建筑的钢结构设计论文

建筑的钢结构设计论文（精选12篇）

建筑的钢结构设计论文 篇1

随着社会的发展, 高层钢结构住宅工业化和商品化程度在不断地提高, 能够把设计、生产、施工和安装整合为一体, 进而使住宅产业化水平得以提高。基于钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好和材料可回收再生等诸多优点, 高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大, 而建筑结构设计方面的变化也越来越多, 很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。

建筑钢结构相比较传统的混凝土结构和砌体结构等, 它性能稳定、质量轻强度高、抗震性能好, 施工时可以在厂房进行加工再到现场装配, 不仅装配的完整度好精密度高, 而且能够大大地加快施工进度缩短工期。它还有一个非常贴切的称呼, 大家叫它“绿色建筑”, 因为其不仅基础造价低, 材料可回收和再生, 而且可以节能、省地、节水。

一、钢结构工程设计原则

(一) 钢结构设计服务于钢结构的施工与使用, 钢结构工程使用目的是为了创造效益。

公共建筑偏重于社会效益, 工业建筑则偏重于经济效益。因此, “钢结构经济性”是钢结构设计的另一个重要方面。

“钢结构经济性”原则应从总体上加以分析, 不能仅从某一方面孤立地去考察。在很长一段时间内, 钢结构设计以耗钢量为标准, 即耗钢量低就是先进的设计、是好的结构体系或形式。在钢材匮乏的年代, 节约钢材是一种重要的手段。然而, 总体而言, 单纯以耗钢量为评价标准是不完全的, 也不尽合理。对门式刚架轻型钢结构房屋, 全面评价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制作费、安装费、施工周期及基础费用等。

(二) 根据实际情况, 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。

因此, 如果结构太刚则变形能力差, 当强大的破坏力瞬间袭来时, 需要承受的力很大, 容易造成局部受损最后全部毁坏;但是太柔的结构虽然可以很好的消减外力, 但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。刚柔的程度历来都是专家们争论的焦点, 现今的规范给出的也只是一些控制的指标, 无法提供“放之四海皆准”的精确答案。这就要靠设计者与业主进行沟通来确定一个方案。

(三) 钢结构体系的“适用”原则是针对钢结构体系的功能要求而言的, 钢结构体系适用性与建筑物的使用功能有密切联系。

为此在结构设计时, 必须把握以下方面:对建筑物的功能、特点和所处的环境条件有充分的了解, 如建筑物是民用建筑还是工业建筑, 民用建筑是用于展览馆还是体育馆等, 工业建筑是钢结构仓库还是钢结构厂房, 钢结构厂房的生产工艺对建筑结构的影响情况等;建筑物对防火、保温、隔热、隔振和防腐蚀有何要求;对建筑所在地的环境状况和气象条件应有足够的了解;建筑物内是否有特殊设备或特殊载荷作用, 及吊车的设置情况如何等。

二、判断结构是否适合用钢结构

对建筑工程施工时, 首先要判断此建筑是否可以进行钢结构建设。以免进行施工准备或施工已经进行后还要重新进行设计施工, 浪费大量的时间、人力和资金。建筑的钢结构建设通常适用于机械化程度高、建筑高度大、使用空间严酷 (高温、封闭、震动) 的建筑项目。

三、结构形式与结构布置

钢结构的设计过程主打“概念设计”牌, 概念设计在钢结构的整个过程中都是异常重要的。它确定了整个建筑形态的方向, 透过把握全局来进行项目灵感体验。通过力学关系的对比、钢材结构的优缺点整合和细节上的实际考量来达到钢结构前期设计的方案比较和甄选。目前, 已经有一些针对计算数据正常与否的软件投入到工程的设计中, 给设计提供了很大的帮助, 避免人工手算失误的发生, 还能解决结构分析阶段繁琐的数据计算。

建筑钢结构通常分为框架、平面 (桁) 架、网架 (壳) 、索膜、轻钢、塔桅等几种结构。在对项目进行钢结构的选型确定时, 一定要根据各项目特点的不同, 分析实际情况进行设计。遇到有较大负重的荷载时要放弃门式钢架而采用钢结构网架形态。屋顶要符合重力坠落曲线标准。大跨度的建筑要对覆盖屋顶构建进行拉索或索膜结构的建立。如果项目的经济允许, 可对钢结构框架布置支撑结构, 远期的经济性要比简单的钢结构节点框架好的多。采用钢筋混凝土结构外加巨型SRC柱的组合来应对地震带的建筑项目, 尽量避免图一时资金投入少而采用核心筒外加框形式。

钢结构的设计应使结构受力路线清晰且可以最接近直线的路线将受力传给地基支撑。钢结构在布置上要遵循结构刚度匀称、力学分布平稳, 最大限度减少荷载的影响。钢结构抗力的支撑柱子间距要适中, 且设置多道防线以备意外发生, 核心撑柱的受力应至少占总受力的20%。

四、截面的选择

在对建筑项目进行完钢结构的形式确定后, 就要开始着手下一步骤, 钢结构截面的初步估算, 截面的选择主要是针对钢结构构件的撑柱和撑面进行工程施工前的尺寸设定和形状假设。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况, 其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时, 可回避钢梁整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后, 其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估。通常50<λ<180, 简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同, 可选择钢管或H型钢截面等。钢结构构件在外形选择上没有固定的规范, 一切遵循保质前提下灵感概念的迸发。

五、结构分析

目前钢结构实际设计中, 结构分析通常为线弹性分析, 条件允许时考虑P-Δ, p-δ。有些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能, 这为更精确的分析结构提供了条件。

典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形, 简单结构通过手算进行分析, 复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析。

六、构件设计

构件设计也要考虑材料的合理性, 取材上一般选择Q235和Q345两种。由于对工程管理便捷的追求, 钢结构设计主体时常把材料限定在一种材质上, 但是如果出于经济情况上的考量, 也有很多施工单位将不同材质钢构件强强组合的用于施工, 强度上的要求以Q345为主, 稳定性的要求上以Q235为主。

当前的结构软件, 都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步, 一些软件可以对整个结构进行截面优化, 我们仅做的就是对优化后的截面稍加调整并进行程序自动验算, 直至合理, 如PKPM中的STS等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。但要注意, 利用结构软件设计一定要注意模型的建立和参数定义, 尤其是柱及梁的平面内、外计算长度。

七、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。应该注意的问题是最终的设计节点经常与结构模型中使用的形式不完全一致。按传力特性不同, 节点有刚接、铰接和半刚接, 有些人往往会会忽略掉后者, 所以在选用节点时一定要正确判定节点的连接形式, 从而做到设计的安全性、合理性。

连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法, 初学者可偏安全选用前者, 我们可以比较方便的查阅相关设计手册中焊缝及螺栓连接数据。当然也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。

对于焊接节点, 对焊缝的尺寸及形式规范有强制规定, 应严格遵守。如焊条的选用应和被连接金属材质适应:E43对应Q235, E50对应Q345, Q235与Q345连接时应该选择低强度的E43, 而不是E50。焊接设计中不得任意加大焊缝, 焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。

对于栓接节点, 普通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用。高强螺栓的使用日益广泛, 常用8.8和10.9两个强度等级, 根据受力特点分承压型和摩擦型, 两者计算方法不同, 规格常用M16~M30, 超大规格的螺栓性能不稳定, 设计中应慎重使用。

连接板可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm, 然后验算净截面抗剪等。梁腹板应验算栓孔处腹板的净截面抗剪性能, 承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。

还要注意构件的现场安装可能性的问题, 节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。

八、结语

随着城市经济的发展和高层建筑的增多, 我国钢结构发展也开始迅速起来, 钢结构住宅作为一种绿色环保建筑, 已经开始作为重点推广项目。人们的生活水平越来越高, 对钢建筑结构设计也提出了更高的要求。因此, 加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用, 使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。

建筑的钢结构设计论文 篇2

装配式钢结构的防火设计要求是装配式钢结构建筑在深化设计过程中的主要要求。装配式钢结构在社会各行业中的应用都应按照防火设计要求，对相应的装配式钢结构建筑进行构建，尤其是对于火险等级较高的建筑地区诸如配电站和变电站等。装配式钢结构建筑的防火设计要求主要体现在以下几方面。首先，装配式钢结构建筑的外墙表面要选用具有防火性质的岩棉夹心钢板，对装配式钢结构建筑的墙表面进行防火;其次，装配式钢结构建筑的彩色钢板外层用选用具有氟碳样式的防腐涂层，外墙层部位则选用低波纹竖向彩钢板，不仅能够满足建筑室内的感官效果，同时也能够加长装配式钢结构建筑的防腐年限;最后，装配式钢结构建筑的泄爆墙要采用防火性较强的石膏板，石膏板内部还应填入具有防火性质的岩棉，加固防火措施。

1.2 装配式钢结构的接地防雷设计要求

装配式钢结构的接地防雷设计要求是装配式钢结构建筑在深化设计过程中的重要要求。由于部分行业中对于装配式钢结构建筑有不同的要求，对于相关的装配式钢结构的设备有不同需求，因此装配式钢结构建筑在设计过程中应综合社会各行业中关于需求的设计，在设计过程中，装配式钢结构建筑应加强对接地防雷的设计，有部分诸如配电站等行业要求相关的装配式结构建筑需要具有接地防雷的作用，主要是接地防雷在装配式钢结构建筑中的设计，不仅能够有效改善将避雷系统暴露在外部的感官美，同时也能够减少建筑内设置避雷针对建筑内系统存在的潜在威胁。

