建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)解析

韓琳琳

摘 要：現(xiàn)如今，我國(guó)加強(qiáng)了建設(shè)的進(jìn)程，使得居民的住宅方面有所改革，其中所涉及到的建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅在施工方面和設(shè)計(jì)方面，都具備加強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)是利用冷加工之后的薄壁鋼、鋼板以及熱軋型鋼制造而成，若想實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)與建筑發(fā)展的同步之目標(biāo)，必須對(duì)其進(jìn)行全方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文就建筑鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為基本點(diǎn)，進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：建筑；鋼結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）09-0006-01

1 選擇鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的基本原則

將結(jié)構(gòu)平面布置的質(zhì)量中心、抗側(cè)力剛度中心、外力作用中心盡可能重合或者接近，減少或避免在外力作用下結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在扭轉(zhuǎn)抵抗結(jié)構(gòu)過(guò)程中，需要將材料用量不斷增加，也就是不規(guī)則的結(jié)構(gòu)平面布置，不安全也不經(jīng)濟(jì)。

結(jié)構(gòu)中的安全可靠度要保持統(tǒng)一，對(duì)于每一個(gè)構(gòu)件都要細(xì)致考慮，要將最大的效能發(fā)揮出來(lái)，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)統(tǒng)一充分完善，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)水平可以和規(guī)定相符，實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

構(gòu)思結(jié)構(gòu)的總體方案時(shí)，一定要考慮到此概念要使用在所特定的建筑中，要將結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的關(guān)系妥善處理，將整體構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的最適合受力狀態(tài)，有效的發(fā)揮和利用，讓結(jié)構(gòu)能夠擁有優(yōu)質(zhì)的延性，以及充足的剛度和承載力。

在一定程度上，要將結(jié)構(gòu)的傳力途徑與受力明確、簡(jiǎn)單、直接的顯現(xiàn)出來(lái)。較為復(fù)雜的傳力途徑，能夠顯示出的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換的，在這樣的情況下，就會(huì)造成高額的造價(jià)。同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤計(jì)算的安全性問(wèn)題。若使用最直接、簡(jiǎn)單的傳力途徑，就能夠?qū)⒅虚g所傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)省，結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)降低，明確了結(jié)構(gòu)受力，也會(huì)讓造價(jià)方面更加經(jīng)濟(jì)。

2 編制建筑圖紙

在建筑鋼結(jié)構(gòu)的圖紙方面具體會(huì)包含：施工詳圖以及設(shè)計(jì)圖。其中所涉及到的設(shè)計(jì)圖是形成施工圖的重點(diǎn)，在制造廠中進(jìn)行施工詳圖編制的過(guò)程中，作為最重要的憑證。在內(nèi)容上一定要相對(duì)完整，要重視設(shè)計(jì)要求、材質(zhì)要求、材料選用、技術(shù)數(shù)據(jù)、荷載資料以及記錄設(shè)計(jì)依據(jù)等。運(yùn)用這樣的方式，才可以將設(shè)計(jì)意圖正確的體現(xiàn)，才能使編制施工詳圖的順暢程度得以實(shí)現(xiàn)。放樣圖和加工方面是施工詳圖所制約的，在解析度方面一定要和車(chē)間內(nèi)直接制造加工的需求相符，構(gòu)件若和需求不能統(tǒng)一，有必要進(jìn)行單獨(dú)的繪制，同時(shí)材料表一定要詳盡的標(biāo)注。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)

設(shè)計(jì)布置鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，不管是線(xiàn)與線(xiàn)的交接，還是面與面的交接，都能夠?qū)c(diǎn)、線(xiàn)連接。整體的穩(wěn)定性想要得到保證，鋼結(jié)構(gòu)中的連接點(diǎn)成為了非常重要的組成部分，有必要為了滿(mǎn)足要求而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在連接節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，可以根據(jù)力的特點(diǎn)來(lái)分為半鋼接節(jié)點(diǎn)、鋼接以及鉸接節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)在進(jìn)行連接之前的準(zhǔn)備階段，要充分的確定和思考節(jié)點(diǎn)的具體形式，讓節(jié)點(diǎn)形式的設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)在模型中使用過(guò)程中，避免產(chǎn)生不統(tǒng)一的現(xiàn)象，也能夠?qū)⒐こ淘试S之外所產(chǎn)生的誤差有所避免。結(jié)構(gòu)中開(kāi)展不同的連接存在著極大的影響，若是初學(xué)者一定要將簡(jiǎn)易定量分析的節(jié)點(diǎn)首先選擇，例如：鉸接、鋼接。在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)、梁腹板、連接板、栓接、焊接的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮到螺栓的安裝，并且現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接的構(gòu)件吊裝順序以及施工空間等。

