鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)研究

1、    鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)研究    楊雙李瑞云【摘要】現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑具有建材可循環(huán)利用、 滿足超跨度與超高度標(biāo)準(zhǔn)要求、實(shí)現(xiàn)建筑功能化與一體化以及降低施工成本等眾多優(yōu)點(diǎn)， 致使其被廣泛的推廣和應(yīng)用在現(xiàn)代建筑中。本文主要分析了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)，探析了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)， 希望本文可以給相關(guān)學(xué)者提供一定的幫助。【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)建筑 設(shè)計(jì)要點(diǎn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑是以鋼結(jié)構(gòu)為骨架，配合多種復(fù)合材料拼裝而成，所有的材料能夠進(jìn)行批量化、 系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)， 并且具有環(huán)保、 功能眾多、 成本低等優(yōu)點(diǎn)， 逐漸的取代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)， 已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的

2、一個(gè)標(biāo)志， 并且在一定程度上， 鋼結(jié)構(gòu)建筑的水平代表了一個(gè)國家的建筑水平， 由此可見鋼結(jié)構(gòu)建筑的重要性。因此， 文章針對(duì)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。1 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)分析（1）建材可循環(huán)使用。雖然我國地大物博， 但是人均資源、 能源非常短缺， 鋼結(jié)構(gòu)建筑的建材可以循環(huán)使用， 有利于環(huán)保需求以及可持續(xù)發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)混凝土建筑相比， 不僅具有客觀的循環(huán)再利用價(jià)值， 還具有更高的能效以及更高的強(qiáng)度， 同時(shí)在施工的過程中不需要進(jìn)行建模， 這對(duì)于推動(dòng)建筑行業(yè)的環(huán)保、 可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。（2）滿足超跨度、 超高度的標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼材與各向同性的均質(zhì)體非常接

3、近， 并且具有較高的彈性和強(qiáng)度， 其密度小于同等強(qiáng)度的木材、混凝土、 磚石等傳統(tǒng)材料， 在相同受力條件下， 由于鋼結(jié)構(gòu)自重相對(duì)較小， 因此能夠滿足高度、 跨度比較高的結(jié)構(gòu)要求， 并且鋼結(jié)構(gòu)具有更加豐富、 靈活、 多變的結(jié)構(gòu)形體， 更好的滿足不同建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求。（3）實(shí)現(xiàn)建筑的功能化與一體化。建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑必不可好的重要環(huán)節(jié)， 無論是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、 形體， 還是節(jié)點(diǎn)等， 在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、 質(zhì)量好壞。因此， 在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)該盡可能的實(shí)現(xiàn)建筑的功能化與一體化， 進(jìn)而建造藝術(shù)性和技術(shù)性融為一體的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑。（4）建設(shè)成本低， 工程化程度高?，F(xiàn)代鋼

4、結(jié)構(gòu)建筑具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、模數(shù)協(xié)調(diào)等特點(diǎn)， 提高了建筑的工程化程度， 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑行業(yè)的規(guī)模化、 工業(yè)化發(fā)展。同時(shí)， 鋼結(jié)構(gòu)采用一體化加工和安裝工藝， 能夠有效的降低施工成本， 為施工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。2 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析（1）鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑構(gòu)思分析?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑構(gòu)思，應(yīng)該重點(diǎn)考慮技術(shù)的可行性與可操作性， 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)思與建筑構(gòu)思的有機(jī)結(jié)合?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)思一方面體現(xiàn)了鋼材的靈活使用， 另一方面體現(xiàn)了傳統(tǒng)意義的建筑構(gòu)思。因此， 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)師必須與機(jī)械工程師、 設(shè)備工程師、 結(jié)構(gòu)工程師等進(jìn)行溝通， 通過多方的協(xié)調(diào)配合， 保證鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)

5、思在特定的條件下能夠順利、 有序的實(shí)施。建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該深入的了解各種材料的特性、 材料創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)形式以及相應(yīng)的技術(shù)等， 這樣才能夠保證建筑構(gòu)思的可行性， 同時(shí)根據(jù)自身的構(gòu)思相結(jié)合， 保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的創(chuàng)造性獨(dú)特性與個(gè)性， 同時(shí)保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性。（2）鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系最大的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)， 鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑設(shè)計(jì)的成敗。鋼結(jié)構(gòu)建筑的許多節(jié)點(diǎn)都是露明的， 露明的節(jié)點(diǎn)與中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的榫卯結(jié)構(gòu)相似。通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)， 能夠顯示鋼結(jié)構(gòu)建筑特有的結(jié)構(gòu)美感。為了滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火需求， 一些設(shè)計(jì)時(shí)在進(jìn)行節(jié)