1.3 装配式钢结构的屋面防水设计要求

建筑钢结构的稳定性设计 篇3

摘要：随着我国社会主义市场经济的不断发展与进步以及建筑行业的发展，给我国的建筑钢结构的稳定性设计工作也提出了新的要求和挑战。当前在建筑中钢结构得到了普遍的运用，建筑钢结构的承载能力同建筑结构的稳定性有着十分密切的关系，因此在进行建筑钢结构的设计时，就需要设计人员具备一定的理论基础，并且还要对稳定性的设计方式加以掌握。本文通过对建筑钢结构的优势进行分析，提出了几点钢结构稳定性设计的原则和设计的特点，对相关的设计人员具有一定的参考价值。

关键词：建筑结构；稳定性；设计方案

近几年来，我国的钢结构在现代的建筑中逐渐的兴起，并且得到了一定程度的利用，轻钢结构、住宅钢结构以及高层钢结构等很多的钢结构体系都是我国建筑业主要的发展趋势。钢结构之所以应用广泛的主要原因就是其具有容易安装和环境污染比较少、抗震性能好等优势。我国在对建筑的钢结构进行设计时，主要就是进行稳定性的设计，同时这也是整个钢结构设计工作中一个首先需要关注的问题。但是在具体的应用过程中，钢结构会出现不同程度的失稳问题，因此这就要求相关的设计人员要灵活地掌握稳定性的设计方式。

一、建筑钢结构的优点

（一）强度高

钢结构的材料具有很好的力学性能，此外，同传统的建筑材料相比较，钢结构材料具有很高的强度，还具有很好的塑性和韧性。如果钢材的结构具有很好的韧性，那么其所能够承受的动力荷载就具有很强的适应性。如果钢材结构具有较好的塑性，那么即便是超负荷载，也不会造成突然间的断裂。由于钢材结构具有较强的延性，因此具有良好的抗震性能，正是由于上述的优势，才使得钢结构在近几年的时间之内，得到了迅速的发展。

（二）制造简便

钢结构制造起来还比较简便，方便安装，施工的周期也比较短，材质十分的均匀，因此在进行加工和制作的过程中，更容易确保钢结构的质量。钢结构构件也具有较高的精确度，在施工现场，钢结构的构件方便进行拼装和加固，在安装的过程中，会占用较小的场地，这就为建筑工程在时间以及空间等方面带来了一定的效益。

（三）自重轻

高层钢结构的自重同高层混凝土结构的自重相比较明显较轻，仅为它们的二分之一，同时还轻于钢筋混凝土的结构，因此当二者承受的荷载相同时，高层的钢结构自重会明显的轻于钢筋混凝土结构的自重。由于钢结构的自重比较轻，因此就会在很大的程度上将基础的造价加以降低，方便距离比较远的运输。

（四）环境污染较少

钢结构的环境污染比较少，因此有利于对周围环境的保护，由于钢结构主要是采用干式的施工方式，所以同混凝土所采用的湿式的施工方式相比较，更加的环保。此外，在运输方面，同高层的混凝土结构相比较，钢结构更加便于运输，不会对日常的交通造成影响。在夜间施工时，钢结构产生的噪音同混凝土的结构相比较也明显较少。可持续发展的钢结构构件也在建筑工程的施工中得到了大力的普及，这就在很大的程度上提高了钢结构可以重复利用的效率，降低了对自然资源的开发和利用的程度，间接地保护了自然环境。在施工的过程中产生的污染也比较少，由此可见可持续发展的理念在钢结构中具有很高的可行性。

二、钢结构的稳定性设计

在进行建筑钢结构的设计时，应该遵循基本的设计原则，从而确保钢结构的安全性和可靠性、耐久性，此外还要使得设计的钢结构具有较高的强度和稳定性，具备钢结构应该具备的优势。通过对钢结构的稳定性进行设计，可以将钢结构的优势充分的发挥出来。

（一）设计的原则

1.在进行钢结构的整体布置时，首先就需要符合钢结构组成部分在稳定性方面的要求，当前我国很多的钢结构都是采用平面体系来进行设计的，例如：框架的设计。所以如果想要这些平面的结构不出现失稳方面的问题，就需要对钢结构的整体布置加以充分的考虑，设计出必要的支撑构件，防止失稳问题的出现。

2.在对框架结构的稳定进行计算时，结构计算简图同实用计算方式参照的简图必须要具备较高的一致性。当前在进行单层或者是多层框架结构的设计时，通常不进行框架稳定的分析，而是要对框架柱进行稳定计算。但是在实际的设计工作中，会设定出一些典型的条件，这些条件同实际并不相符，主要是由于框架具有多样性。

3.设计结构的内部构造同构件的稳定计算一定要保持一致，当设计人员在进行构造细部的处理时，应该将钢结构的刚度和柔度进行充分的考虑，但是如果在构造方面需要进行特殊的考虑时，就需要将构件的稳定性能考虑在内。

（二）设计的特点

1.钢结构稳定性的分析

在对钢结构的稳定性进行整体的分析时，要最大限度地确保钢件的稳定，从结构的整体性出发，对构件的稳定性进行全面的分析。

2.失稳、整体刚度

现行的比较规范的稳定计算方式主要包括了两种，一种是临界压力求解法，另外一种就是折减系数法。这两种计算的方式对轴心压杆的稳定计算法也是通用的。

3.弹性稳定计算的特性

在进行弹性稳定的计算时，设计人员不但要对结构的整体性加以考慮，还要考虑到其他方面的特点。在对传递弯矩以及传递不弯矩的节点连接问题进行要求时，也要考虑到柔度和刚度的问题。节点在设计时应该尽量地对杆件的偏心加以减少，在进行柔性构件的设计时，需要首先对二阶分析进行考虑。这是由于柔性构件出现的大变形量会对建筑结构的内力产生较大的影响，在进行弹性稳定的计算时，也可以应用迭加原理。如果梁可以在水平的平面上进行转动或者是允许梁端的截面可以自由的翘曲时，应该注意支座也需要对梁绕纵轴的扭转加以阻止。如果达到了上述的需求，那么在进行稳定性的分析时，就会使得稳定性的设计符合边界的条件。

结语：

综上所述，我国的钢结构体系正在处于不断的发展之中，因此对稳定问题解决办法和解决方式的研究也要有所提高。在进行建筑钢结构稳定性的设计时，设计人员通过对钢结构具备的优势和特点进行分析，对设计过程中应该加以注意的问题进行了解，可以在很大的程度上对稳定性问题的处理有所帮助。只有设计人员对上述的方面都有了比较全面和明确的认识，才能够设计出符合实际标准的钢结构体系，并且深入地对同钢结构相关的问题加以了解和分析，针对造成这些问题的原因来采取有效的措施加以解决。但是应该注意的是，进行解决的一个基础和前提就是解决的措施必须要符合钢结构设计的需要，在实践的基础之上逐渐地对钢结构的稳定性理论加以完善。

参考文献：

[1]金晓飞，孟永杰，杨晓杰，范峰，曹正罡，李景芳.内嵌围护墙板对钢框架抗侧力性能的影响效应[J].哈尔滨工业大学学报.2013（04）.

[2]陈怀志，刘志川，苏凯，程新安.关于钢结构工程设计问题的分析[J].河南科技. 2013（06）.

[3]高英华，席丰.受火作用单对称截面钢梁的侧向弯扭屈曲分析[J].应用力学学报.2013（01）.

[4]王亚刚.对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究[J].价值工程. 2011（08）.

现代钢结构建筑的设计 篇4

当前工业等行业的建筑结构大多采用的是现代钢结构形式。现代钢结构的主要建筑材料是钢材。和传统的混凝土建筑结构相比较, 现代钢结构有三个主要的优点。第一个优点是钢结构的建筑结构具有很高的机械化程度;第二个优点是钢结构的建筑结构具有很低的工程造价;第三个优点是钢结构的建筑结构施工非常便捷并且简单。同时钢结构可以实现施工过程中的高难度施工和跨度较大的施工工程。钢结构的建筑工程外观非常美观同时钢结构的建筑工程尤其是现代的钢结构工程艺术表现力也更加的丰富。钢结构的施工钢材还可以进行回收再利用。这一个特点对于我国的环境保护事业是一个非常大的帮助。综上所述, 我国的钢结构建筑工程有着非常大的发展前景。现阶段的现代钢结构可以在进行设计上的优化和处理, 在我国的建筑市场上必然有着广泛的应用。

1 简要叙述我国现代钢结构建筑设计的主要特点

关于我国现代钢结构建筑设计的主要特点的阐述和分析, 文章主要从两个方面进行阐述。第一个方面是我国现代钢结构建筑在细节的设计上非常重视。第二个方面是我国现代钢结构建筑是在建筑工程策划的前提下进行的设计。下面进行详细的阐述和分析。

1.1 特点一:我国现代钢结构建筑在细节的设计上非常重视

现代钢结构的建筑主要的组成部分是杆件连接。现阶段我国的钢结构建筑就是很多种类的杆件组合而成, 在钢结构的建筑工程中, 出现最多的是各种各样的连接位置和连接点。钢结构在施工过程中方法类似, 区分钢结构的施工好坏的标准主要有两个。第一个是钢结构的施工是否高端并且技术新颖;第二个是钢结构的施工方案是否具有经济可行性。钢结构的设计就是连接部分的细节设计, 只有将钢结构的连接细节做好, 才能够很好的将钢结构的施工进行下去。钢结构施工质量的好坏也是设计过程的一种最终体现。

1.2 特点二:我国现代钢结构建筑是在建筑工程策划的前提下进行的设计

现代钢结构设计是一种非常实用的建筑, 因此我国在进行钢结构的设计前期, 要将钢结构建筑的整体施工策划完整的做好。我们要重视钢结构施工的经济性和可行性。我们追求的钢结构的设计新颖一定要结合施工现场的实际情况和工程的具体要求。钢结构建筑在设计的过程中要遵循建筑行业的相关要求和规定, 作出的设计方案保证施工方施工方便, 建设方资金投入少并且达到效果。

