鋼結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

文/鄭立楠 沈陽(yáng)沈飛集團(tuán)鋁業(yè)幕墻工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000

在現(xiàn)代的建筑工程之中，使用傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)沒(méi)有辦法滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)的多元化需求，鋼結(jié)構(gòu)是一個(gè)特殊的建筑結(jié)構(gòu)，其不僅僅可以補(bǔ)償傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的各種劣勢(shì)，還具有結(jié)構(gòu)構(gòu)件較輕、施工周期較短、布置靈活方便等等優(yōu)勢(shì)，在建筑工程之中有十分廣泛的推廣以及應(yīng)用。

1、鋼結(jié)構(gòu)概述

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展，在建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有很多。鋼結(jié)構(gòu)指的是采用鋼板進(jìn)行焊接、熱軋、冷彎等方法加工形成的鋼型。輕鋼結(jié)構(gòu)和重鋼結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)的兩種類(lèi)型。輕鋼結(jié)構(gòu)在跨度較小的建筑中應(yīng)用較多，例如貨場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、體育館場(chǎng)、辦公樓等，主要特點(diǎn)是自重輕，而且占用的面積相對(duì)較小。重鋼結(jié)構(gòu)在跨度較大的建筑中應(yīng)用較多，例如電子廠(chǎng)房。相對(duì)于鋼筋混凝土來(lái)說(shuō)，無(wú)論是輕鋼結(jié)構(gòu)還是重鋼結(jié)構(gòu)，其自重相對(duì)較小，在強(qiáng)度、負(fù)載、跨度等條件一樣的情況下，鋼筋混凝土比鋼結(jié)構(gòu)重3倍。

2、建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)

2.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的復(fù)雜性

建筑鋼結(jié)構(gòu)中存在問(wèn)題的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)也較多，宏觀(guān)監(jiān)控難度較大。例如出現(xiàn)焊接裂縫的情況，問(wèn)題可能出現(xiàn)在焊接裂縫的表面，也可能出現(xiàn)在焊接裂縫的內(nèi)部，既可能出現(xiàn)在焊接裂縫的金屬部分，也可能由于母材受到高溫影響發(fā)生開(kāi)裂。

2.2 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程問(wèn)題的嚴(yán)重性

如果建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了問(wèn)題，施工人員必須停下目前的施工項(xiàng)目轉(zhuǎn)向問(wèn)題的處理，由于建筑鋼結(jié)構(gòu)問(wèn)題的復(fù)雜性，處理的難度較大，會(huì)推延建筑施工項(xiàng)目的工期。如果建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不可逆性的問(wèn)題，只有進(jìn)行拆除重建，加大了建筑施工成本。

2.3 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程問(wèn)題的可變性

建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)隨著建筑施工的進(jìn)程而產(chǎn)生變化，從細(xì)微到不可發(fā)現(xiàn)的裂縫逐步變成巨大的裂縫。例如鋼構(gòu)件的焊接縫隙原本是可以忽略不計(jì)的，但是由于受到應(yīng)力的作用，使焊縫逐漸擴(kuò)大形成裂縫；鋼構(gòu)件如果長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度的負(fù)荷下，容易發(fā)生彎曲、變形，產(chǎn)生重大安全隱患，威脅了社會(huì)公眾群體的人身安全，也容易產(chǎn)生負(fù)面的社會(huì)影響。

3、提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法

3.1 計(jì)算參數(shù)取值的優(yōu)化

在處理鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到平扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不能小于15，多塔結(jié)構(gòu)振型數(shù)不能小于塔樓數(shù)的9倍，并且在計(jì)算振型數(shù)時(shí)，應(yīng)讓振型參與質(zhì)量大于總質(zhì)量的90%。但是在現(xiàn)實(shí)的施工圖的改善階段，卻經(jīng)常發(fā)現(xiàn)會(huì)有缺少處理的振型數(shù)的問(wèn)題，更有甚者一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)振型參與質(zhì)量只有總質(zhì)量的一半，這就會(huì)使得結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生比較大的誤差。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的選型和布置

