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摘要:目前我国经济发展迅速,建筑行业为我国发展做出了很大贡献。钢结构作为建筑设计中一种主要的建造形式,目前,在大型厂房、桥梁、高层建筑物设计中被广泛应用。钢结构所采用的建筑钢材具有防变形、耐腐蚀、抗震以及符合环保要求等众多优点,因此能够在建筑设计领域得到广泛的应用。建筑工程采用钢结构时,其结构稳定性作为一个至关重要的指标,直接决定了建筑物的质量和使用寿命。本文结合笔者多年的建筑设计经验对建筑工程钢结构的稳定性展开讨论,已对相应问题提供参考。
关键词:建筑;钢结构设计;稳定性;设计方法
引言
在当下建筑行业的钢结构设计当中最典型的问题就是稳定性,这也是导致目前建筑出现质量问题的最关键的一项因素。钢结构在设计的过程中除了要遵循目前国家既定的标准与规范之外,还要和实际的设计方案结合在一起,并将其设计高度和防震烈度考虑进去,再去联系相应的施工条件以及在基本功能等,以此构造出性价比最高的一种的结构体系。现阶段对于该结构设计的研究愈来愈激烈,要想真正编制出稳定性的设计方案就必须要深入分析其相关的影响因素和设计要点。
1钢结构的概念
目前,钢结构作为建筑工程中主要的建筑结构类型,它具备刚性强、强度硬、不易变形的优点,因此被应用在大型建筑和承载力要求较高的工程中,这种钢结构与工程力学的假设要求更加贴近,它在实际使用中不仅韧性较好,而且具备承受较大载荷的能力。而如果在建筑工程中,想要使得建设工期和建设质量得到提高,那么钢结构的质量就非常关键,因此,必须在钢结构的生产中,确保生产设备具备较高的精密性和密闭性,这样才能确保钢结构的强度和质量满足建筑要求。
2建筑钢结构的基本特征
(1)抗震性。钢材是钢结构的主要原材料,具有良好的塑性与韧性,可以在很大程度上优化整个钢结构的抗震性能,进而延长钢结构的使用寿命。如果钢结构受到外部作用力,发生结构形变,也不会出现脆性裂变。且采用柔性连接方式,也有助于形变部位恢复原形,增强整体结构的抗震能力。
(2)抗裂性。通常砖混结构建筑受到温度的影响,极易出现墙体开裂现象,在墙体结构出现裂缝后,墙体材料的保温性能与防水性能也会受到较大的影响,缩短整个建筑物的使用寿命。相较而言,钢结构具有良好的抗裂性,能够分担承重墙的压力,降低发生裂缝的概率。
(3)耐久性。与木质结构相比,钢结构具有较强的耐腐蚀性,可以在很大程度上增强整体结构的抗腐蚀能力。据相关调查数据显示,钢结构的耐腐蚀性约为砖混结构耐腐蚀性的1.5倍,且保温隔热效果较为突出。
(4)施工便捷化。一般情况下,工厂会预先生产钢结构构件,然后,将钢制构件运输至指定地点进行现场拼装。整个钢结构构件拼装流程可以依靠机械化模式,施工流程便捷化,能够保障工程安全。
3钢结构稳定性设计的关键要点
3.1受力设计
钢结构的一个最重要的指标就是其受力水平,在进行设计时,钢结构的承重负载能力为首先考虑的问题。钢结构一般采用T字形或者是L字形设计,这是从结构的稳定性考虑,采用这两种形状可以很好地分散建筑的整体重量,达到平衡支撑的目的。在建筑工程实践中,钢结构是建筑物外围的一种常用结构,对建筑物起到受力支撑作用。在建筑物整体设计中,钢结构的使用尽量遵循对称原则,其目的是让每个钢结构均匀地承受整个建筑物的作用力,防止个别钢结构承受压力过大或过小。除此之外,对钢结构不同部位的受力及稳定性要求也不同。例如,对于钢结构中不动支座的要求是防止位移,因此对于这部分的支撑能力要求较高,但是对于钢梁架,除了要起到纵向支撑作用,还需要考虑在水平位置防止其发生扭转。钢结构不同部位的受力特点要在设计中体现出来,避免因考虑不足而出现失稳状况。