2 简要叙述我国现代钢结构建筑工程在设计过程中出现的问题同时阐述相应的处理办法

文章主要从五个方面进行阐述和分析。第一个方面是现代钢结构在设计过程中出现的消防问题。第二个方面是现代钢结构在设计过程中出现的防腐问题。第三个方面是现代钢结构在设计过程中出现的保温问题。第四个方面是现代钢结构在设计过程中出现的吸音问题。第五个方面是现代钢结构在设计过程中出现的隔音问题。下面进行详细的阐述和分析。

2.1 简述现代钢结构在设计过程中出现的消防问题

任何建筑包括混凝土的建筑和钢结构的建筑, 都要重视建筑工程的消防问题。建筑工程一个非常重要的影响因素就是意外的火灾, 因此我们在施工设计的过程中就要将钢结构的消防问题给予重视。钢结构的施工材料虽然不是易燃物品, 但是钢结构的施工材料是导热体, 这样就会在火灾发生的过程中传递热量, 造成更大程度的伤害, 并且对于火灾后的救援不利。因此我们在进行钢结构的设计过程中, 要设计消防报警装置, 让消防报警装置来预警火灾的发生。

2.2 简述现代钢结构在设计过程中出现的防腐问题

钢结构的建筑施工材料是钢材, 钢材一个非常重要的影响寿命的原因就是腐蚀问题, 因此我们在进行钢结构的设计过程中, 一定要考虑钢结构的防腐问题。现阶段我们的防腐方法主要有两个。第一个是采用新型的防腐技术进行钢结构的防腐。第二种是采用新型的防腐钢材进行钢结构的防腐。同时在设计的过程中, 我们的设计人员要在技术要求中提及防腐问题, 让工程的参与人员注意防腐问题。

2.3 简述现代钢结构在设计过程中出现的保温问题

关于现代钢结构在设计过程中出现的保温问题的阐述和分析, 文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是现代钢结构建筑设计过程中要研制现有保温材料的现有构造, 这样才能够有效的提升建筑工程的热环境。第二个方面是现代钢结构建筑在设计过程中要杜绝保温材料中凝结外保温中的水。下面进行详细的阐述和分析。

2.3.1 现代钢结构建筑设计过程中要研制现有保温材料的现有构造, 这样才能够有效的提升建筑工程的热环境

在钢结构的保温问题上, 我们首先要从研制新型的保温材料入手, 我们可以在钢结构的外表面上安装反射高效材料, 通过红外线将向外流出的热量, 反射回去, 保障钢结构建筑的保温和隔热效能。现阶段我国的高效保温材料有三种。第一种是高效节能玻璃;第二种是硅气凝胶;第三种是新型节能墙体。

2.3.2 现代钢结构建筑在设计过程中要杜绝保温材料中凝结外保温中的水

可防止保温材料由于蒸汽的渗透积累而受潮。内保温作法则保温材料有可能在冬季受潮, 外保温可避免主要承重结构受到室外温度的剧烈波动影响, 从而提高其耐久性。外保温作法对外表面的保护层要求较高, 内保温和中间层保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成, 饰面层的处理比较简单。

2.4 简述现代钢结构在设计过程中出现的吸音问题

在一些建筑大厅中, 尤其是在音乐厅中顶棚反射板增加的反射声几乎同时到达听众的双耳, 缺少侧向反射带来的围绕感。在这类建筑的设计中, 需要综合考虑材料的使用, 包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面。

2.5 简述现代钢结构在设计过程中出现的隔音问题

对于旅馆、公用建筑、民用住宅人们对安静的要求也越来越重视。并尽量靠近声源, 会提高隔声效果。一般隔声间外墙使用隔声性能较好的材料或结构, 如砖、混凝土、纸面石膏板墙等, 观察部分使用隔声窗, 进出部分使用隔声门或吸声迷道等。

参考文献

[1]董建设.小议现代建筑钢结构的设计与安装[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (3) .

[2]张越.钢结构住宅结构设计问题探讨[J].黑龙江科技信息, 2011 (8) .

[3]刘春秋, 盛伟晓, 丁元涛.钢结构的优点及建筑钢结构的设计[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (26) .

[4]罗蓉华.浅谈建筑钢结构的设计[J].建筑·建材·装饰, 2013 (7) .

建筑钢结构设计-教案(09秋) 篇5

教 案

课程编号： 020001807 授课学时： 22 任课班级： 土木05-1，2，3班 开课学期： 2008年秋季学期 任课教师： 张 曰 果 教 研 室： 钢结构教研室

2008年8月28日

课程名称：建筑钢结构设计 学分数：1.5 周学时：2 总学时：22 学时

课程类别： 必修课（专业课）（考查）课程考核方式：

1、出勤、作业、及课堂问题回答20分（20%）

2、两次随堂测试每次20分（2×20%=40%）

3、期末测试40分（40%）

教材： 《房屋建筑钢结构设计》（《钢结构》下册）

说明：

1、教学内容：* 重点； # 难点

2、每章节具体授课内容见讲稿

第一章 轻型门式刚架结构

1.1.概述

了解门式刚架的特点

教学方法：自学 教学手段： 以上需要学时：1

1.2 结构形式和布置 轻型门式刚架结构形式 * 轻型门式刚架建筑尺寸和布置 * 支撑的布置要求

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

1.3刚架设计

1.3.1荷载及荷载组合 荷载汇集

永久荷载：自重

可变荷载：活、雪、灰、吊、风、地 * 荷载组合原则：可能同时 1.3.2内力及侧移计算

内力计算方法简介：弹性设计法、塑性设计法 # 刚架的侧移计算：柱脚刚接、柱脚铰接

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

1.3.3刚架柱、梁设计

刚架柱、梁设计概要（具体设计方法 自学）# 腹板屈曲后的强度计算理论 构件的稳定计算理论（自学）

新增内容：腹板屈曲后的强度计算理论 1.4节点设计

* 节点设计：梁柱刚结 1.5檩条设计、墙架设计 墙梁、檩条的计算概要 * 荷载计算及设计内容 1.6 构造要求

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

1.4 压型钢板设计 面形式、材料、几何特征 荷载及组合 # 板件的有效宽度 压型钢板的强度和挠度 压型钢板的构造

教学方法：自学 教学手段：提供多媒体课件 以上需要学时：3

本章作业及测验 教材P46习题1.1、1.2 本章随堂测验1次（共第1次）

第二章 单层厂房结构

2.1厂房结构的形式和布置 厂房结构的组成 * 厂房结构的设计步骤 钢结构厂房的特点

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

计算简图的确定 柱网和温度缝的布置 横向框架的荷载和内力 厂房结构的设计步骤 柱间支撑的作用及布置

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

吊车梁的设计

教学方法：自学 教学手段：提供多媒体课件 以上需要学时：3

2.2 屋盖结构

* 屋盖支撑的种类作用及布置 * 屋架的杆件设计及节点设计

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

2.3 屋架设计 * 荷载汇集及荷载组合 * 内力计算

* 杆件设计 * 节点设计

* 刚接屋架设计特点

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

本章作业及测验： 教材P96习题2.1、2.2 本章随堂测验1次（共第2次）

第三章 多层钢结构房屋

3.1 结构组成 多、高层钢结构特点 高层建筑钢结构的结构体系 * 结构体系及适用范围

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

3.2 多层钢结构设计计算 结构荷载

* 结构设计方法及步骤

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2

3.3 楼(屋)盖结构 楼(屋)结构形式

设计要求设计步骤及构造（结合组合结构内容）

教学方法：自学 教学手段：提供多媒体课件 以上需要学时：4

3.4 构件及连接设计特点 * 梁的设计方法 * 柱的设计方法

* 构件、连接的计算及其构造要求

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：2 抗侧力结构的设计 * 支撑布置及设计概要 连接节点的设计

教学方法：讲授 教学手段：多媒体+板书 以上需要学时：1

本章作业及测验： 教材P201习题4.1、4.2 期末总测验1次（共第3次）

参考资料 1.《房屋建筑钢结构设计》（《钢结构》下册）陈绍蕃 主编 中国建筑工业出版社； 2.《钢结构设计规范》GB50017 3.《钢结构》（第二版）魏明钟 主编

钢结构建筑设计的构思成功关键 篇6

关键词：钢结构建筑；设计构思；成功关键

1、钢结构建筑的基本特点

1.1功能优越

在钢结构建筑中，设计结构的形态、节点布局、尺寸对于建筑的外观形象起着决定性的影响。建筑钢结构的设计中要合理的同功能性结合起来，才能使建筑物发挥出更强的实用性，同时也有利于其他设计环节的顺利开展，设计出艺术性、实用性俱佳的钢结构建筑。

1.2生态环保

钢结构建筑在资源、能源利用方面有着很好的使用效果。众所周知中国是世界上采用砖砌体建筑以及混凝土建筑最为广泛的国家。钢材作为高强度、高效能的建筑材料，循环利用能力强，边角料也可以发挥出很高的价值，不需要进行制模流程。目前在国际上引领建筑潮流的新型住宅产品也逐步的被引入国内，其环保节能的表现十分优异。该类型住宅采用全封闭式保温隔热防潮系统，室温变化范围不大，相对热量损失也大大降低。

1.3钢结构建筑优于钢筋混凝土结构

其一，钢结构便于工厂化生产，降低了现场施工任务量，缩短了施工周期；其二，钢材料的自重轻、产生的结构荷载低，削减了地基处理方面的开支；钢结构抗震性能更强，可以为投资方赢得良好的经济效益和社会效益；钢材料强度性能与韧性高，结构断面较小，更便于设计布局，降低了建筑用地。

