钢结构设计优势和问题研究

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1、钢结构设计优势和问题研究　　摘要：本文作者阐述了建筑钢结构设计的原则及特点，分析了建筑钢结构设计存在的问题，提出了相应的对策。关键词：建筑；钢结构设计；优势；问题分析中图分类号：TU37文献标识码：A一、轻钢结构的优势轻钢结构实际就是门式刚架体系，这种结构体系造价低，用钢省，安装快捷，制作简便，施工周期短，商品化程度高，而且其造型美观，适用性广，在建筑市场上具有很强的竞争力。近年来在轻工业厂房的设计中得到很好的应用，已成为钢结构行业乃至整个建筑业中发展最快的结构类型，用以替换传统的钢筋混凝土柱和钢屋架结构，取得

2、了巨大的社会效应和经济效益。8传统的轻钢制作方式，采用机械和手工方式进行组合、装焊，自动化程度不高、工艺流程不连贯，因而生产效率低，远不能满足建筑轻钢结构飞速发展的需要。但随着行业的发展，现多家钢构企业都已针对轻钢结构设计的自动化钢结构生产流水线，占地面积小、布局紧凑、流程合理，充分体现了高速、高效和高精度生产的特点，取得了满意的实际效果。由于钢结构制造技术与设计理论的日臻完善，实腹式单跨刚架的跨度国内最大的达83m，国际上实腹式门式刚架的跨度最大达150m。这是传统钢结构无法比拟的，也充分体现了现代轻钢结构的

3、优势。二、建筑钢结构设计的原则钢结构设计必须具有充足的强度、刚度以及稳定性，整体结构达到可靠和安全要求；结构应当满足建筑使用的要求，具有较好的耐火性；设计结构方案尽量节省材料，减轻钢结构自身重量；最好能够缩短制造与安装的时间，节省工作日；钢结构构件应当方便维护和运输；在有可能的条件下，尽可能保证美观，尤其是外露结构，需要符合建筑美学的要求。按照以上原则，结合实际情况的各项要求，整体考虑结构具有的经济性、设计特点和施工合理性等。1.1梁柱体系。平面一般利用梁柱普通体系。梁使用热轧焊接钢梁，焊接柱为箱型钢柱，设计整

4、个结构为刚性框架结构，由梁、板和柱承担竖向荷载。框架中的梁和柱、梁和基础全部按照刚性进行设计连接，现场利用高强螺栓与焊接共同发挥连接作用。1.2抗剪设计。计算分析表明，在整体水平荷载与地震力发挥作用下，上述局部结构体系的刚度比较弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷载。钢框架剪力墙结构系统中间部分的楼梯和电梯之间利用钢筋混凝土剪力墙，以便能够很好的抵抗水平外力造成的冲击。81.3楼盖体系。各层楼盖通常使用钢筋混凝土，按照结构计算楼盖厚度为110mm，在计算结构中，该楼盖具有足够的厚度，符合无限刚性的平面假

5、定。三、建筑钢结构设计特点2.1钢结构材料具有较高的强度，塑性与韧性要比其他钢材建筑材料好，例如与木材、砖石作比较，其强度要高出很多。因此，在大跨度和大荷载的结构构件中频繁使用。钢材的特点还有良好的塑性与韧性。良好的塑性，在一定的条件下结构不会因为超载而产生断裂；良好的韧性，结构能够很好的适应动力荷载。钢结构具有的延伸性与吸能力还令其抗震性能十分优越。另一方面，钢材具有极高的强度，制作的构件截面极小且薄，受到压力时能够符合稳定的要求，有时无法充分发挥强度。2.2均匀的材质，钢材内部组织十分接近向同性和匀质，同时

6、在一定的应力幅度范围内几乎是完全弹性的。因此，钢结构实际的受力状况比较符合工程力学计算的结果。在冶炼与轧制过程中钢材的质量能够获得十分严格的控制，材质在极小的范围内波动。2.38钢结构的制造比较简便，施工时间比较短。钢结构需要的材料比较单纯并且属于成材，加工十分简便，并且利用机械进行操作，因此，通常在专业的金属结构厂将钢结构制作为构件，具有较高的精确度。在工地上拼装构件，可以使用安装便捷的普通螺栓和强度较高的螺栓，有时候还能够在地面上进行拼装及焊接成比较大的单元之后进行吊装，以便能够尽量缩短施工时间。除此之外，

7、已经建好的钢结构进行加固和改建也比较容易，采用螺栓对结构进行连接时可以根据需求实施拆迁。四、建筑钢结构设计问题及对策3.1独立基础设计荷载取值不恰当多层钢筋混凝土框架建筑大部分使用独立基础，当主要地基受力层没有软弱粘性土层时，没有达到8层并且高度不会超过25米的民用框架房屋或者多层框架厂房，可以不验算地基与基础的抗震承载力。也就是说，在8度之内的地震区域，大部分多层钢筋混凝土框架房屋可以不实行地基与基础的抗震能力的检验。可是设计这些房屋的基础时应当考虑风荷载造成的影响。整体计算多层钢筋混凝土框架房屋时，必须记录

8、风荷载，不要因为风荷载不发挥作用就不进行考虑。3.2基础结构实施的设计为了确保构件具有的延性，应当在梁内配置符合要求的钢筋。耐火极限是两小时，预应力筋无粘结的保护层厚度应超过40mm。当前高层断肢剪力墙系统出于埋置深度的考虑，通常会设计地下室。基础则会利用桩筏基础。怎样对桩实行合理造型，将会对地下室的整体设计产生重要的经济影响。8比如某一建筑工程，上部十九层带地下室，经过详细勘察，可以