這樣的方式還需要讓工作人員可以便利的開(kāi)展臨時(shí)固定，以及現(xiàn)場(chǎng)的定位，另外，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的核心分析因素是制造廠的工藝水平，所以工藝水平是需要嚴(yán)格關(guān)注的。優(yōu)化設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，還包含著構(gòu)件斷面的優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化，其中的構(gòu)件斷面優(yōu)化，所指的是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的框架利用結(jié)構(gòu)軟件分析的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生構(gòu)件的驗(yàn)算超出限制，產(chǎn)生這樣的情況不是因?yàn)樵趶?qiáng)度方面不夠，而是因?yàn)闃?gòu)件在剛度方面不夠。所以，對(duì)構(gòu)件截面慣性矩的增加，以及對(duì)構(gòu)件截面剛度的增加，在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面是最為核心的內(nèi)容。然而構(gòu)件形式的優(yōu)化，在一定程度上是比構(gòu)件斷面優(yōu)化更為重要的，具備的有利措施包含：對(duì)純框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)次梁進(jìn)行優(yōu)化。

4 整體布置、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及類(lèi)型選用

鋼結(jié)構(gòu)的材料具備較好韌性、塑性、較高強(qiáng)度的特點(diǎn)，并且擁有著較為均勻的材質(zhì)，和力學(xué)計(jì)算方面相符。簡(jiǎn)便的制造工序，較短的施工工期，重量也會(huì)較輕。存在的缺點(diǎn)就是耐火性和耐腐蝕性方面較為低下，防護(hù)時(shí)會(huì)應(yīng)用較高的費(fèi)用，可是這些缺點(diǎn)一般情況下不會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中凸顯出來(lái)。此外，穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的核心問(wèn)題，想要將不必要的損失有所避免，就要處理好穩(wěn)定性，不同鋼結(jié)構(gòu)中都會(huì)面臨穩(wěn)定性的問(wèn)題。

鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行整體的布置過(guò)程中，一定要將組成部分和整體的穩(wěn)定性相應(yīng)滿(mǎn)足，在計(jì)算簡(jiǎn)圖方面要和所提供憑證的簡(jiǎn)圖一致，設(shè)計(jì)構(gòu)件中的穩(wěn)定計(jì)算以及細(xì)部的構(gòu)造方面，有必要互相配合。在鋼結(jié)構(gòu)中所具備的類(lèi)型一般分為：輕鋼、索膜、網(wǎng)架、平面架以及框架等結(jié)構(gòu)形式。

5 構(gòu)件的設(shè)計(jì)

所謂構(gòu)件的設(shè)計(jì)就是構(gòu)件材料的組合和選擇，在材料組合中Q345、Q235是較為常見(jiàn)的，在其中所涉及到的主結(jié)構(gòu)中，為了能夠方便工程的管理都會(huì)采用單一的鋼種。就經(jīng)濟(jì)方面而言，也能夠選取不同程度的鋼材開(kāi)展組合截面流程，例如：Q345可以選用在當(dāng)強(qiáng)度起到控制作用時(shí)，Q235可以選用在穩(wěn)定起到控制作用時(shí)。不同的部位想要達(dá)到的作用是不一樣的，完全能夠?qū)︿摰牟煌瑥?qiáng)度開(kāi)展組合截面流程，以這樣的方式將所規(guī)定的強(qiáng)度達(dá)成。

在截面的驗(yàn)算中使用彈塑性方式，是構(gòu)件在設(shè)計(jì)的過(guò)程中較為規(guī)范的方式，可是與結(jié)構(gòu)內(nèi)力中進(jìn)行彈性計(jì)算時(shí)不能夠相符。在不斷的加強(qiáng)了程序技術(shù)之后，對(duì)于構(gòu)件不能夠進(jìn)行驗(yàn)算通過(guò)的情況，可以加大對(duì)截面庫(kù)中的選擇。同時(shí)，進(jìn)行分析驗(yàn)算的重新開(kāi)展，一直到通過(guò)才算結(jié)束。這樣的方式能夠?qū)⒉牧蠘?gòu)件的必備條件達(dá)成。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上的論述，未來(lái)住宅的新模式想要得到合理開(kāi)創(chuàng)，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一定要加強(qiáng)，作為未來(lái)住宅的核心分支點(diǎn)，建筑鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用十分廣泛，要力求將我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 苗潔，白潔.小議建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2011（04）.

[2] 謝淮寧，何培玲.基于復(fù)合形法的多層鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2010（10）.