1.4钢结构建筑具备超高度和超跨度能力

钢制材料的密度与强度的比值远低于传统的砖石，混凝土材质，在同样受力能力时，钢材质的自重最小，从而能够实现大跨度和超高度的建筑结构设计形体。目前国际范围内已具有建造跨度大于1000m的超大穹顶以及高度超过1000m，甚至4000m的超高层建筑的能力。

2、钢结构建筑的设计要点

2.1钢材等级的选择

钢结构建筑中的所用钢材，应当符合屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯、冷拉、和硫、磷含量的基本保证；此外，对于焊接类结构，还应具有合格的含碳量。对于地震区的钢结构房屋，钢材除了上述要求外，还有具有良好的冲击韧性，符合抗震设计规范的相关规定，规范里面对钢材的各项物理和力学指标都进行了详细的规定。一般来讲，钢结构建筑的主要受力构件，要优先选用Q235B及以上等级的碳素钢，或是Q345B及以上等级的低合金高强钢，原因是Q235A钢材不能保证焊接要求的含碳量规定。

2.2楼面结构设计

楼面结构设计是钢结构设计的要点之一，钢结构房屋和混凝土结构房屋变形缝长度相差甚大，比如钢结构框架房屋的温度伸缩缝长度为120m，而混凝土结构房屋则为55m，钢框架结构房屋采用混凝土楼盖时，为了防止楼板裂缝，一般情况下，仍然采用混凝土结构房屋要求留设变形缝。只有遇到设置后浇带，或者遇到减小混凝土温度变化或收缩的可靠措施时，才可以增加伸缩缝的长度。

对于压型钢板——混凝土组合楼盖的设计，除了在钢梁上焊接栓钉外，还要保证混凝土和压型钢板的良好连接，其措施主要是：在压型钢板上焊接横向钢筋；压型钢板的纵向波槽；压型钢板上的压痕、开的小洞或冲成的不闭合孔眼等于混凝土共同工作，保障该楼盖的整体性和强度。另外，需要说明的是，压型钢板端部必须焊接栓钉。

2.3地基结构设计

地基结构设计是建筑结构设计的重头戏，钢结构设计也不例外，下面阐述下这方面的问题。基础设计应该根据工程、水文地质条件、荷载大小及其分布情况、建筑物体型及功能要求、相邻建筑地基情况、施工条件等综合因素来考虑，选择合理的基础形式。砌体结构房屋应采用刚性基础，如素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等，若基础宽度大于2.5m，需运用柔性基础，如钢筋混凝土扩展基础。

当为多层内框架结构时，因无地下室、荷载较大和地基较差等原因，为增加基础的整体性，通常采用交叉梁条基。若上述基础仍不能满足基础强度要求时，需要采用筏式基础。当为剪力墙结构且无地下室或有地下室，地基较好，无防水要求时，应选用交叉条形基础，当有防水要求时，可采用箱形基础或筏板基础。

2.4网架结构设计

钢结构中经常遇到的是网架结构，设计人员通常将网架和下部结构分开设计、分开计算。先是假定网架支座刚度无限大，这时支座刚度均相同，顺便计算出支座反力，然后再传递到下部结构上。事实上，下部结构通常是柱、梁或其他情况，不但刚度不大且差别较大，与计算假定刚度无限大且剛度相同相违背，算出来的网架内力及支座反力与实际情况会出入很大。

这是因为超静定结构的网架内力和反力分配与刚度大小有关，网架和下部结构分开计算会造成误差较大的的后果。但怎么没出现工程事故呢？原因是钢网架结构是高次超静定空间结构，钢材又是非常理想的弹塑性材料，个别杆件出现超载达到流限，会立即发生塑性内力重分布，不会造成杆件断裂甚至破坏，但笔者认为，不能因为不出现工程事故，就认为在设计网架结构时，网架和下部结构分开计算是正确的，事实上，是严重违背了实际结构的实际受力情况的，与实际结构不符。

2.5提高经济性的技术措施

在钢结构设计时，除了要有良好的结构稳定性设计措施外，还要满足经济性的要求，笔者根据自己的工作经验，认为要提高建筑结构的经济性，在设计上需要做好的工作有：

其一，正确选用各种系数以及功率因数。正确选用功率因数会影响到计算电流，进而影响电缆（导线）和保护开关的大小；另外，需要系数的大小也会直接关系到计算电流，进而影响电缆（导线）和保护开关的大小；与此同时，正确选用系数取值还会影响到变压器大小的选择，如果取值偏大，就得选择大容量变压器，就会造成将来变压器运行时损耗的增大。因此在实际设计时，一定要事先调研实际中同类设备运行时的情况，合理选用计算系数，才能设计出较好的经济性的建筑。

其二，尽可能的降低火灾自动报警设备的投资。火灾自动报警及消防联动系统的成本主要与探测器和模块的数量有关，所以在设计中要尽量减少探测器和模块的数量，这样就可以降低火警设备的投资。另外，综合布线系统成本的节约也与信息点有关，需要减少信息点个数，因此，在实际设计中务必要根据实际情况准确设计信息点个数，这样方能节约投资成本，提高建筑物的经济性。

其三，尽量减少低压柜的出线回路。减少低压柜的出线回路，是提高建筑物经济性的技术措施之一，当我们设计一个工程的电气时，首先要确定负荷的种类和位置，会把同一区域内性质相同的负荷，由低压母线的一个回路供电，这样不仅可以减少低压柜的出线回路，减少低压柜的台数，还可以降低设备成本。因此，在这个意义上讲，需要尽量减少低压柜的出线回路，提高建筑物的经济性。

参考文献

[1]刘斌/吴占亮/孙亦斌：《浅谈钢结构设计》[J]商业文化（下半月），2012（03）

大跨钢结构建筑的设计 篇7

作为大跨钢结构的重要组成部分的网架结构, 自上世纪60年代在我国得到应用以来, 进过几十年的发展, 大、中、小跨度的网络结构已遍及各地。以2008年北京奥运会的鸟巢为例, 其将了中国传统文化与现代建筑的形式予以结合, 鸟巢的用钢量达到9万多吨。而今, 两种或两种以上不同的钢结构结构形式构成的杂交结构也被应用的越来越广泛。大跨钢结构不仅可用于屋盖结构, 而且可用于楼层结构、墙体结构和特种结构, 越来越多的汽车、机械、化工等行业的企业的厂房建筑中都使用了大跨钢结构设计, 此外, 越来越多的公共建筑也采用了大跨钢结构。把现代预应力技术引入大跨钢结构建筑中, 可以使得结构更加丰富, 且更加的经济、合理。

2 大跨钢结构的分类及特点

大跨钢结构主要分为网架结构、桁架结构及门式刚架几大类, 下边将分别对这几类钢结构进行论述。

2.1 网架结构

网架结构即是由多根杆件拼接而成的空间结构, 它具有重量轻、刚度大、抗震性能好等几个方面的优点。从外形上我们可以把它分为双层板型网架结构、单层和双层壳型网架结构。其中双层板型网架和双层壳型网架所用的杆件又分为上弦杆、网架下弦杆以及腹杆三种, 他们主要起到承受拉力及压力的作用;而单层壳型网架所使用的杆件, 不但要受拉力和压力, 还要承受弯矩以及切力。目前, 我国的网架结构大部分都采用双层板型网架结构。从组成形式上来看, 网架结构主要分为以下三类:一类是由平面桁架系而组成的网架, 它又具体包含两向正交正放、两向正交斜放、两向斜交斜放以及三向网架;二是由四角锥体单元所组成的网架, 其又具体分为正放四角锥、正放抽空四角锥、斜放四角锥、棋盘形四角锥和星形四角锥五种形式;三是由三角锥体单元所组成的网架, 具体可以分为三角锥、抽空三角锥和蜂窝形三角锥三种形式。

钢架结构应用范围较为广泛, 可用作体育馆、候车厅、工业厂房、剧院、展览厅等建筑的设计之中。但是美中不足的是其所用的杆件数量较多, 施工较复杂。

2.2 桁架结构

桁架即为桁架梁, 它是一种是格构化的梁式结构。它的结构布置比较灵活, 可以应用的范围非常广。桁架梁的抗弯强度比较大, 能够使材料的强度得到充分的发挥。此外, 更为有意义的是, 它可以让我们直观地了解到力的分布及传递, 便于结构的变化和组合。根据桁架的外形我们可以把桁架机构分为平行弦桁架、折弦桁架以及三角形桁架三种, 其中平行弦桁架有利于双层结构的布置, 可以进行标准化生产;折弦桁架的材料使用较为经济, 但构造复杂;三角形桁架有助无屋顶的排水, 但是杆力分布不均匀, 构造布置较难。从桁架几何组成上看, 桁架结构可以分为简单桁架、复杂桁架和联合桁架三种。此外, 从是否受水平推力可以分为:.无推力的梁式桁架和有推力的拱式桁架两类。无推力的梁式桁架弦杆不易弯曲、受力比较合理而且用材经济;有推力的拱式桁架的拱圈和拱上结构的整体性比较好, 施工较为容易, 而且跨越能力强, 用料也比较经济。

桁架结构往往被用于大跨度的厂房、体育馆以及桥梁等公共建筑之中。

2.3 门式刚架结构

门式刚架结构是一种较为传统的结构体系, 其上部主构架主要有刚架斜梁、支撑、檩条、系杆等。它有着受力简单、传力方向清晰、便于制作、便于加工、施工周期短、结构坚固耐用、质优价廉、经济效益较为明显等一系列特点。