最后,钢结构的具体施工操作也非常重要,现场施工人员必须按照设计图来严格执行,尽量减少施工误差,加强部门间相互配合,严格依据标准进行施工,加强细节管理。
3.2防腐设计
钢材的腐蚀主要分为两种,一类是电化学腐蚀,另一种是化学腐蚀,这些都会使钢材本身的耐久度与强度降低。因此在实际设计的时候一定要将防腐工作做好。经常运用的方式主要是涂装防锈漆,由于每一项工程的施工情况和经济状况都存在一定差异,所以在防腐设计之中必须要有效考虑维护与保养,最终确定是实施永久性的涂装还是半永久性的涂装。另外还要将钢材自身的腐蚀等级市场调查工作做好,依照不同环境、地区编制出不同的防腐方案,进一步推动建筑工程。
3.3防火设计要点
防火设计也是钢结构建筑中的设计重点,因此,在材料的选择上,必须使用防火耐火性较高的材料。目前,在建筑项目中,必须根据建筑的防火要求以及等级来选择相应的防火材料。在选择材料时,由于涂层较厚、粘性较高的材料,它的防火、耐火性能比较好,因此是非常不错的选择。但在钢结构阻燃材料的选择中,如果较厚的材料无法达到阻燃标准,则可以在此阶段选择相对薄一点的耐火材料,特别是要对吊顶材料做好阻燃和防锈处理。在钢结构防火设计中,防火标准和防护等级作为重要的参考标准,它可以最大限度提高钢结构的防火水平。另外,钢结构的设计应以稳定对称为主,尽量在设计中避免结构扭曲,通过上下贯通的方法使得钢结构的稳定性和连贯性得到保障。在钢结构设计中,使用L形或T形的设计方式,可以确保钢结构的作用完全发挥出来,钢结构的位置如果是在结构外围,则可以使得建筑物的抗扭曲能力和抗变形能力达到最佳。
4注意事项
4.1以现场实际情况为准完善设计
在该类工程施工现场当中其环境都相对比较复杂,所以这就给钢结构的应用提出了更高的要求,设计者一定要以现场的实际情况有效落实各项管理流程。主要对现场的环境、地质以及工程需求等实施综合性的分析,并以工程需求为准完善相应的监管机制,确保在掌握工程结构受力状况的前提下,依照结构标准对荷载数值进行估算,从而满足设计要求。除此以外,有关技术人员还需要对其施工体系之中存在的各项下沉与变形问题进行预测和校对,并以实际数据其为准,完善设计方案,提升结构的稳定程度。
4.2钢结构工程的细节处理
在建筑钢结构工程设计环节,要注重细节设计。细节设计的主要目的是注重建筑钢结构节点数量与节点配置方式的合理性,以及整体结构的安全稳固性。根据不同的结构设计形式,选择对应的连接方式,加强整体结构的协调性,避免钢结构出现节点形变或受力失衡现象,从而影响整体建筑结构的安全性。尤其是螺栓连接处理与构件焊接处理两方面,务必注重连接方式的科学合理性。
4.3优化结构焊接处理工作
要想有效落实钢结构的稳定性,一定要集中管理焊接工艺,要保证其焊接过程不出现腐焊或者是漏焊的现象,以此提升焊接质量,从根源上提升结构自身的稳定性。除此以外还需要强化对该结构整体性的监管,具体对其操作流程进行管理和监督,并把所有因素当作对象实施系统分析,以便及时发现问题及时处理。
结语
综上所述,钢结构的稳定性对于建筑整体的安全和使用寿命具有决定性的影响,设计人员在进行钢结构设计的过程中要进行精密计算,综合考虑零部件之间的受力关系,做好钢材防腐处理,最大限度地避免钢结构的短板,发挥钢结构的优势,从而推动建筑设计的不断进步。
参考文献
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