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摘要:在建筑工程中,钢结构的应用十分广泛,其实一中重要的建筑结构形式,其涉及的节点类型多种多样。而钢结构节点设计直接影响着整体建筑结构的安全性、可靠性与牢固度,因此,在建筑结构施工中,相关工作人员有必要加强对建筑钢结构节点设计的重视力度。在这一背景下,本文着重围绕建筑钢结构节点设计要点进行简要分析。
关键词:建筑;钢结构;问题
引言
在建筑工程技术漫长的发展历程中,钢结构占据重要地位,目前,作为一种主流的建筑结构形式,被广泛应用于各类建筑设计中,尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在20世纪,由于钢材冶炼技术并不发达,建筑用钢材含碳量较高,其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视,一度被边缘化,几乎淘汰。近年来,随着金属冶炼科技的不断进步,高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产,钢结构又重新受到建筑设计师的青睐,被越来越多地使用在各种工程建造中,在减轻建筑物总体结构重量,提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。
1钢结构的概念
钢结构顾名思义就是以钢材作为结构搭建的主要原材料,通过钢梁、钢板、钢柱等不同的钢制组件,采用焊接、铆接、螺栓连接等连接手段进行拼接组装,进行大型建筑物搭建的建筑结构类型。钢结构以各类钢材作为主要材料,与普通混凝土等建筑材料不同,钢材具有重量轻,韧性强等特点,能够承受更大的力,因此在大中型建筑物设计中经常采用钢结构设计。钢结构构造稳定,不易变形,能够为建筑物提供良好的安全稳定性。但是,在某些特殊情况下也有可能出现钢结构失稳的情况,常见的有以下两种情况:一种是过大的压力直接作用在受力平衡点上,造成结构整体受力不均导致失稳。另一种是钢结构构件由于长期使用,导致内部结构发生金属疲劳等问题,内部结构失去支撑作用,导致整体结构失稳。在进行钢结构设计之前,有必要明确这种结构的稳定性特点,才能在设计过程中有的放矢,避免结构弱点,发挥钢结构的优势,使得建筑物中的钢结构发挥更好的作用。
2钢结构稳定性设计的特点
(1)钢结构的设计具备多样性的特点。钢结构是否稳定,主要取决于钢结构的设计,这重点指的是钢结构中的受力点。因此,在设计钢结构受力点时,必须重视钢结构受力点的设计问题,从而确保钢结构的稳定性。此外,由于在实际使用钢结构时,钢结构的变形问题会由未受压部分转为受压部分,从而严重影响钢结构的整体稳定性;(2)钢结构的设计具备相关性特点,在设计建筑钢结构时,不同的结构部分会相互吻合,如果某一个部分出现设计不当的问题,将会直接影响其他部分的稳定性,导致钢结构的整体稳定性下降;(3)钢结构的设计具备完整性特点,钢结构由不同部分构成,不管钢结构中哪个部分出现变形或者其他问题,都会直接影响其他构成部分的稳定性。
3建筑钢结构施工阶段节点设计的方法与策略
3.1刚性节点
为确保钢筋结构的设计加工能够符合力学的特点,需要注重节点构建时保证钢筋结构的连续性。基于此种设计模式,能够在钢结构承受极限压力时,结构内部节点所连接的各个结构部件所产生的角度不会出现较大程度的变化。另外,对于钢结构刚性连接点的强度控制时,需要参考结构部件所产生的屈服强度值,至少需要大于该值。施工人员在进行梁结构的加工时,需要注意梁结构与其他结构之间的焊接以及螺栓连接。尽管与焊接相比,螺栓连接的刚度相对较低,但是,由于其连接方式相对简易,能够在一定程度上提高梁结构的连接程度。假设梁结构是在工厂实现拼接,则主要借助于焊接技术完成连接工作。而如果是在施工现场进行拼接,则为了提高施工单位的工作效率,通常采用螺栓连接方式。然而,如果螺栓连接过多使用,则会造成梁结构的各个接头尺寸增加,进而造成板材的大量消耗任意。