门式刚架结构因以上的特点, 被广泛地应用于工业厂房、文化娱乐公共设施以及民间超市等民用建筑之中。

3 大跨钢结构的设计要点

近些年来大跨钢结构建筑迅速发展, 数量和规模不断变大, 但是对大跨钢结构建筑的稳定性、强度及抗震设计重视不够, 以致出现一些造型奇特、结构很不规则, 但是稳定性差、强度低、抗震性能差的建筑。为此, 结合多年的实践经验, 对大跨钢结构的其设计要点归纳如下。

3.1 计算分析要准确

在进行计算分析时, 要重视结构整体的的协同工作, 要考虑到建筑的稳定性、强度等多方面的因素, 选择科学合理的计算模型及计算方法, 要使其与实际工作情况相符合, 加强计算分析的准确性及可靠性。

3.2 要做到整体分析并优化设计

根据上边的大跨钢结构计算模型精确度高的特点, 在大跨钢结构设计中, 不能随便简化计算模型, 要应尽最大的可能选择与实际工作情况相符合的分析模型。在提倡可持续发展的今天, 我们要在设计中优化设计方案, 充分体现经济、环保安全的设计理念, 最终达到有效节约原材料, 降低工程造价的目的。

3.3 节点构造比较复杂

在进行大跨钢结构建筑设计时要从分考虑到钢结构构件的节点构造复杂的特点。在进行节点设计时应该结合钢结构的受力情况、建筑要求以及构件截面形式与连接方法等因素来确定相应的节点构造形式。

3.4 稳定设计要求高

稳定性作为任何一个建筑都是避不开的设计因素, 在大跨钢结构建筑中更是如此, 它的稳定性设计贯穿于整个设计过程, 而且稳定性设计要充分考虑到构件整体的稳定设计和局部的稳定设计, 此外整体结构的稳定设计也是必不可少的。

3.5 刚度应严格控制

多年的实践表明, 强度条件和稳定条件并不决定钢结构构件的截面, 最终决定解密那的是结构的整体刚度条件, 在大跨度钢结构建筑中更是如此。这就需要在设计的时候要充分的重视结构的整体刚度分析。

3.6 要进行疲劳强度的验算

要对那些可能长期承受频繁的荷载作用的结构及其连接处进行疲劳强度测算。防止设计的载荷与实际载荷相差过大, 而导致建筑出现质量安全问题。

3.7 做好防火、防腐设计

钢材的耐火性及耐锈蚀性比较差, 因此必须对钢结构建筑做防火和防腐的处理。大跨钢结构建筑往往要容纳很多人, 其安全措施的设计必然要比普通的钢结构建筑更高, 防火和防腐处理更要重视。但由于相关防火、防腐的处理措施的方法较多, 价格差异也比较大, 因此应该根据实际情况选择具体的处理措施。

3.8 设计施工图

施工图是一个工程项目实施所必须要求的。一个好的设计必须要靠好的施工图纸表现出来。大跨钢结构的结构比较复杂, 施工图所要表达的内容多且复杂, 这就要求设计人员不仅要有较强的图纸表达能力, 更需要其能全面的理解钢结构设计所需要表达的内容。

3.9 注重施工质量

大跨钢结构建筑的施工质量直接关系到整个建筑的质量。大跨钢结构建筑的结构比较复杂, 原材料安装比较费时, 因此施工的质量好坏对整个建筑的质量和安全性有着很大的影响。

4 在保证结构安全的情况下如何减少含钢量

含钢量是大跨钢结构建筑成本的的重要部分。在进行大跨钢结构建筑设计时, 为了有效的减小成本, 要充分的对设计全过程做出优化, 在保证建筑结构安全的前提下, 减少含钢量, 降低施工成本, 提高经济效益。具体应从建筑方案设计、结构方案设计、配筋阶段等几个方面来进行。

4.1 建筑方案

在建筑方案设计阶段, 就应该考虑到建筑方案对含钢量的多少有着很大的影响。如僵住的长宽、高低等都会影响着整个建筑的含钢量。此外, 建筑方案的柱网布置、开间进深等对含钢量也有着较大的影响。想要合理有效地控制含钢量, 应该在在建筑方案阶段就着手进行。

4.2 结构方案设计

和建筑方案类似, 结构方案设计也影响着大跨钢结构的含钢量。具体来说就是结构构件的布置方式, 如竖向构件的布置、主次梁的布置等, 都直接影响着整个建筑的含钢量。因此, 我们要根据建筑方案的具体要求, 选择合理的结构方案。

4.3 配筋阶段

要根据建筑方案和结构方案科学合理的对建筑物的配筋进行设计。人为因素在钢筋用量的多少上有着较大的差距, 因此必须得细化各部分构件的配筋的大小, 选择科学的计算方法确定钢筋用量。

摘要：随着社会经济的快速发展, 钢结构建筑得到了蓬勃的发展, 其中大跨钢结构建筑的发展最为快速。大跨钢结构主要分为网架结构、桁架结构及门式刚架几大类, 在社会经济迅速发展的今天, 大跨钢结构建筑在很大程度上代表着一个国家的建筑水平。大跨钢结构建筑的设计工作在大跨钢结构建筑中占着举起轻重的地位, 本文论述了大跨钢结构建筑的发展及结构形式分类, 并对大跨钢结构的设计要点作出了分析。

关键词：大跨钢结构,建筑,设计

参考文献

[1]董杰.大跨空间钢结构设计方案选优综合评价指标体系的研究[J].价值工程, 2012 (22) .

浅谈钢结构建筑的设计 篇8

关键词：钢结构建筑,设计,解决办法

1 钢结构建筑简介

1.1 钢结构建筑概念

众所周知, 钢结构因具有轻质、高强、抗震、承重能力强等优越性能, 在建筑工程中具有十分重要的作用与地位。与一般传统建筑如砖木结构、钢筋混凝土建筑不同的是钢结构建筑是以钢柱 (主要由钢板、钢管、型钢等制成) 、H型钢梁为承重骨架, 采用铆钉、螺栓或焊缝等连接方式, 并以高强、隔热和保温墙体材料作为围护结构的新型建筑结构形式。

1.2 钢结构建筑的优点

钢结构建筑是一种比较新型的建筑形式, 现如今应用已十分广泛, 它的优点主要体现在:钢结构建筑质量轻, 且强度高, 基于该优点, 钢结构适合大跨度的建筑;钢结构的材质均匀, 基本上符合力学计算的假定;钢结构材质的塑性、韧性均较好, 这一优点表明钢结构建筑既能抵抗较大的静力荷载, 又能抵抗较大的动力荷载, 所以钢结构建筑抗震性能较为优越;钢结构构件制作的精度高、施工周期短。

2 钢结构建筑设计步骤

首先, 在设计施工前, 要判断该建筑结构是否能够采用钢结构。因为钢结构一般用于要求经常装拆或能活动的结构, 而这些结构多具有体型复杂、振动较大、荷载大、高层等特点, 所以我们在做建筑结构设计时, 应该事先结合钢结构的特点以及工程实际造价, 综合判断该项目是否适合钢结构。

其次, 实际建筑结构设计时, 应该综合考虑建筑结构的布置和选型。对于钢结构的布置, 要综合考虑整个建筑体系的性质、特征、荷载分布状况等因素;在钢结构的选型方面, 钢结构一般可设计成网架、轻钢、平面架、索膜等型式。

再次, 对钢结构进行系统的结构分析。目前, 在建筑结构的实际设计中, 钢结构分析一般多采用线弹性分析方法, 当然, 为了进行更加准确的分析, 也可以考虑钢材的弹塑性能分析和几何非线性分析。

最后, 钢结构建筑的节点设计。在钢结构建筑设计中, 节点设计是重要的内容之一, 在实际建筑结构设计前, 我们应该对节点的设计形式进行细致的思考, 慎重的选择, 这是因为钢结构节点的连接方式不同对结构的影响较大, 一旦不注意, 会产生一系列不必要的误差和麻烦。

3 钢结构建筑设计中存在问题及解决办法

尽管钢结构建筑有很多优点, 然而在实际使用过程中也必须注意下面这几个问题。

3.1 钢结构实际建筑设计中的防火问题

对于钢结构建筑, 火灾是其最大的危害, 所以防火问题显得尤为重要。也许大家会说钢材是非燃烧材料怎么会燃烧, 但实际上钢材本身不耐火, 但温度升高到400℃时, 钢材的屈服强度会降至室温下强度的一半, 而当温度达到600℃时, 钢材就会基本损失全部的强度和刚度, 所以当建筑施工使用无防火保护措施的钢材时, 一旦发生火灾, 建筑物很容易发生损坏。

对于钢结构, 其防火的可行性措施为:可以选择使用进口的新型防火板, 即保全板;也可以根据钢结构部位的不同分别选择使用厚型或薄型的防火涂料, 再在露出部位加涂装饰漆。

3.2 钢结构实际建筑中的防腐问题

对于钢结构建筑中的钢材, 如果其长时间暴露在空气中会受到许多自然因素的侵蚀, 不仅容易生锈老化, 导致建筑物的外观会受到影响, 也会使钢材自身的承载力下降, 所以较好的解决钢结构建筑中的防腐问题显得尤为重要。

目前, 解决防腐问题的主要措施是采用新型的涂料, 实际操作时, 首先刷两层红丹防锈底漆, 然后再刷两层甲方规定颜色的钢结构面漆, 一般情况下, 性能较好的涂料大多是从外国进口的。

3.3 实际钢结构建筑设计时存在某些物理性问题

(1) 钢结构建筑中的吸音问题, 对于某些建筑大厅, 比如音乐厅, 其顶棚反射板增加的反射声几乎可以同时到达听众的双耳, 而缺少由侧向反射带来的围绕感, 目前解决吸音问题的主要措施是使用特定的吸声材料和吸声结构。

