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摘要:随着城市化进程的逐渐加快,建筑行业快速发展,结构设计成为项目管理的关键。其中钢结构设计的专业水平会直接影响建筑主体结构的稳定性。进而影响整个建筑的质量。当前,钢结构在建筑行业的应用非常广泛,这是由于它强度高、制作相对简单、工期短等优势,但由于钢结构设计的过程中仍有很多不足,需要不断的改进、完善钢结构设计。本文从钢结构设计的重要性着手,分析了目前钢结构设计策略,以期能够为钢结构设计的优化提供一些参考与借鉴。
关键词:建筑结构设计;钢结构设计;策略
1引言
钢结构拥有着砖混结构和混凝土结构在建筑上的应用优势,这主要和上文所描述的它独特的特征决定的。钢结构的较轻的自重,良好的延性使得建筑物拥有着良好的抗震性,这是因为地震力效应在建筑质量较小的情况下会变得相应小一些,地震效应还会因为延性的良好性一定程度上收到缓冲。除此之外,在传统的建造中想要建造较大开间就需要较为大跨度和复杂的结构,而如今有了轻质高强的钢结构,在创造开放式住宅的时候就更为方便了。
2建筑结构设计中钢结构设计的重要性
建筑行业中,钢结构指的是通过对钢板进行焊接、热轧、冷弯等加工使钢板形成需要的钢型。钢结构可以分为轻钢、重钢两种类型,轻钢自重与占用的面积都比较小,广泛应用于跨度小的建筑项目中;重钢的自重比轻钢肯定要重,但与钢筋混凝土比,优势还是很明显的,广泛应用于跨度较大的建筑物中。建筑结构设计的重要组成之一就是钢结构设计。钢结构设计包括将设计规划:钢结构设计蓝图变成实体:钢结构产品的整个演变过程。钢结构设计一方面影响着建筑物的整体质量,进而影响建筑业的发展;另一方面钢结构设计还影响着现代钢结构制造业的发展,所以钢结构设计至关重要。
3对于钢结构设计现状的问题分析
3.1设计质量参差不齐
其中一方面体现在于设计中忽视材料本身存在的问题。在设计计算过程中,一般都是把结构和构件理想化,如:可以把直杆的轴线看成几何的直线;不仅将垂直于地面的柱子认为是笔直的,而且在其铅垂位置没有丝毫偏斜;构件的长度满足设计图纸的尺寸,没有误差等。但在实际中钢结构都是有初始的缺陷,包括有几何缺陷,存在着初始弯曲、初倾斜以及杆件长度的误差;材料缺陷,钢材并非理想的均匀质体及各向同性体。在不同的环境条件下,材料的问题不同程度的别放大,在质量要求较高的结构中,往往这些问题是导致结构出现问题的主要根源。由于国家几十年来都是以混凝土为主要发展方向,导致人钢结构人才不足问题。根据国家建筑行业统计管理数据表给出的数据显示,我国钢结构设计人员在职人员从2013年的2328人减少到了2016年的1996人,出现了负增长。加上由于现在建筑行业目标都是图快不图慢,导致大力发展新型施工工艺来最大程度的减少时间问题,这也是为了响应国家创新的号召,以至于过渡依赖施工技术来解决设计质量的问题,减少了对设计的重视。这个问题在各大开始土木专业的高校也是凸显出来,现代本科学校的教学过于依赖书本和幻灯片的教学,以考试为主的考核,往往是导致学生应付的思想,导致今后的人才储备的不足。建设项目的主办单位对设计的不重视,不仅影响了建筑的质量和使用寿命,还是导致人才流失的因素。
3.2创新意识不足
设计想法大同小异。在当今信息化高度发展的社会,一个手机,一个电脑通过网络就能搜到你想得到的,经过搜到的结果在此基础上进行小小的修改,就能完成大多数项目的要求,正因如此,有的设计人员为一己私欲,就直接这样做,导致在施工阶段出现问题,不能很好的相适应与时间。设计人员紧跟设计规范是导致了人员失去大胆性,在我国和外国设计规范的不同不仅仅在于国情的不同,也在与设计规范的详细规定程度不同。过于详细的规范,虽然能防止各种事故的发生,但是也导致了设计人员形成了固定思维,依照规范来就是正确的,往往忽视了设计的前卫性及探索性。此外,在这个快速经济的时代,建设单位为了更高的收益,往往大量投于施工新型技术这种收益来到更快的专利,而对结构设计创新避而不见,往往导致的是由于设计的缺陷原因导致要更多的施工成本去解决,进而导致了事与愿违的结果。当今施工模板工具的大量使用,也是约束设计的因素,如最新的“空中造楼机”,能5至7天一层,成本降低90%,用工减少90%,但是只适用于规矩的体形设计,项目建设单位会倾向于设计要适用于施工技术,而不是施工技术为结构设计所用。禁锢了设计的大胆性和新颖性,导致工程中设计不会是最大亮点,施工技术是主角的现象。
4建筑钢结构设计的要点
4.1建筑钢结构防腐防火涂装
为了满足钢结构的耐久性和耐火性的要求,设计人员通常会对钢结构进行防腐和防火的涂装,从而能够更好利用钢结构的良好性能。通常情况下,在对建筑钢结构进行设计的过程中,工作人员首先应该准备涂装防腐涂料,再进行防火涂料的涂装,将使用到的面漆、中间漆、封闭漆以及防火底漆中的成分和防火涂料的成分相互融合,避免发生化学反应,影响钢结构的自身特性,从而造成结构构件质量出现问题。钢构件在涂装防火涂料的过程中,施工人员可以选择施工除锈和机械除锈两种形式,在除锈工作结束后一定要注意在钢材表面不能够有水、油污、灰尘以及焊渣等。
4.2钢结构稳定性的设计
在对桁架节点进行设计的过程中,为保证钢结构的整体稳定性,设计人员应该尽可能的减少杆件的偏心距离,并且采用特殊的或者不同强度的材料进行设计,从而满足钢结构设计基本要求和标准。当对建筑结构的节点进行设计时,要保证节点连接具有一定的弯度,同时还要求其具有较好的柔度和刚度。设计人员在选用不动铰支座的时候,是为了尽可能的避免出现位移或者是在平面中产生自由转动的现象,但是无法完全的保证梁结构整体的稳定性。因此,为了保证钢结构的整体的稳定性,不动铰支座在设计的过程中应该尽可能的避免出现扭矩,但是还能够使梁截面出现翘曲并且还能够在平面内进行自由转动。当对多层和高层的框架结构进行设计的过程中,通常是不需要对框架的稳定性进行分析,只需要对框架柱的稳定性进行整体的分析。在进行布置构件的过程中,建筑企业通常不只是需考虑到局部的稳定性要求,且还应考虑到整个钢结构建筑的整体稳定性的要求。现如今,钢结构设计通常是按照原有的平面体系进行节点设计的,因此为了防止结构在平面外出现失稳的状况,设计人员需要严格的按照整体布置的情况对此进行结构设计,从而确保钢结构的稳定性和安全性。
5结束语
随着建筑行业整体水平的提高,钢结构在我国建筑业的发展也是逐渐的加快,能够推动不同类型的建筑格局全面的发展。从而促使结构的构思方式变得新颖、结构形式变得灵巧。钢结构已经成为我国和国际建筑住宅发展的主要方向,在使用的过程当中,其具有相当明显的优势,比如抗震好、强度高、施工方便、成本低等。但在实际设计过程中,同时需要注意在不同情况下实施不同的钢结构施工设计方案,确保钢结构本身的质量安全以及不同载荷条件下钢结构的整体稳定性等。
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