6、點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)輔以一定的防火設(shè)計(jì)， 例如用防火板材封閉節(jié)點(diǎn)或者涂抹防火涂料等， 防火板材將鋼結(jié)構(gòu)特有的節(jié)點(diǎn)封閉起來， 會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)美的體現(xiàn)， 涂抹防火涂料既能夠體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的美感， 又能夠起到防火的作用， 并且還能夠保持鋼格連接節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)， 應(yīng)該進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。（3）預(yù)估截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)布置完成之后， 應(yīng)該對(duì)截面進(jìn)行預(yù)先估算， 主要根據(jù)是梁柱斷面狀況以及梁柱的大小， 根據(jù)截面進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)。首先， 鋼結(jié)構(gòu)的梁通常采用 h 型鋼、 軋鋼、 槽鋼的截面， 通過分析支座與荷載， 截面的大小介于跨度的 2 - 5% 之間；其次，鋼結(jié)構(gòu)的柱截面應(yīng)該按照長細(xì)比進(jìn)行預(yù)估， 通常狀況下， 其范

7、圍應(yīng)該控制在 50 -150 單位之間， 在初步選值時(shí)應(yīng)該將其控制在 100 單位左右，柱截面的大小應(yīng)該根據(jù)受力狀況確定， 選擇合適的軋鋼或者槽鋼；再者， 輕型鋼結(jié)構(gòu)與普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間存在很大的差別， 為了保證每一個(gè)構(gòu)件能夠充分的發(fā)揮性能， 應(yīng)該根據(jù)具體狀況設(shè)計(jì)輕型鋼結(jié)構(gòu)， 同時(shí)利用高科技作業(yè)， 保持強(qiáng)弱軸方向的正確性， 以此降低鋼結(jié)構(gòu)的受力和變形。（4）地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)， 鋼結(jié)構(gòu)過程中應(yīng)該注意以下要點(diǎn)：在進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前， 應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件、 分布狀況、 荷載大小、 建筑物體型等狀況進(jìn)行調(diào)查， 并根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況， 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

8、形式；在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 為了增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性， 應(yīng)該采用交叉梁條地基結(jié)構(gòu)。（5）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)常遇到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)， 建筑設(shè)計(jì)師需要將下部結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分開計(jì)算和分開設(shè)計(jì)。首先， 假設(shè)網(wǎng)架支座剛度無限大， 支座剛度相同， 然后計(jì)算支座反力， 然后再傳遞至下部結(jié)構(gòu)。通常狀況下， 下部結(jié)構(gòu)為梁、 柱等， 不僅剛度大， 而且差別相對(duì)較大， 和計(jì)算建設(shè)剛度無限大相違背， 計(jì)算的網(wǎng)架內(nèi)力、 支座反力與實(shí)際狀況存在很大的差異， 因?yàn)榫W(wǎng)架內(nèi)力與反力分配和剛度大小存在密切的關(guān)系， 網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)分開計(jì)算， 導(dǎo)致結(jié)果存在較大的誤差。但是， 在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中并沒有出現(xiàn)工程事故， 原因是鋼

9、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定空間結(jié)構(gòu)， 并且鋼材具有良好的彈塑性， 不會(huì)導(dǎo)致桿件破壞或者斷裂，不至于出現(xiàn)工程事故。（6）鋼材焊接要點(diǎn)。鋼材焊接施工是鋼結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)， 如果焊接施工出現(xiàn)問題， 將會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。因此， 在進(jìn)行鋼材焊接施工時(shí)， 應(yīng)該將焊接部位徹底清理干凈， 按照焊接施工相關(guān)規(guī)定保管和存放鋼材， 高度重視氣孔部位施工， 避免在焊接施工的過程中出現(xiàn)裂縫。（7）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：首先， 做好材料選購工作， 需要?jiǎng)?chuàng)建一套健全的材料采購監(jiān)督體系， 以此保證設(shè)計(jì)材料的質(zhì)量；其次， 為了防止在施工的過程中出現(xiàn)技術(shù)問題、 質(zhì)量問題， 應(yīng)該選聘綜合素質(zhì)高的技術(shù)人員和施工人員， 并加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員和施工人員的培訓(xùn)和再教育， 為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工質(zhì)量奠定可靠的技術(shù)保障。3 結(jié)束語總而言之， 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程， 在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)， 并不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法， 提高設(shè)計(jì)水平和效率。同時(shí)， 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該在實(shí)踐的過程中不斷的探索和積累經(jīng)驗(yàn)， 以此保證鋼