吸声材料:即本身具有吸声特性的材料, 比如玻璃棉、岩棉纤维或多孔材料等, 可以通过借助空气分子和孔隙壁的摩擦, 从而使声能转化为热能而具有较好的吸声性能。

吸声结构:即材料本身可以不具备吸声的特性, 但可以通过制成某种结构而产生吸声效果, 例如穿孔石膏板吊顶就是本身不具有吸声性能, 而是通过制成了某种特定结构产生吸声效果的。

(2) 钢结构建筑中的隔音问题。目前噪声问题已经成为建筑学中的重要课题。从学术角度讲, 声环境包括一切人耳能够识别的声音, 其中有些声音是悦耳动听的, 如小溪潺潺的流水声、轻快的音乐等;但有些声音则是刺耳的噪声, 如机器工作时产生的轰鸣声、汽车发出的喇叭声等。然而一般对安静度要求较高的建筑, 其对噪声隔离的要求也会较高, 例如居民住宅、录音室等, 这可以通过专门的设计手段实现, 做法是使用隔声性能较好的建筑材料或结构作为隔音墙, 建筑的门窗也有特别要求, 即使用专门的隔声门和隔声窗。

(3) 钢结构建筑中的保温问题。我们知道, 建筑的外部条件主要通过两个途径来影响建筑热环境:第一个途径是外部环境中的物质通过门窗进入室内, 进而被建筑室内表面所吸收, 从而产生出热的效果;第二个途径是热量先被建筑外的围护结构吸收一部分, 之后剩余部分热量以热传导的方式进入室内。其中外围结构的改善是目前增加建筑保温效果的重点, 因为阳光可以透过玻璃而直接进入室内, 从而使室内温度迅速上升, 尤其对于那些不断被开发后所产生的新型玻璃, 其玻璃热工性能越来越好, 所以基本上能够同时实现采光和建筑保温两个效果。

4 结语

钢结构由于其独特的结构属性, 目前已经成为建筑行业中比较常用的建筑材料, 然而钢结构在实际的建筑设计过程中也存在一系列的问题, 比如防火、防腐及某些物理性问题, 这时我们需要采取一定的技术手段来解决这些问题, 使钢结构在实际使用中发挥其最大的优势, 更加适合于现代建筑的要求。

参考文献

[1]王丽敏.我国高强度建筑钢结构用钢标准的分析[A].2008年全国轧钢生产技术会议文集, 2008.

建筑钢结构的优化设计及应用 篇9

关键词：钢框架建筑,优化设计,防护措施

在钢结构构件, 特别是组合截面构件的设计中, 当规范规定的构件局部稳定的要求不满足时, 如工形、槽形等截面的翼缘的宽厚比和腹板的高厚比大于限值等, 易发生局部失稳。但从节约钢材的角度出发, 腹板应尽量取薄一点, 并通过设置加劲肋的方法加强其局部稳定。加劲肋的布置和构造应合理、经济。

一、建筑钢结构的损伤机理及其问题

1. 钢结构的稳定问题

(1) 长度∕强力组件:上半部平均长度、平均长度、整齐度指数、短纤维指数;断裂比强度、断裂伸长率。 (2) 马克隆组件:马克隆值、成熟度指数。 (3) 颜色∕杂质组件:反射率 (Rd) 、黄色深度 (+b) 、色特征级;杂质面积百分率、杂质粒数、叶屑等级;回潮率。成熟棉纤维的横切面一般呈“腰圆形”, 由外向内依次包括初生胞壁、次生胞壁及中腔三个部分。初生胞壁即是纤维细胞的原始细胞壁, 由果胶质和纤维素组成, 次生胞壁是棉纤维的主体部分, 主要由纤维素组成, 是棉纤维发育过程中纤维素逐层沉积而成。纤维素是D—葡萄糖的聚合物, 分子量较大, 为线性高分子化合物, 以束状排列, 每个小纤维束约由10个纤维素分子构成。当在构件的局部受力部位, 如支座、较大集中荷载作用点, 没有设支承加劲肋, 使外力直接传给较薄的腹板而产生局部失稳。构件运输单元的两端以及较长构件的中间如没有设置横隔, 截面的几何形状不变难以保证且易丧失局部稳定性。

2. 钢材的疲劳破坏

(1) 平均长度、上半部平均长度和长度整齐度指数测试原理。纤维沿其长度方向被梳夹随机夹持, 排列在梳夹上, 构成棉须。光学系统对棉须从根部至梢部进行扫描, 根据透过棉须光通量 (遮光量) 的变化, 获得精确的照影仪曲线, 计算出各长度指标。

(2) 断裂比强度和断裂伸长率测试原理。一对夹持器在试样棉柬的某一部位以3.2 mm隔距夹持纤维, 纤维断裂比强度是通过测量到最大力值和估算断裂纤维的重量来计算的。断裂伸长直接由纤维最大断裂负荷时夹持器间的位移确定。

3. 钢结构的脆性破坏问题

钢结构的一个显著特点是变形性能好, 特别是当构件使用低碳钢时, 由于低碳钢有明显的屈服台阶, 因此钢构件的破坏是有先兆的。得到平均长度 (ML) 、上半部平均长度 (UHML) 、上四分位平均长度 (UQML) 等。平均长度 (ML) 是指在照影仪曲线上50%纤维量的位置, 对应点处的距离。上半部平均长度 (UHML) 是指在照影仪曲线上50%纤维量的位置, 对曲线作一条切线, 切点延长线对应点距离。上四分位平均长度 (UQML) 是指在照影仪曲线上25%纤维量的位置, 对曲线作一条切线, 切点延长线对应点距离。

4. 钢结构的其它缺陷

钢结构的变形钢结构在制作加工、运输、吊装和使用过程, 都会因受力或温度变化作用而产生变形, 尤其是焊接钢结构变形更是通病。钢结构变形可概括为两大类, 总体变形和局部变形。总体变形指整个结构的尺寸和外形发生变化, 例如结构构件长度缩短、宽度变窄、构件弯曲, 构件断面畸变和扭曲, 变形后会使构件拼接不紧, 给组装和连接带来困难, 影响力的传递、降低构件刚度和稳定性, 也会产生附加应力、降低构件承载能力, 变形也会影响使用。

二、建筑钢结构的优化设计

1. 防止因错位和变形等精度不良引起的损伤

不论在何种场合, 结构上不连续部位或存在着大小相当于板厚的错位, 就会引起损伤、出现裂缝, 克服损伤的工艺措施是提高装配精度, 使结构连续。特别是承受总纵弯曲的纵桁, 必须连续, 在过渡处, 截面不能突变, 应按规范及设计图纸规定, 逐步过渡。断裂伸长率 (Elg) 束纤维在断裂负荷最大时的相应伸长率, 以3.2 mm隔距长度的百分率表示。其中, 束纤维在断裂负荷最大时, 后夹持器移动的距离用毫米表示。短纤维指数 (SFI) 测试棉纤维长度时, 小于12.7 mm (1/2英寸) 纤维根数 (或重量) 占纤维总根数 (或总重量) 的百分率。不管气流仪标定的数值是马克隆值还是其它细度指标, 都是纤维细度与成熟度的综合反映。

2. 防止应力集中

应力集中是钢结构设计与制作中的一个至关重要的问题, 有些钢结构从设计上分析, 强度、刚度和稳定性符合要求, 应力在许可值以内, 但是由于个别节点不合理或制作工艺等因素不当, 往往出现应力集中, 严重时会导致结构损坏, 因为应力集中处的应力较名义应力高出几倍, 会导致裂纹的出现。防止的办法:在受弯曲的大梁上下翼板边缘不能有缺口、割痕和毛刺等缺陷;对于建筑钢结构构件的切割, 型钢断面应采用靠模切割, 板材应用半自动气割机切割, 确保板边光滑。

3. 防止层状撕裂

钢材层状撕裂又称夹灰, 严重危害钢结构的材料强度, 必须认真加以防范。 (1) 加强对原材料检查; (2) 选择合适的坡口; (3) 焊接前, 对母材焊道中心线两侧2倍板厚加30 mm的区域内进行超声波探伤检查, 不得有裂纹、夹层及分层等缺陷; (4) 采用低氢焊条施焊, 必要时采用超低氢焊条。

4. 减少焊接残余应力

焊接残余应力会使钢结构刚度下降, 从而影响杆件的稳定性, 降低焊件疲劳强度。存在残余应力的焊件局部区域会导致裂缝出现和扩展。产生的原因:有的弧形构件加工尺寸不到位, 在组装时用油泵、千斤顶等强行拘束装配;焊接时电流过大等均会在焊缝中出现残余应力。消除的方法:有热处理法和加载法。生产中常用高温回火 (也称消除应力退火) 来消除焊接残余应力。

5. 防止脆性断裂

(1) 各HVI试验室应建立HVI使用记录及维护、保养记录。 (2) 当遇到HVI故障时, 操作人员应在HYI使用记录上予以记录, 如可能将故障发生时电脑提示及相应屏幕显示打印保存相应图像文件。 (3) 操作员填写报修单, 将故障报告本试验室HVI维修员。 (4) HVI维修员进行检修, 如能解决, 在故障排除后HVI维修员应将故障情况及维修方法详细记录在报修单上, 随后将HVI报修单存入HVI仪器档案。焊接缺陷是诱发冷脆断裂的突破口。因此, 为了防止冷脆, 结构设计要合理, 选材应规范, 防止焊接缺陷, 在气温骤变的寒冷季节, 在露天施工的焊缝必须当天焊妥 (包括封底焊) 。氢脆也是一种极危险的损坏, 损坏的形式是产生延迟裂纹, 防止氢脆应采用低氢焊条, 装配时避免强力拘束造成应力集中和形成淬硬组织, 焊后进行消氢处理等措施。

参考文献

[1]董建设.小议现代建筑钢结构的设计与安装[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (03) .

