淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖玉東

摘要：隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)也不斷創(chuàng)新。在當(dāng)前的城市建設(shè)中，在鋼結(jié)構(gòu)為主的建筑已逐漸成為建筑行業(yè)最熱的設(shè)計(jì)。建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用和穩(wěn)定性分析，本文簡單的分析了鋼結(jié)構(gòu)大廈的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定特點(diǎn)，重點(diǎn)論述了鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，我國社會(huì)在不斷的發(fā)展壯大，建筑業(yè)水平的不斷提高，建筑行業(yè)自身具有著大跨度、大面積、低消耗、短施工期、建筑施工和易于安裝、環(huán)保、回收、建筑等優(yōu)點(diǎn)，在建筑物造型方面又具有美觀簡潔等優(yōu)點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)建筑已成為建筑行業(yè)中耀眼的“明星”，已廣泛應(yīng)用于倉庫、工業(yè)廠房、博物館等民用和工業(yè)建筑。

一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.鋼材等級(jí)的選擇

鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼結(jié)構(gòu)原材料應(yīng)滿足屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、彎曲試驗(yàn)、冷拉拔、硫和磷的含量是基本保證；此外，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)，還應(yīng)具有合格的含碳量。對(duì)于地震帶的鋼結(jié)構(gòu)房屋，除上述要求外，還具有良好的>中擊韌性，按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，詳細(xì)的規(guī)定了鋼材的各項(xiàng)物理和力學(xué)指標(biāo)。

2.樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一，鋼結(jié)構(gòu)建筑房屋和混凝土結(jié)構(gòu)住宅非常大的變形縫，如鋼框架結(jié)構(gòu)房屋溫度可調(diào)線圈長度120m，與混凝土結(jié)構(gòu)住宅55m，混合混凝土蓋鋼框架結(jié)構(gòu)房屋，為了防止在地板的裂縫，在正常的情況下，仍采用混凝土結(jié)構(gòu)住宅需要設(shè)置變形縫。當(dāng)遇到設(shè)置后澆帶的時(shí)候，或當(dāng)混凝土的溫度變化減小或收縮時(shí)，才可以增加伸縮縫的長度。壓型鋼一混凝土組合樓板設(shè)計(jì)，除了鋼梁焊接螺柱外，還要保證混凝土和異形鋼板連接良好，為了做到這些要采取有效的措施，主要是：壓力板焊接橫向鋼筋；壓型鋼板的縱向波槽；壓力板壓痕，開小洞或沖成的不閉合孔眼等于混凝土共同工作，保護(hù)地板的完整性和強(qiáng)度。此外，還必須要事先聲明的是，壓型鋼板端部必須焊接栓釘。

3.地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的亮點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不例外，下面闡述下這方面的問題?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程、水文地質(zhì)條件、荷載大小及分布、建筑形態(tài)及功能要求，考慮相鄰施工建筑的相應(yīng)的施工條件等因素綜合考慮，選擇合理的基礎(chǔ)形式。砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)剛性的基礎(chǔ)，如素混凝土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2.5m，需要靈活的基礎(chǔ)使用，如鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。

如果是多層框架結(jié)構(gòu)，由于沒有地下室，并且它的負(fù)荷大，再加上地基的基礎(chǔ)差，為了提高地基的整體性，通常采用交叉梁條基。如果做到了上述條件仍無法滿足的基本要求，需要使用筏板基礎(chǔ)。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)和無地下室或地下室基礎(chǔ)時(shí)，同時(shí)又具有相應(yīng)的良好的基礎(chǔ)，沒有防水要求，應(yīng)采用交叉條形的基礎(chǔ)，當(dāng)有防水要求時(shí)，可采用箱形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

4.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)往往是在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中經(jīng)常遇到的，設(shè)計(jì)人員通常分開設(shè)計(jì)并且計(jì)算將網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)。首先假定網(wǎng)格承載的剛度是無限的，這時(shí)支座剛度均相同，并且計(jì)算出相應(yīng)的支撐反作用力，然后轉(zhuǎn)移到下部結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，下部結(jié)構(gòu)通常是柱、梁或其他情況，不僅剛度較小，而且差異較大，而且計(jì)算假定剛度無限大且剛度相同相違背，計(jì)算出網(wǎng)架內(nèi)力及支座反力與相應(yīng)的實(shí)際情況會(huì)有較大的差異。

這是因?yàn)槌o結(jié)構(gòu)的網(wǎng)架內(nèi)力和反應(yīng)力的分布和剛度的大小有關(guān)聯(lián)，對(duì)網(wǎng)格的計(jì)算量和下部的計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。但之所以沒有出現(xiàn)建筑事故，其原因是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)也是非常理想彈塑性材料，個(gè)別構(gòu)件超載時(shí)會(huì)發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，不會(huì)引起桿或斷裂失效，但我認(rèn)為，不能夠片面的認(rèn)為，就是因?yàn)闆]有出現(xiàn)相應(yīng)的建筑事故，這種在設(shè)計(jì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)時(shí)，網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開計(jì)算就是正確的，這種認(rèn)為實(shí)際上是嚴(yán)重的違背了實(shí)際結(jié)構(gòu)中的實(shí)際受力，與相應(yīng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不符。

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過程

1.收集相關(guān)的資料：在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的過程中，前期施工準(zhǔn)備工作，首先，收集相關(guān)信息的鋼結(jié)構(gòu)的建筑，包括建筑工地周圍的環(huán)境信息，鋼結(jié)構(gòu)施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。例如：我國目前發(fā)布的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施的要求。其次，分析了鋼結(jié)構(gòu)大廈的設(shè)計(jì)方法和做法，根據(jù)一些優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出最適合該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案。

2.研究并確定結(jié)構(gòu)體系：該系統(tǒng)主要是確定的兩個(gè)方面的考慮：系統(tǒng)的縱向結(jié)構(gòu)和橫向結(jié)構(gòu)。縱向系統(tǒng)，主要由相關(guān)的材料組成，如：車梁、桁架或制動(dòng)梁、支架、墻梁、壓力框等。柱網(wǎng)，根據(jù)建筑的要求，需要對(duì)建筑的美觀方面的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)濟(jì)跨度和柱間距等方面的設(shè)計(jì)還包括考慮跨度、制造和安裝成本。橫向系統(tǒng)，要考慮建筑使用的綜合要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求、剛度要求、材料選擇等具體情況確定。

三、鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)各種類型的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，會(huì)因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，在施工中造成安全事故更為常見。為了減少事故的發(fā)生，提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，保證施工項(xiàng)目的安全和質(zhì)量，我們要積極的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，和強(qiáng)度較小的剛度都會(huì)在一定程度上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成破壞，但穩(wěn)定性和強(qiáng)度是不一樣的。穩(wěn)定性是變形，材料的組成部分由內(nèi)部結(jié)構(gòu)的抵抗力和外部荷載不穩(wěn)定，關(guān)鍵是要找出不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，防止變形的快速增長而導(dǎo)致破壞。

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、工業(yè)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，在城市建設(shè)和工業(yè)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為提高城市建設(shè)水平打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮鋼結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)缺點(diǎn)、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性和平面穩(wěn)定性，克服鋼結(jié)構(gòu)中存在的缺陷，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的科學(xué)發(fā)展應(yīng)用，有效地提高鋼結(jié)構(gòu)建筑中鋼結(jié)構(gòu)使用的開發(fā)。