建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探究 杨杰忠

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2020/3/3来源:《基层建设》2019年第29期文/杨杰忠
[导读]摘要:随着我国经济水平的不断提高,逐渐发展和完善了建筑工程的建设规模,在工程建设中,充分利用和应用钢结构,可以缩短施工工期,取得较为突出的经济效益,此种结构形式已经被广泛应用在现代建筑工程中。

        安徽海螺建材设计研究院有限责任公司  安徽省芜湖市  241070
        摘要:随着我国经济水平的不断提高,逐渐发展和完善了建筑工程的建设规模,在工程建设中,充分利用和应用钢结构,可以缩短施工工期,取得较为突出的经济效益,此种结构形式已经被广泛应用在现代建筑工程中。但是为了保证工程施工过程中的工程质量,就需要在建筑工程设计中,有效掌握钢结构的设计的稳定性和设计要点。
        关键词:建筑工程;钢结构设计;稳定性;设计要点
        引言
        在我国社会经济的不断发展下,对建筑工程的建设需求也在不断增加,促使建筑事业不断扩大。因此,为了满足时代的发展需求,已经在建筑工程中广泛应用了钢结构,其具有施工速度快以及结构性能好的优点。但是在此过程中还存在一定的问题,这就需要有效分析建筑工程中钢结构设计要点与设计的稳定性,从而推动我国建筑行业的可持续稳定发展。
        一、钢结构的材料优势
        钢结构主要具备以下三种优势:①较高的强度和延性。对于跨度或者荷载比较大的构件和结构,广泛地使用钢材正是因为这种优势,另外钢材所具备的良好塑性和韧性使这种材料的适应范围更广,即使在超载的情况下,也不用担心会发生脆性断裂。另外钢结构还具备良好的抗震性能,其吸能能力和延性决定了在地震作用下不至于发生超出预期的破坏;②钢材内部组织呈现出来的性质几乎是各向同性。当钢材处在一定的应力范围内时,几乎是完全弹性的。用工程弹性力学计算的结果作对比,不难发现钢结构的实际受力情况和这个结果几乎是一致的,由此设计施工的准确度就有了保证。除此之外,钢材在冶炼过程中,由于工艺的成熟,其性质变化和波动的范围是很小的,这也保证了材质的可靠性;③钢结构材质相对于混凝土较轻。事实上,混凝土强度和密度的比值是远远小于钢材的比值的,因此在其他条件相同的情况下,在同样的跨度内承担相同的荷载,钢结构屋架的重量仅是混凝土屋架重量的三分之一到四分之一,那么在吊装、运输和安装的过程中就会很方便,从而缩短了施工工期。
        二、建筑工程中钢结构的稳定性设计要点分析
        1、塔吊的技术
        在建筑工程施工中,塔吊设备有着重要的作用,塔吊适用于不同强度、高度和重量的起重中,这种技术应用价值高。但在实际施工中,为了保障施工操作的安全性,当建筑物的高度逐渐增加,无法再采用附着式的塔吊,需要及时改换成内趴式塔吊,旨在降低工程人员的施工风险,同时避免塔吊设备损坏,增加设备使用的成本。此外,施工人员需要要严格遵守使用塔吊的安全标准规范,尽可能在保障安全的情况下,提高建筑工程的效益。
        2、吊装的技术
        这种技术主要是塔吊运输和安装钢结构的总称,是钢结构技术建筑工程的一项内容。在进行吊装时,相关操作人员需要严格根据工程设计图对吊装区域进行划分,在全面分析建筑物内部构造、塔吊具体位置、具体数量基础上,执行吊装。在吊装运输过程中,若钢结构出现细微的形变,施工人员应按照施工情况进行矫正。在钢料吊装施工时,工程对于吊装方案的要求不是特高,在确定吊装方案以及相关安全措施后,即可进行吊装工作。钢柱吊装需做好相关保护工作,旨在保护钢柱不被损坏与保护好柱脚部位的螺栓。地脚螺栓位置的确定工作,应严格控制好地脚螺栓预埋的位置,防止工程中钢结构定位受到影响,引起错误判断以及吊装错位等影响。地脚螺栓的预埋标高误差应当控制在5毫米以内,位移误差在2毫米以内,预埋工作顺利完成之后,还应当反复测量,降低随机误差。在安装时要严格遵守操作规范,所有的螺栓从同一个方向穿入,穿入时,保证垫圈朝向正确且保持一致,固定螺栓时,先初拧,再复拧,最后终拧,使螺栓稳固不松脱。处理好这些细节问题,才能保证整体钢结构更加符合力学标准,能够承受更多的重量。安装结束之后,需要用砂布打磨钢筋外侧,待其光滑后涂抹油漆或防锈涂料,避免钢筋材料腐蚀,同时还要防止油漆进入到柳钉当中,造成钢筋固定配件的松脱滑动。