3.2结构体系的选择
一般情况下,如果建筑层小于等于六层时,可以选择框架支撑体系,也可以直接选择框架结构;建筑层大于六层时,一般会选择框架混凝土剪力墙结构或是框架支撑体系结构;而当建筑层数较高时,一般会选择双重体系结构。框架结构一般包括钢骨混凝土柱、H型钢柱、钢骨和钢管混凝土柱三种。三种框架中,第三种属于组合框柱,一般适用规模相对小的多层或高层建筑,其优点是可以减少材料的使用。若考虑到抗震效果,则要优先选择钢结构支撑。
3.3对钢结构类型进行合理选择和布局
在建筑钢结构中,目前比较常见的形式有几种,即轻钢、框架、排架、网架、塔栀、索膜以及形式。在选择钢结构形式时要充分考虑施工的实际条件。比如在设计具有较大载荷的高层建筑时可以选择网架架构,而在对抗震要求较高的建筑中可以选择SRC钢骨砼柱以及钢筋混凝土等结构。在设计时还要需要充分考虑建筑所处的环境条件,如有冬季降雪量较大的情况时应在结构设计中保证其荷载能够达到实际需要。对于大跨度的建筑结构,在设计时要合理布置其拉索或者支撑物,防止出现坍塌等问题。在对钢结构型式进行设计选择时要全面考虑其受力情况,并保证其受力分布均匀。
3.4钢结构构建设计选择
对于建筑钢结构而言,构建是组成建筑钢结构的核心部分。因此,设计人员为保证钢结构的质量,需要加强对构件方面的重视程度。一方面,构件材料选择阶段,需要根据构件的具体性能,选择合适的构件材料。注重构件材料质量管理制度的建立以及实施。另一方面,需要加强对施工单位施工技术水平管理,为确保施工单位能够严格按照施工设计方案内容进行建筑工程项目施工,需要确保施工单位能够具备相应的综合实力,进而保证建筑工程的施工质量。
3.5设计钢结构的构件
在对钢结构进行设计时,其中最为核心的要素就是构件的设计。在设计构件时主要考虑以下三个方面:第一,构件材料的选择。其选择是存在难度的,为了保障构件的质量,在建筑工程正式施工前要科学合理地创建出囊括采购材料、工程施工以及后期管理的监督制度,以此保证建筑构件的材料符合设计要求,也符合国家规定的标准;第二,施工质量与施工技术水平。为了保障施工的质量符合设计方案的要求,施工单位需要尽可能任用经验丰富、技术水平较高的人员进行工程施工,从而防止由于技术原因而导致的建筑物质量问题;第三,控制钢结构的焊接与变形情况。如果钢结构的材质较为特殊、板材较厚并且其屈服强度超过了420兆帕斯卡,为了保障钢结构的质量,应该依据不同的接头形式,合理设置焊接的参数以及坡口的尺寸大小,同时要严格检验、测试接头焊接试件。为了防止因为焊接热量过高而导致的钢结构变形,在焊接钢结构的时候尽可能采用CO2气体保护焊。利用埋弧自动焊技术焊接工型或者是箱型的杆件,可以有效地提高工作效率,降低劳动强度。如果因焊接热量过高而导致钢结构变形,需要对其进行矫正。矫正的主要方式就是热和机械相互作用的方式。
结语
综上所述,虽然钢结构在建筑施工中被广泛地使用,但是在设计和施工过程中的问题不能够轻视。想要提升钢结构建筑的工程质量,还是要从设计的层面就消除隐患。相关的工作人员,要结合现阶段建筑物钢结构使用的情况,从不同的方面去找寻钢结构出现问题的原因。综合分析实践中经常出现的问题,充分掌握建筑钢结构体系,从根本上保障建筑结构设计中钢结构的安全性和稳定性
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