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摘要:钢结构作为现代常用的建筑结构类型,由于自重较轻、施工简便被广泛应用于多层民用建筑中,基于此,本文围绕建筑结构类型中多层民用钢结构的特点与益处展开阐述,分析了钢结构在多层民用建筑中的应用情况,提出了多层民用钢结构建筑的结构设计策略,以引起建筑工程设计人员的重视,为多层民用钢结构建筑结构设计提供帮助。
关键词:结构设计;钢结构建筑;多层民用
引言
钢结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,是现代主要的建筑结构类型。并且,钢结构强度高、自重轻、抵抗变形能力强,特别适宜用于建造多层民用建筑。因此,在实际应用过程中建筑工程项目设计人员必须选择适合的结构体系以及楼面与屋面的结构设计,并同时加强设计处理具体构件以及节点设计的重视程度。
1.建筑结构类型中钢结构的相关概述
1.1钢结构的特点
钢结构便于运输和安装,更适于高度高、承载重的多层民用建筑。钢结构在多层民用建筑应用过程中主要具有以下特点:
第一,钢结构与混凝土结构相比,其密度与屈服强度的比值相对较低。在同样受力条件下,钢结构的构件截面小,多层民用钢结构建筑自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗七十米每秒的飓风,因此具有一定的抗风性。
第二,多层民用钢结构建筑结构多采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,钢结构使用寿命可达一百年,具有良好的耐久性。
第三,钢结构采用的材料多以玻纤棉为主,能够有效的避免多层民用钢结构建筑墙体的冷桥现象,一百毫米左右厚的保温棉热阻值可相当于一米厚的砖墙,具有较好的保温性。
1.2钢结构的益处
钢结构是目前应用最为广泛的建筑结构类型之一,该建筑结构类型具有较强的实用性以及节能性,与其他建筑结构类型相比具有较高的应用效果。钢结构在多层民用建筑应用过程中主要具有以下益处:
第一,多层民用钢结构建筑大多采用冷弯型钢构件制成的三角型屋架体系,钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,会形成非常坚固的板肋结构体系,适用于抗震烈度为八度以上的地区,具有极强的抗震及抵抗水平荷载的能力。
第二,多层民用钢结构建筑结构一般采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使建筑内部上空形成流动的空气间,保证屋顶内部的通风及散热需求。
第三,钢结构全部干作业施工,不受环境季节影响。一栋三百平方米左右的多层民用钢结构建筑,只需五个工人三十个工作日就可以基本上完成从地基到装修的全过程。
图1多层民用钢结构建筑结构设计
2.钢结构在多层民用建筑中的应用情况
民用建筑是指非生产性的居住建筑和公共建筑,多层民用建筑则主要指四至六层的民用建筑,多层民用钢结构建筑比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板,提高面积使用率,户内有效使用面积提高约百分之六。在多层民用建筑中的应用钢结构具有总体轻、节省基础、用料少、造价低、施工周期短,安全可靠,造型美观,结构稳定等优势。
3.多层民用钢结构建筑的结构设计策略
3.1选择适合的结构体系
结构体系对于多层民用钢结构建筑而言是尤为关键,因为多层民用钢结构建筑的结构体系一旦确定后,多层民用钢结构建筑的总体设计也就基本确定了,因此在多层民用建筑中应用钢结构,建筑工程项目设计人员必须选择适合的结构体系。钢结构在多层民用建筑应用过程中主要有以下结构体系:
第一,应用纯框架钢结构的结构体系,纯框架钢结构的结构体系是目前国内应用最为广泛的结构体系之一,该结构体系在实际应用过程中具有较强的灵活性以及高效性,可以最大程度上营造出建筑工程项目设计人员理想的屋内空间。
第二,应用框支钢结构的结构体系,纯框架钢结构的结构体系是纯框架钢结构的结构体系的进一步优化,该结构体系在实际应用过程中具有较强的侧向稳定性以及支撑性,有助于建筑工程项目设计人员解决侧移问题。
第三,应用梁柱支撑钢结构的结构体系,柱支撑钢结构的结构体系需要借助于梁柱结构进行有效布置,该结构体系在实际应用过程中具有较强的便捷性以及节能性,能够在横向以及纵向上形成良好的支撑效果。
第四,应用框架剪力墙钢结构的结构体系,框架剪力墙钢结构的结构体系适用于较高层的建筑工程项目,该结构体系在实际应用过程中具有较强的整体结构稳定性以及灵活性,在抗侧力方面的作用价值更为突出[1]。
3.2选择适合的组合楼盖
组合楼盖对于多层民用钢结构建筑质量问题也有着直接影响,因此在多层民用建筑中应用钢结构,建筑工程项目设计人员必须提升楼面与屋面的结构设计的重视程度,选择适合的组合楼盖。钢结构在多层民用建筑应用过程中主要有以下组合楼盖:
第一,应用压型钢板组合楼盖,压型钢板组合楼盖是目前国内应用最为广泛的组合楼盖之一,该组合楼盖在实际应用过程中具有较为理想的结构稳定性以及可靠性,但是下表面有时会出现不平整的情况。
第二,应用现浇整体组合楼盖,现浇整体组合楼盖顾名思义是通过现浇方式进行处理,该结构体系在实际应用过程中具有较为理想的整体应用性以及支撑性,必须设置相应支撑板结构。
第三,应用钢材混凝土叠合板组合楼盖,该结构体系在实际应用过程中具有较为理想的整体稳定性以及支撑性,具有相对较强的有时,无需额外进行支撑和吊顶[2]。
3.3加强设计处理具体构件的重视程度
具体构件设计对于多层民用钢结构建筑来说是也是极为重要的,因为多层民用钢结构建筑的具体构件设计如果不合理,会严重影响到多层民用钢结构建筑的总体设计,因此在多层民用建筑中应用钢结构,建筑工程项目设计人员必须加强设计处理具体构件的重视程度,进行适合的具体构件设计处理。比如对于柱、梁以及楼面屋盖构件的具体设计,都需要体现出较强的准确度,避免哪一个环节出现差错从而对多层民用钢结构建筑完工效果产生巨大影响,在进行设计过程中中派遣专人进行设计监控,每一步流程都必须按照标准规范进行设计处理,可以将预先的样本作为参考,保证具体构件形状及尺寸的标准型,只有如此才能够有效支持最终整体结构设计方案。除此之外,建筑工程项目设计人员在设计处理过程中,不仅要重视具体构件的尺寸指标,还应综合考虑具体构件的优化处理效果[3]。
3.4加强节点设计的重视程度
节点设计对于多层民用钢结构建筑来说是也是极为重要的,因为多层民用钢结构建筑的节点设计如果不合理,会严重影响到多层民用钢结构建筑的总体设计,因此在多层民用建筑中应用钢结,建筑工程项目设计人员必须加强节点设计的重视程度。结合具体的节点类型进行相匹配的节点设计处理,例如在进行焊接处理时应实际结合钢结构不同区域灵活的运用,需要体现出较强的准确度,设计处理的每一步都必须按照标准规范进行,保证节点设计能够提出良好的稳定性,如此才能够支持最终结构设计方案。
结论
综上所述,钢结构作为现代常用的建筑结构类型,具有总体轻、用料少、施工周期短,跨度大,安全可靠,造型美观,结构稳定等优势,特别适宜用于建造多层民用建筑。因此,笔者认为在实际应用过程中建筑工程项目设计人员必须选择适合的结构体系以及楼面与屋面的结构设计,并且同时加强设计处理具体构件以及节点设计的重视程度。
参考文献
[1]吴晟,刘磊,王福亮.多层民用钢结构建筑结构设计探讨[J].住宅与房地产,2018(31):60.
[2]周建威.多层民用钢结构建筑结构设计研究[J].建筑工程技术与设计, 2019(24):880.
[3]郑伟光,贺成刚,王志华.多层民用钢结构建筑结构设计分析[J].建材与装饰,2019(02):117-118.