建筑工程钢结构设计方法及要点分析

发表时间:2021/7/15   来源:《城镇建设》2021年第4卷2月第6期   作者:廖艺森
[导读] 本文以建筑工程钢结构为基本论点,对于它在具体施工过程中的设计方法和设计要点做了具体的分析,并得出一些实际性的结论,希望能给相关研究人员提供一些帮助。

        廖艺森
        郑州中车四方轨道车辆有限公司 河南省郑州市 450100
        摘 要:在我国建筑行业的发展中,钢结构所起到的推动作用不得不提。在建筑项目具体的实施过程中,钢结构被大量的运用。而被广泛运用的原因也显而易见,那就是它的综合性能比较突出,性价比也相对比较高,能够较好的满足我们的工程质量和我们的实际需求。本文以建筑工程钢结构为基本论点,对于它在具体施工过程中的设计方法和设计要点做了具体的分析,并得出一些实际性的结论,希望能给相关研究人员提供一些帮助。
        关键词:建筑工程;钢结构;设计方法及要点
        
        前言:在我国城乡一体化建设大背景之下,我国的建筑领域得到了迅速的发展。而由于城市的建筑面积比较小,所以在实际的城市场景中,高层建筑物是非常常见的,而这些高层建筑有相当一部分都是采用了钢结构。就此,我们也可以说,城市建筑的发展离不开钢结构所起到的重要贡献。而且就钢结构本身来说,所起到的实际下效果也是比较好的。它与我们现在常用的混凝土相比起来,有着更为明显的优势,这种优势不仅体现在它自身的结构性能上,也体现在它有一个较好的抗震能力上。
        1 建筑结构钢结构设计方法
        1.1塑形设计法
        在具体设计的时候,我们往往要根据实际的情况来选择设计方法的采用。当建筑物要求有一个很高的刚性限制或者是需要一个较高的荷载力,那么我们就优先采用塑性设计法。因为这种方法的采用能够更好地保障建筑的塑形水平,也能提供一个更好的安全保障。而当我们深入到结构的内部时,塑形设计法也能很好的规范墙壁内源力的分布,从而把相对应的荷载力进行全面的扩散,而这也在一定程度上提高了它的荷载能力。另外,在具体实施的时候,我们也要着重的注意,一定要保证我们使用的材料构建有一个较好的延展性,这样才能更好地发挥出材料的塑性性质。而且在实际的设计过程中,我们也要根据我们的具体需求,进行流程严格的规范。而在具体规范中,我们也要保证建筑物墙壁内壁和外壁及截面腹板的相应科学比例,只有保证了这些比例正确,才能够更好的进行施工工作。
        1.2容许应力法
        除了塑性设计法之外,我们在具体的钢结构设计中,一般也会采用容许应力法。后者与前者相比,需要更为强烈的硬性条件。而从具体来说,如果我们要用到容许应力法,那么我们建筑物的结构应力需要小于结构构建的应力。换句话说,也就是建筑物整体的硬力水平要小于具体构建的应力水平。而当我们在计算结构的应力时,我们也要注重的注意,一定要按国家的标准规格去进行相应的计算。而且在计算过程中,我们也一定要考虑到构建的实际荷载力。此外,我们也要明白,我们的计算过程是以弹性的理论为基础的。
        在具体的设计中,我们也要适当的接触材料,并以此来保证我们的荷载力的相对比例小于一。而且,我们也要加强对于极限应力以及屈服应力的计算,一定要保证这些数据也处于一个正常的数值,这样才能更进一步的保证建筑工程的质量水平。不过对于这种设计方法,我们在使用的过程中一定要着重的注意实际情况的需求。因为它本身就是有一定的缺陷所在的,所以在具体的施工中,我们一定要根据我们实际的需求进行选择。
        1.3极限状态发
        最后我们叙述的就是钢结构中的极限状态法。这种设计方法是近些年出现的,它从本质上来说,可以作为以上两种方法的结合和升级,因为它能有效的解决上述两种方法的问题。而这些问题的解决,也从根本上提高了建筑工程的实际质量。一般来说,极限状态法都是运用建筑结构的荷载力以及抗震力为基础来进行设计的,它最大的优势就是有一个较高的安全系数,能够真正的保证建筑的质量水平。
        在极限状态法的运用中,我们首先要考虑的要点就是它的荷载作用,一定要保证我们的具体结构能在一段具体的周期内达到两种极限的状态。而我们对于这两种极限状态的规定就是,正常情况下和承载力最大的情况下。也就是说,我们不仅要测量正常情况下的最大承载力,还要保证在故障状态下,建筑本身也有一个极限的承载力状态。正常状态下测定荷载力的重要性不言而喻,因为在大部分时间中,建筑都是处于正常的状况。而对于后者,我们的测定可以更好的保证在超重超负荷之下建筑物总体的安全稳定。