        3、建筑的檩条以及屋面板设计技术
        在建筑工程中,檩条、屋面板属于非常重要的组成部分,其钢结构设计也非常关键。在传统建筑工程结构设计过程中,钢结构檩条主要以等间距的方式进行布置,且在等间距布局状况下,屋面板、檩条之间会形成一个等跨支座,可大大简化整个计算过程。然而此种结构局部,在承载力方面并不太合理,在做等间距布置檩条的过程中,通常屋面板都是根据5跨度的等跨连续梁进行设计,此种设计方法的屋面板端跨跨中弯矩,和中跨跨中弯矩相比,会有很大的跨度。因此,设计人员在选择建筑工程的屋面板尺寸以及厚度的过程中,若仅仅依靠端跨的跨中弯矩来进行计算,则所计算出的结果尺寸会偏大,且端跨的屋面板可较好地满足整个荷载的要求,其中跨的屋面板应进行超值计算,这就会浪费相应的资源。
        4、焊接的技术
        在实际施工时,需要遵循以下要求:做好焊前准备,包括坡口的制备、焊接部位的清理、焊条的烘干、焊前预热等;在确定焊接工艺参数时,尽量选择较大直径的焊条,较大适宜的焊接电流,保证较高的焊接生产率;焊件的厚度较大时,一般采用多层焊。每层焊缝的厚度对焊缝质量和焊接应力的大小有着一定的影响,为了保证焊接质量,每层焊缝的厚度应控制在4mm~5mm;焊接速度要均匀,在保证焊缝的厚度适当基础上,避免焊件打底焊焊透和不烧穿。此外,在焊接高层建筑的钢结构时应当开展对称性施工,按照建筑对称美学理念,保证高层建筑的钢结构整体的对称性,反过来建筑物的对称结构也可以保障其安全稳定性,即使钢结构在不断地增高,不会受到它自身重量和整个建筑构造重量的影响,从而创造一个安全的施工环境。
        5、钢结构牢固加固方式
        关于工程建筑之中钢结构加固,一直都是业界比较重视的一个问题,近几年,逐渐形成两种相对成熟的加固方式;第一种,加设预应力的拉杆;第二种是把撑杆变桁架用作撑杆式的结构。就加大界面的加固钢结构来看,施工人员应该在选定钢构件过程中,需要应用钢结构牢固性加强的技术,并且充分考虑钢构件损伤与缺陷的状态。在钢结构的铆钉连接、钢结构的连接方式以及焊接方式选择时,相关人员应该充分考虑施工条件、目标与结构条件等各种因素,确保钢结构的连接方式与预应力满足相关规定。尤其在各种新型技术不断更新与发展过程中,迫切需要施工人员应用各种新技术来加固钢结构,继而保证工程建筑施工质量与提高其可靠性。
        6、加大对节点设计工作的重视
        建筑钢结构性能受节点设计的直接影响。建筑物在发生地震时,会受到严重的威胁,因此,广大设计人员要重视钢结构建筑中的节点设计,从而提供更为积极的动力基础,在建筑物钢结构整体设计中。除此之外,还应加强分析建筑物的抗震能力和承载能力,这也是设计节点过程中非常重要的内容。
        结束语
        综上所述,随着建筑行业的不断发展,钢结构当前已被广泛应用到了其多方面的设计中,然而其设计的稳定性对于建筑工程整体质量的影响还是不能够被忽视的。因此,必须明确这一重要认识后,结合实际情况,对其展开科学高效的分析,促进钢结构设计稳定性的提高。选择应用最适合的稳定性计算方法和分析方法,吃透设计要点,明确应用钢结构的优势,提高钢结构设计质量及稳定性,推动我国建筑行业的进一步长远健康发展。
        参考文献:
        [1]覃小红,梁瑞庆,张进.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].住宅与房地产,2018(3).
        [2]彭声美.标准化建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].中国标准化,2017(20).