[2]杜曼.建筑结构设计中应注意的问题浅析[J].中国集体经济, 2011 (13) .

[3]彭彤.对建筑抗震结构设计的探讨[J].科技创新导报, 2009 (02) .

[4]姜一华.钢结构稳定的特点及设计计算原则[J].企业导报, 2010 (08) .

建筑钢结构雨篷的设计与应用 篇10

钢结构雨篷根据材料的不同可分为:钢结构玻璃雨篷、钢结构铝板雨篷、钢结构PC板雨篷。本文以钢结构玻璃雨篷为案例,对钢雨篷中的主要受力构件进行设计与计算。[2]

1钢结构玻璃雨篷体系介绍

钢雨篷类型按与建筑主体结构的连接方式分为:纯悬挑式和上拉压杆式、上下拉杆式三大类型,挑出长度1200~6000mm、宽度1500~6000mm、每隔300mm为一种计算模数。

雨篷永久荷载标准值取0.8KN/m2(不包括受力构件自重),计算风吸力时雨篷附加永久荷载标准值取0.3KN/m2,雨篷风荷载基本风压0.75KN/m2,风荷载标准按围护结构计算。

钢结构构件截面形式有:热轧窄翼缘剖分T型钢、热轧窄翼缘H型钢、方形冷弯空心型钢。钢雨篷饰面材料采用钢化夹层玻璃或半钢化夹层玻璃。夹层玻璃应符合《夹层玻璃》GB9962-1999的规定。

2钢结构雨篷计算案例

某上下拉杆式的钢雨篷平面布置及剖面如图1、图2所示,相关钢构件参数属性详表1。

现取钢构件ZL进行受力计算,钢构件型号为HN175×90,荷载受力简图如图3所示,具体受力计算过程如下。[3]

2.1主受力构件材料属性及相关参数

主受力构件H型钢截面简图如图4,依据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)[4]可得:

⑴荷载信息

型钢承受最大剪力V=21.50k N

⑵计算参数

钢构件截面尺寸及特性如表2:

截面开孔:无

⑶材料信息

钢材等级:Q235

钢材强度:f=215N/mm2;fv=125N/mm2

⑷截面塑性发展系数

2.2应力验算

⑴截面特性计算

中和轴和面积矩Sx0=75920mm3

净截面惯性矩:

⑵受弯强度验算

截面应力最大值到截面形心的距离:x=0,y=0≤f=215N/mm2,满足受弯强度要求。

⑶受剪强度验算

由τmax=V×103×Sx/(Ix×tw)≤fv,得:

=26.76N/mm2≤fv=125N/mm2,满足受剪强度要求。

⑷折算应力验算

腹板上边缘折算应力验算:

正应力:

腹板边缘面积矩:Sx2=60120N/mm2

剪应力:

则:(σ2+3×τ2)1/2=(02+3×(21)2)1/2=36N/mm2≤β1f=1.10×215=236N/mm2,满足强度要求。钢构件具有较大强度富余值。

3结论

通过对该钢雨篷构件的设计与构件受力计算可知:型钢构件满足钢结构强度要求,构件截面设计合理,钢结构设计满足建筑使用要求。本文为类似钢结构雨篷的设计提供了一定的参考。[5]

参考文献

[1]武彩霞,苏志奇,刘兴胜,孙跃凡,张莉.钢结构雨篷的设计步骤与设计要点[J].中国高新技术企业,2012,(12):28-31.

[2]07SG528-1,钢雨篷(一)[S].北京:中国建筑标准研究院,2007.

[3]马少春,鲍鹏.钢结构雨篷静力动力分析[J].山西建筑,2009,35(31):41-44.

[4]高健,姜健,李一松.大悬挑钢结构拱形雨篷节点设计与有限元分析[J].结构工程师,2015,31(3):17-22.

建筑的钢结构设计论文 篇11

摘 要：现代多样化的建筑对其结构设计方法和建造模式提出了更高的要求，轻型钢结构应运而生。目前，轻型钢结构以其节能环保以及良好的抗震性、保温性、舒适性等优势，在建筑行业得到了广泛的应用，特别是在不需要承受大荷载的工业建筑设计中的应用，降低了工业建筑的成本，提高了工业建筑的综合效益。本文将对轻型钢结构工业建筑设计进行探讨，以供参考和借鉴。

关键词：轻型钢结构；工业建筑；设计；分析

中图分类号： TU392.5 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）20-70-2

0 引言

轻型钢结构具有良好的外部形象和合理受力的空间结构，同时还具备经济性较好、安装和拆卸方便、材料重复循环利用等优点，能够充分满足工业厂区建设的基本需求，进而有效应用在工业建筑领域。因此必须予以高度重视。文章主要对轻型钢结构工业建筑屋面设计进行了具体分析，旨在为业内人士的研究提供一些建议和思路。

1 轻型钢结构在工业建筑中应用的优势

1.1 建筑实体空间轻巧、开阔

轻型钢结构结构截面小、自重轻，根据实际的受力情况可以精确设计承重结构截面，空间结构的受力合理。轻型屋面系统用钢量在8kg/m2～15kg/m2极大地节约了建筑材料。此外，轻钢支撑结构截面在室内建筑面积的占据比例较小，进而增加了工业建筑的使用面积。企业可根据产品生产工艺合理地安装室内机械设备、布局生产流线，并且可以再例如网架结构杆件空隙中隐藏部分复杂管线，从而预留出更加开阔的生产、储藏及运输空间。

1.2 主体结构稳定、可靠

钢材本身材质均匀、延展性较好，具有良好的抗震与抗压性能，并且相较于其他材料其容重和屈服点的比重最小。钢结构是轻钢结构的主要承重构件，采用的都是具有高韧性、可塑性及强度的钢材，以便承受大动力荷载。工厂的大部分钢结构杆件经精确计算后加工制成，在利用现代化的检测手段对其质量进行严格的检验，确保其质量符合要求和标准。此外，梁柱间的交叉支撑结构和檀条的抗扭、抗剪的共同作用，强化了轻型钢结构体系的稳定性。

1.3 施工建造方式便捷

轻钢建筑的施工建造方式便捷主要体现在：①钢材可以利用先进的自动化制造设备标准化批量生产；②建筑骨架的组成有两种方式，一是现场组装钢构件；二是在工厂直接成型并运输到施工现场；③气候因素不会影响到现场安装，无湿作业、无需其它模具、施工速度快，一般厂房只需2-3个月就可竣工。根据不同的生产方式、建筑规模、运输能力及施工条件等，确定合理的骨架组合方式，常见的轻钢骨架组合方式主要包括构件式、框架式、盒子组合式3种建筑体系。

2 轻型钢结构的工业建筑设计分析

轻型钢结构的工业建设设计主要涵盖空间设计、立面设计以及屋面设计3个重要部分，具体分析如下：

2.1 屋面建筑材料

2.1.1 常用屋面板材

轻钢结构的屋面材料应具备高强、轻质、耐久、保温、隔声、隔热、抗震、防水等性能，同时还要能够进行工业化生产，构造简单以及施工操作便捷。屋面钢结构主要承受屋面荷载，降低了屋面板受力条件。当下常用的屋面板材包括彩色压型钢板、彩钢夹芯板，其中彩色压型钢板需要现场复合，为了深化其保温隔热效果，需要填充离心玻璃棉与岩棉等材料；彩钢夹芯板本身的节能环保性能良好，是最为常用的屋面板材。

2.1.2 屋面板材连接方式

①彩色压型钢板连接方式，其主要包括两种方式：第一，咬合式连接，此方式有180°和360°两种咬口卷边方式（详见图1），其中180°为非紧密型咬合，360°为紧密型咬合，其原理是利用专门的咬边机紧密咬合搭接在一起的压型钢板边，产生一定的气密作用，咬合边与板的内表面利用钢板钩进行相互固定，确保了其形式立面美观；第二，扣盖式连接，该方式对称布置压型钢板接缝边，并利用卡扣构造收紧板边，在安装防水扣盖（详见图2）。该方式具有隐藏式构造，并利用扣盖下的空腔式原理增大防水效果。但该方式不适用于沿海台风多发地区。

②彩钢夹芯板连接方式，主要有屋面板横向与纵向连接两种形式（详见图3）。屋面夹芯板外板为高波压型钢板，包括U形和V形两种。横向连接方式为了防止出现虹吸现象，应做好构造卷边并固定在屋面板压盖下；纵向连接在檩条处，两块板要在屋架支撑构件上放置，且板支座的长度要≥50mm，所以连接处檩条一般都设计成双檩或焊接长角钢。

2.2 屋面功能设计

2.2.1 排水设计

轻钢连续多跨结构决定屋面上会有多个屋脊、内天沟和坡向，排水设计要处理好屋面坡度与室内空间的关系，一般轻钢厂房屋面坡度大于等于5%，采用屋面外排水的形式。同时屋面坡度越高越浪费室内空间，加大用钢量以及热量散失。此时采用外排水方式的屋面外板材料应选用款波高肋压型板，并采用侧向360°卷边连接，进而有效解决上述问题。

2.2.2 通风设计

工业封闭式生产作业方式极易产生大量的粉尘、烟雾以及热气等污浊气体，若不能及时排出会严重影响室内工作环境，甚至危害作业人员的身体健康、腐蚀结构构件，这就需要在立面加设百叶窗的基础上加装气楼或辅助通风器、天窗等设施，保持良好的室内环境。

2.2.3 采光设计

屋面采光设计主要是利用采光顶棚、采光板等形式，其中采光顶棚是在突出屋顶表面的侧向开窗的天窗形式，其高度和跨度主要根据通风和采光的要求来具体确定。另外，采光顶棚根据采光要求可以单独设置也可跨越整个屋脊或延伸到墙面与立面结合设计；采光板可选用中空板、玻璃纤维加强聚酯等做为板材，在屋面围护板材安装，形成采光条带，增加室内光线。目前，在轻型钢结构厂房中最常用的采光板材是玻璃纤维加强聚酯，其具有高强度、好耐久性、成型便捷等优点，与彩色压型钢板配合使用，取得了较好的采光效果。

3 结束语

综上所述，轻型钢结构在工业建筑中的应用具有建筑实体空间轻巧、开阔，主体结构稳定、可靠，施工建造方式便捷等优势，在工业建筑屋面设计中，应选用彩色压型钢板、彩钢夹芯板，并采用合理的连接方式，同时根据轻型钢结构厂房的实际情况，做好排水、通风及采光等屋面功能设计，提高轻型钢结构工业建筑设计的成效，建设出高质量的工业建筑。

参 考 文 献

[1] 白晓民.轻型钢结构工业建筑设计研究[J].黑龙江科学，2014，11：59.