而对于极限状态,我们也要明白的是,它是目前我国建筑工程中最广泛运用的方法,能够真正的提高建筑物的整体质量,也能够真正的促进我国建筑领域的发展。
        2 建筑工程钢设计结构的设计要点
        2.1 合理地选择和使用钢材料
        在具体的结构设计中,我们一定要注意对于原材料的选择,因为这将直接关系到我们建筑工程的总体质量。而在对于钢材的选择中,我们应当认识到,选择科学合理的钢材是有一定难度的。因为目前在我国的建筑市场中,各种材料一应俱全,钢材料也不过只是众多中的一个小分支。但即使是这一个小分支,所包含的内容也是比较多的。所以在具体的选择中,我们一定要通过各项建筑的指标去进行综合的筛选,一定要根据我们建筑物的实际情况和实际需求进行多方面的选择。而且在选择的过程中,我们一定要注意建筑物本身对于钢结构强度、荷载力以及塑性的需求,只有对这些内容进行综合的考量,才能选择出最为合理的钢材。除了合理性,我们也一定要考虑它的实用性以及科学性。但就目前来说,建筑工程所要求的设计结构最核心的内容就是要求一个大的跨度,而且它对疲劳应力的要求也是很高的。从这个角度上来说,我们所选用的钢材一定要有较好的承受力,一定要耐高温、耐腐蚀,这样才能满足我们的良性需求,才能更好保证建筑的实际质量水平。
        2.2 考虑到钢结构的细节部分
        在进行钢结构设计的时候,我们一定要注意设计的细节内容,因为这些细节内容往往会影响整个工程的荷载力,也就是整个项目的稳定性。就此来说,在进行具体设计的时候,我们一定要根据工程力学的相关知识,对建筑物所有的受力框架进行综合的分析,对所有的细部节点做一个具体的推算。然后根据我们分析和推算出来的结果进行实际的工作运行。而单就受力体系来说,我们要明白的是,我国现存在大多数建筑所采用的结构方式都是干型结构,与其它的结构相比,它有一个更高的稳定性。但是这种结构也要求我们所使用的建筑材料一定要有一个比较大的强度,只有大强度的钢材料才能完成受力体系的均匀化和高度化。而除了受力体系之外,我们也一定要考虑建筑的具体截面尺寸,并根据这些截面尺寸进行进一步的分析,把握我们建筑工程结构分析的要点,以此才能更好的保障建筑物的稳定性。除此之外,在进行具体设计工作时,相关的设计人员也一定要细心、一定要严谨,对于细部节点的任何设计都要考虑全面。而在具体的考量中,设计人员一定要保证我们所设立的方案也是有利于施工工作的进行的。
        2.3 进一步的增强钢结构设计的稳定性
        在具体实施的时候,我们也一定要综合的考虑钢结构的设计,以求最大程度的保证钢结构设计的稳定性。而为了更好地增强它的稳定性,我们就一定要考虑钢结构整体的状况,一定要保证他们的刚度和强度都处于一个较高的水平,一定要保证他们的抗潮、抗震保持在一个较高的水平,这样他们的整体运行才会更加良好。而就当前来说,我们在设计时,都是采用一种系数法来进行相关工作的演算的,这种系数法一般都是折减系数法。而除了这种数学方法的运算之外,我们有时也要根据临界压力的具体数值去求刚度以及强度的实际值,然后把这个实际与标准值进行对比,比较找出存在的误差。
        除此之外,在具体设计的时候,我们也可以用这两种方法去计算轴心压杆的强度和刚度,然后以强度和刚度为基准进行稳定性的推算工作。因为我们都知道,在具体建筑的时候,建筑工程内部的结构可能会受到轴心压杆的影响,所以一定要确保我们的轴心压杆处于一个合理的状态,然后对这种状态进行深层次的分析,让实际人员能够更好的注意,以求能真正的提高建筑工程的总体发展。
        3 结语
        总的来说,随着我国经济的高速发展,我国建筑工程的综合水平也在稳步的上升。而在它稳步上升的同时,我们对于建筑结构的具体材料的要求也变得越来越高。在这个基础之下,我们引进了钢结构的使用。而且大量的数据证明,钢结构的使用已经给建筑行业的发展起到了巨大的推动作用。相信不久的将来,我国钢结构的设计方法和要点能得到进一步的改善,从而促进我国建筑工程的高速发展,也有利于更好地提高人们的生活质量水平以及更好的促进我国经济的总体发展。
        
        参考文献:
        [1]杜崇涛,李浩.建筑工程钢结构设计方法及要点分析[J].建筑与装饰,2019:35-35.
        [2]宋鹏飞.建筑工程钢结构设计方法及要点[J].建材与装饰,2018:106.
        [3]刘元良.建筑工程钢结构设计方法及要点[J].中外企业家,2017.
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