段来确保腐蚀工作的完整性。如果想更进一步的提升钢结构建筑的耐腐蚀性,可以从钢材质本身入手,选用耐候钢作为主材,并采取热浸镀锌的技术对其进行处理,使钢材表面能形成一层镀层,以达到保护钢材的目的,防止锈蚀。另外,可以采取一些其他的技术来进行防腐蚀保护,例如有机涂料,应急保护技术等等。大型钢结构建筑来说,防腐蚀更加应当保证好,在大型建筑建设的过程中,设计师需要保证钢结构的防腐蚀效果至少能够持续20年以上,因此大多数的大型建筑钢结构都采用镀铝、镀锌等技术来防止电化学腐蚀现象,实现钢结构建筑的稳定性以及有效性。
        3.2防火性能
        火灾是建筑物不容忽视的重要部分,钢结构的耐火性往往非常差,一旦有火灾将会引起严重的后果。为了加强钢结构建筑的防火性能,相关设计师在进行设计时,应准备好多套防火保护措施。首先,可以在原料找突破口,选取一些防火材料来提高钢结构的防火性能。其次,应当根据不同钢结构部位的耐火性来进行防火材料的布设。防火措施的实施主要分为两个方面,对钢结构外表面进行一定的防护材料涂刷,通过提升钢结构的外部耐火性提升钢结构的整体稳定性;另一方面主要是选择耐火材料解决在实际发生严重火灾现象时,由于钢材的承受力不足而出现的建筑整体倒塌现象。
        4、结语
        随着当前建筑数量以及形式上的日益增加,钢结构建筑数量日益增多。为了保障建筑物整体的质量,需要把握钢结构建筑设计的要点,针对其较为常见的一些问题,例如焊缝的设计,以及稳定性和节点设计等方面进行详细的分析,加强钢结构防护,然后达到质量控制的目的。对设计人员而言,不但要有丰富的经验以及扎实的专业知识,还需要对钢结构建筑有着系统且全面的了解,只有在此基础之上,才能对钢结构建筑设计中的各种问题有明确的认识,为设计出合理钢结构建筑奠定良好基础。
        参考文献:
        [1]王中山.钢结构建筑的防腐蚀涂装设计探讨[J].全面腐蚀控制,2018(12):75-76
        [2]韩东.探析建筑钢结构施工技术与质量控制的措施[J].建筑工程技术与设计,2017(20):147-147
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