[2] 马琴.浅析轻型钢结构在工业建筑中的设计与应用[J].科技创新与应用，2014，34：249-250.

[3] 贾彪.工业建筑中轻型钢结构的设计浅析[J].中国建筑金属结构，2013，20：1+9.

[4] 张遥.浅谈门式刚架轻型钢结构工业建筑设计的入门之道[J].武汉勘察设计，2012，05：36-40.

建筑的钢结构设计论文 篇12

1 钢结构建筑的防火措施

如今,城市中钢结构建筑的数量逐渐增多,钢结构建筑具备以下几点优势:一是钢结构建筑施工时间短,二是钢结构建筑施工灵活,三是钢结构可用空间大。在钢结构建筑中,钢并不是易燃物。但是,钢的耐燃性非常差,火势越大,钢的强度就会越低[1]。如果火灾的温度达到600℃,钢材就失去了承载力。通常情况下,钢材被高温灼烧15分钟就会失去承载力,建筑物就会倒塌。因此,钢结构建筑施工企业必须认识到钢结构建筑防火设计的重要性。如今,钢结构建筑防火设计方法成为钢结构建筑施工企业高度关注的问题。

钢结构建筑施工企业要想提高钢结构建筑中钢材的耐火性,就要采取措施隔离高温和钢材,降低钢材的受热程度,延长钢材在高温下的承载时间。目前,我国施工企业主要采用钢材外包的方法来延长钢材在高温下的承载时间。钢材外包的材料有以下几种:一是使用混凝土对钢结构建筑中的钢材进行外包,钢结构建筑施工人员必须使用混凝土把建筑中的钢筋全部包裹起来。

案例:如今,我国很多钢结构建筑物都是使用混凝土对建筑中的钢材进行外包,提高钢材的耐火性,比如我国上海地区的市政大楼就是典型的使用混凝土外包钢材的钢结构建筑。

二是防火性较强的防火材料对钢结构建筑中的钢材进行外包。防火性较强的防火材料主要包括TK板材、石膏板等,这些材料都具有很强的非燃性,使用这些材料对钢结构建筑中的钢材进行外包,可以很好的把高温和钢材隔离开。防火性较强的防火材料被广泛应用在西方国家的钢结构建筑中[2],我国则是在近几年才开始使用防火材料对钢结构中的钢材进行外包,钢结构建筑施工企业在钢材外包施工过程中可以结合建筑的实际特点借鉴西方国家的先进经验。钢结构建筑中防火涂料外包设计图,如图一。

三是在钢结构建筑钢材上喷涂防火性较强的材料,也可以起到隔离高温的作用。防火材料可以在建筑钢材上形成一层保护膜,提高钢材的耐火性。1980年,我国开始从西方国家购买防火涂料,喷涂在钢结构建筑钢材表面。但是,从西方国家购买防火涂料成本高,而且还有很多的不确定性[3]。所以,在1985年,我国开始生产加工这种钢材防火涂料,降低钢结构建筑施工企业的施工成本。1990年,为了规范钢结构建筑的防火施工,国家制定了使用防火涂料的法律法规,提高钢结构建筑防火涂料的质量,进而保证钢结构建筑的施工质量。我国的防火材料分为两种:一种是膨胀型,另一种是非膨胀型。膨胀型的防火涂料在高温灼烧下体积会扩大,从而提高钢结构建筑中钢材的耐火性。非膨胀型的防火材料要比膨胀型的防火材料厚很多,非膨胀型的防火材料厚度一般会保持在8mm-55mm。虽然非膨胀型的防火材料在高温灼烧下体积不会发生变化[4]。但是,非膨胀型的防火材料隔热性非常好,可以很好的把钢结构建筑中钢材和高温隔开。

2 钢结构建筑的性能设计核心

钢结构建筑性能设计的核心是对钢结构建筑物防火性的综合评估。对钢结构建筑进行防火评估可以更好的检测性能设计方案的合理性和可行性,保证钢结构建筑的性能防火设计符合国家的建筑防火标准。如果在检测的过程中发现钢结构建筑防火性能设计中存在问题,钢结构建筑设计人员应该及时采取对策进行调整。对钢结构建筑的防火性能设计包括三个方面:一是防火性能方案的设计,二是对防火性能设计的综合评估,三是采取相应对策解决性能设计方案中存在的问题[5]。这三个方面是紧密相联,缺一不可的。钢结构建筑施工企业可以自行对钢结构建筑的性能设计进行综合评估,也可以请国家相关部门对钢结构建筑的防火性能进行评估。

钢结构建筑的防火性能设计必须符合国家的防火施工标准,这样才能保证钢结构建筑的防火施工质量。如果钢结构建筑设计人员没有按照国家标准进行防火性能设计,就会影响钢结构建筑的耐火性。

3 性能设计方法在钢结构建筑防火设计中的应用

(一)钢结构建筑中区域划分的性能设计如今,随着钢结构数量的不断增多,性能设计方法被广泛应用在钢结构建筑中,提高钢结构建筑的耐火性。在整个钢结构建筑中,每层建筑的耐火性都会有所不同。对于钢结构建筑中火灾荷载量较大的部位施工人员应该选用耐火性比较好的材料把高温和钢结构建筑钢材隔开。钢结构建筑施工企业应该把整个钢结构建筑划分成若干区域,这样就可以在火灾发生时有效的控制火势,降低火灾的危害性。按照国家规定,钢结构建筑中最大区域面积不能超过4000 m2。但是,在实际钢结构建筑区域划分中,很多施工企业并没有按照国家标准对建筑的结构进行划分,这必定影响到钢结构建筑的防火性能设计。钢结构建筑的防火性能设计需要考虑多个方面,首先是建筑物的结构问题,其次是钢结构建筑功能问题,最后还要考虑到钢结构建筑中人流量的问题。影响钢结构性能设计的因素非常多[6],因此,钢结构建筑性能设计人员在进行方案设计之前必须对影响设计的因素进行分析研究,保证钢结构建筑性能设计的合理性。

(二)钢结构建筑中排烟系统的性能设计钢结构建筑性能设计人员必须结合钢结构建筑中人流的特点设计逃离通道,而且钢结构建筑中必须配备科学的火灾提示系统,保证钢结构建筑中的人员可以顺利逃离火灾现场,也为消防人员提供了救火的时间和空间。钢结构建筑设计人员在方案设计的过程中还要考虑到钢结构建筑物发生火灾时对附近建筑物的影响,减少火灾给人们造成的损失[7]。因此,钢结构建筑设计人员必须要采用隔离措施,控制火势。钢结构建筑中有很多基础设施,钢结构建筑设计人员一定要考虑到这些基础设计在火灾发生时给人员带来的危害,合理的限制建筑中易燃易爆物的数量,对重要设施实施保护。在火灾发生时,浓烟对人的生命健康是一个很大的威胁。因此,钢结构建筑性能设计人员应该合理的设计钢结构建筑中的排烟系统,减少浓烟对人员的伤害。在钢结构建筑排烟性能设计中,系统中的排烟量主要取决于浓烟的生成数量,浓烟的生成数量可以通过NFPA机构核算出来[8]。在我国钢结构建筑性能设计中,建筑的地下室不仅要设置排烟机,而且还要设置送烟系统,送烟系统的送烟量必须超过55%。

4 结语

随着城市人口数量的不断增多,城市中的钢结构建筑数量也在不断增多。钢结构建筑的安全性和防火性是人们高度关注的问题。如果钢结构建筑发生火灾,必定会给危害到人们的生命财产安全,也会给国家带来巨大的经济损失。因此,钢结构建筑建筑企业必须要重视建筑的防火性,增强防火意识。性能设计是新兴的钢结构建筑防火设计方法,合理的钢结构建筑性能设计可以提高钢结构建筑的防火性,减少火灾给人们带来的损失。钢结构建筑性能设计主要包括两个方面:一是对钢结构建筑区域的设计,二是对钢结构建筑中排烟系统的设计。根据国家施工标准,钢结构建筑性能设计人员必须合理的设计钢结构建筑中的地下室送风系统,保证火灾发生时人员可以顺利逃离。

参考文献

[1]殷李革.性能设计方法在钢结构建筑防火设计中的应用[J].消防科学与技术,2002(04).

[2]白剑.谈钢结构建筑的防火保护[D].天津大学,2006.

[3]王伟.钢结构建筑构件防火设计研究[D].天津大学,2006.

[4]叶聪.结构抗火的性能化设计及评估[D].天津理工大学,2007.

[5]刘刚.钢结构防火设计的研究[D].天津大学,2007.

[6]杨毅.商业建筑防火与安全疏散设计的研究[D].天津大学,2007.

[7]张旭.火灾下多层多跨石化管廊倒塌全过程仿真模拟分析[D].北方工业大学,2009.