多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

周卓

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)體系與其他住宅體系不同，通常采用的是裝配式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)勢(shì)是施工速度快，布局限制小，由多層水平樓蓋和豎向墻組成，多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合對(duì)現(xiàn)代建筑施工起到了非常重要的引導(dǎo)作用。本文主要針對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：多層鋼結(jié)構(gòu)模塊；鋼框架復(fù)合；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1 前言

在現(xiàn)代建筑工程施工中需要及時(shí)根據(jù)建筑自身特點(diǎn)來設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，建立鋼框結(jié)構(gòu)框架，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，在此基礎(chǔ)上，采用鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合法來編制相應(yīng)的優(yōu)化程序，不僅提高了工作效率，還促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的進(jìn)一步提升[1]。目前我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)通常是多層建筑，混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)建筑總造價(jià)起到了決定性的影響，所以在規(guī)范化施工的前提下，必須要強(qiáng)化施工過程管理，加大對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的監(jiān)督，及時(shí)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少鋼結(jié)構(gòu)的使用量，這樣一來，不僅減少了成本投入，還有效推動(dòng)了我國(guó)建筑工程的更好發(fā)展。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中主要采用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，由于設(shè)計(jì)過程周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，因此這種軟件目前沒有得到廣泛應(yīng)用。及時(shí)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用綜合性的優(yōu)化算法來提高優(yōu)化策略，有效改善應(yīng)力指標(biāo)，在保障質(zhì)量的前提下盡可能降低工程造價(jià)，切實(shí)做到了經(jīng)濟(jì)、安全[2]。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要特點(diǎn)分析

抗震性強(qiáng)，建筑工程中使用的鋼材的強(qiáng)度比普通砌體、混凝土的強(qiáng)度要高出十幾倍，同時(shí)在荷載力相同的情況下，需要的構(gòu)件面積很小[3]。以鋼結(jié)構(gòu)為主要設(shè)計(jì)的現(xiàn)代住宅是將鋼柱為骨架，并使用了輕質(zhì)型墻板，因此這種鋼結(jié)構(gòu)建筑的重量?jī)H相當(dāng)于普通混凝土建筑重量的百分之七十，同時(shí)具有很好的延展性，抗震性能較強(qiáng)，從而延長(zhǎng)了建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，由于我國(guó)是一個(gè)地震多法的國(guó)家，因此目前鋼結(jié)構(gòu)在多層建筑中得到了普遍應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)的施工周期較短，所有的構(gòu)件都是由正規(guī)廠家統(tǒng)一生產(chǎn)的，只需要在施工前將其及時(shí)運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)即可，產(chǎn)量質(zhì)量高，安全性高，施工速度快，比傳統(tǒng)建筑節(jié)約一半的時(shí)間。施工中受到自然環(huán)境的影響很小，從一定程度上降低了工程造價(jià)[4]。

3 多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)研究

3.1 復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要思路

在設(shè)定空間內(nèi)，采用無約束算法來優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，及時(shí)設(shè)計(jì)變量，找到復(fù)合形定點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，去掉目標(biāo)函數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的最壞點(diǎn)，將其取代最壞反射點(diǎn)，得到了映射點(diǎn)，由此構(gòu)成了一個(gè)復(fù)合形鋼結(jié)構(gòu)建筑。在重復(fù)以上操作中，復(fù)合形位置逐漸向最優(yōu)點(diǎn)靠近，最后將目標(biāo)函數(shù)中的最小點(diǎn)來作為最優(yōu)點(diǎn)[5]。在設(shè)定的空間內(nèi)組成一個(gè)復(fù)合形，繼而經(jīng)過反射、延伸、收縮等操作，順利替代了復(fù)合形中目標(biāo)函數(shù)的最大值，在逐步縮小的前提下，復(fù)合形接近最優(yōu)點(diǎn)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)類型