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)通常分為4類(lèi)，并且它們通常是不同的，要依據(jù)它們的側(cè)向力來(lái)進(jìn)行劃分。在實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，通常是概念設(shè)計(jì)，應(yīng)加充分的考慮施工條件比如功能、制造和安裝、負(fù)載能力、使用的材料以及其他的影響因素，采用火災(zāi)或地震阻力良好的現(xiàn)實(shí)架構(gòu)。在施工時(shí)間上要滿(mǎn)足不同的功能和建筑要求。除此以外，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)配置鋼的使用情況和特點(diǎn)，對(duì)具體性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮。一般情況下，這是必須的，這樣才能夠保證結(jié)構(gòu)剛度，并保證均勻分布結(jié)構(gòu)受力，同時(shí)也盡可能的降低建筑物的扭轉(zhuǎn)影響，進(jìn)而保證強(qiáng)度層的橫向力抵制。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)

首先，構(gòu)件設(shè)計(jì)要選擇材料。通常情況下，最常用的材料是Q235和Q345。若對(duì)工程管理進(jìn)行考慮，在主結(jié)構(gòu)上常常會(huì)采用單一鋼種，若從經(jīng)濟(jì)角度上進(jìn)行，就需要考慮截面組合的不同強(qiáng)度的鋼材。比如：在偏向于強(qiáng)度控制時(shí)，可以選擇Q345；在偏向于穩(wěn)定控制時(shí)，可以選擇Q235。因?yàn)楫?dāng)前程序技術(shù)的快速發(fā)展，一些結(jié)構(gòu)軟件可以對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的優(yōu)化，我們不但要調(diào)整優(yōu)化后的截面，使其達(dá)到合理的截面標(biāo)準(zhǔn)，還要對(duì)模型的建立、計(jì)算長(zhǎng)度的參數(shù)定義等數(shù)據(jù)進(jìn)行考慮。

3.4 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

若未充分地考慮在結(jié)構(gòu)分析前節(jié)點(diǎn)的形式，就會(huì)比較容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析模型中的節(jié)點(diǎn)與設(shè)計(jì)中的節(jié)點(diǎn)形式不完全相同形式。依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)傳力特點(diǎn)，我們應(yīng)該將節(jié)點(diǎn)分成為剛接、鉸接和半剛接。在選用節(jié)點(diǎn)時(shí)，要準(zhǔn)確判斷節(jié)點(diǎn)的連接形式，進(jìn)而使設(shè)計(jì)具有合理性與安全性。除此之外，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)充分的考慮吊裝安裝與施工人員現(xiàn)場(chǎng)操作方便等現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火設(shè)計(jì)

盡管鋼是由一種非燃燒的材料制成，可是高溫下，由于高的熱膨脹系數(shù)，就會(huì)發(fā)生變形，所以即使鋼擁有比較好的熱導(dǎo)率和電阻，還是會(huì)致使火災(zāi)的蔓延。有些鋼在600℃的高溫時(shí)，鋼的強(qiáng)度基本上失去了，在火災(zāi)中變得很脆弱。高層建筑更有可能導(dǎo)致火災(zāi)，且高層建筑火災(zāi)較難控制。因此，高層建筑耐火鋼的設(shè)計(jì)是非常重要的。目前，中國(guó)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計(jì)是比較落后的，很多設(shè)計(jì)不考慮高溫、鋼的變形和應(yīng)力，同時(shí)也沒(méi)有考慮各個(gè)組成部分之間相互作用的影響。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體抗火設(shè)計(jì)基于組件級(jí)別，是在建筑防火設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上確定的。

結(jié)語(yǔ)：

鋼結(jié)構(gòu)工程的施工在我國(guó)剛起步，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工控制過(guò)程中，要真正發(fā)揮工程控制的作用，要求工程在施工時(shí)要嚴(yán)格控制好進(jìn)度，同時(shí)工程師也要做好質(zhì)量把關(guān)工作，這樣才能保證鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量。

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