鋼結(jié)構(gòu)建筑主要采用的是成本低廉的碳素結(jié)構(gòu)作為梁柱，如：工字型、箱型、H型等，選用不同厚度的鋼板來進(jìn)行設(shè)計(jì)，及時(shí)按照設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行焊接加工，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)成型，并對(duì)其不同結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，有效節(jié)約了鋼材。采用了輕型鋼結(jié)構(gòu)、薄型鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)厚度約為2mm到6mm，從而制作成不同截面形式的鋼結(jié)構(gòu)，合理的利用材料，有效提高鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，將薄形鋼材作為主要支撐構(gòu)件，合理的利用鋼材強(qiáng)度，在日常工作中將薄形鋼制品的厚度控制在1.6mm以下，保證鋼結(jié)構(gòu)受力情況均勻。預(yù)制板結(jié)構(gòu)：預(yù)制板機(jī)構(gòu)主要用于樓板、承重墻、屋面板，在施工中將需要使用的構(gòu)件提前制作好，然后將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)就可以完成建筑鋼結(jié)構(gòu)施工，目前這種結(jié)構(gòu)更多的被應(yīng)用于多層建筑中。

3.3 構(gòu)件連接方式

在梁柱連接的過程中主要有交接，半剛接這幾種形式，制作過程較為簡(jiǎn)單，只需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)就可以起到提升整個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的良好作用。在半剛性連接的環(huán)節(jié)，需要及時(shí)掌握其受力情況，及時(shí)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。保證梁柱構(gòu)件盡量大，從而便于安裝，將梁柱單根長(zhǎng)度控制在10m到12m之間，對(duì)于梁柱的連接部位要及時(shí)固定好，避免不穩(wěn)定，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，將人員安全放在首位。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

由于配套管線數(shù)量較多，因此要采用暗敷方式進(jìn)行，避免多條管線交叉，確保墻體施工與管線敷設(shè)的同步進(jìn)行，將施工工期控制好，科學(xué)的布置建筑布局，在此環(huán)節(jié)主要是對(duì)管線的排放、墻面裝修等施工質(zhì)量作出合理管控，盡量減少管線敷設(shè)、墻體施工對(duì)人員日常活動(dòng)造成的影響[6]。采用專門的切割工具來進(jìn)行開槽施工，積極使用質(zhì)量過關(guān)的材料，保證結(jié)構(gòu)在遭受破壞后便于修復(fù)。做好防水防滲，要注意鋼結(jié)構(gòu)建筑的防水防滲工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前要及時(shí)制定合理有效的防護(hù)措施，避免墻體滲水，合理的選用隔熱、防水材料。

4 結(jié)束語

多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合對(duì)現(xiàn)代建筑施工起到了非常重要的引導(dǎo)作用，因此需要及時(shí)建立鋼框結(jié)構(gòu)框架，了解復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要思路，采用無約束算法來優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，及時(shí)設(shè)計(jì)變量，從而找到復(fù)合形定點(diǎn)。保證鋼結(jié)構(gòu)受力均勻，合理的利用材料，有效提高鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。明確.構(gòu)件連接方式，通過設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)來提升整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，將人員安全放在首位，制定合理有效的防護(hù)措施，合理的選用隔熱、防水材料，充分體現(xiàn)復(fù)合形鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張鵬飛，張錫治，劉佳迪，等.多層鋼結(jié)構(gòu)模塊與鋼框架復(fù)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016（10）：95～100.

[2] 王惠艷.基于物質(zhì)點(diǎn)法多層鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合建筑研究[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016（5）：385～391.

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[4] 何亞利，趙明洋.多層鋼結(jié)構(gòu)框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探索[J].城市建設(shè)理論研究，2014（12）：27.

[5] 李榮生， 李超.“鋼結(jié)構(gòu)箱式模塊化建筑”未來裝配式建筑發(fā)展的重要方向--深圳“前海創(chuàng)新商務(wù)中心”項(xiàng)目A、B組團(tuán)設(shè)計(jì)之思考[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（22）：24.

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