钢结构设计建筑工程

钢结构设计建筑工程（精选12篇）

钢结构设计建筑工程 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。

钢结构设计建筑工程 篇2

首先我们来分析一下钢结构建筑的火灾特点，钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接关系到整幢建筑的安全，它们大都采用钢材，钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。钢结构在温度达到350℃、500℃、600℃时，其强度分别下降1/3、1/2、2/3，在高温条件下其内部应力也会发生改变，使钢结构承重体系出现问题，按理论计算，在全负荷下，钢结构失去平衡稳定性的临界温度为500℃，一般火场温度都在800℃-1000℃左右，在这样的高温条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变形，大约15分钟内就会倒塌。9月11日，美国纽约的世界贸易大厦在恐怖袭击中倒塌，导致300多名消防队员无辜丧生。飞机满载燃油撞击大楼后，造成大楼承重的钢结构筒体的保护层被破坏，在强烈的高温作用下，钢结构筒体承载强度迅速下降，短短20分钟后这个世界上最著名建筑就消失在我们面。我国青岛市的正大食品厂钢结构厂房发生特大火灾，造成厂房大面积倒塌，很多工人葬生火海;1972年天津市体育馆发生火灾，致使屋顶坍塌，造成巨大人员伤亡。这些众多的火灾案例都暴露出了钢结构建筑存在的一个致命弱点就是耐火性极差，这就给我们广大建筑设计人员提出了一个新的课题，怎样才能做好钢结构建筑的防火设计，使钢结构建筑更好地服务于我们的经济建设。

如何才能做好钢结构建筑的防火设计呢?我认为应该做到以下三个方面：

一、根据建筑物的火灾危险性和重要性，合理确定建筑的耐火等级，

各种建筑由于其使用功能和重要性的不同，火灾危险性存在差异，我们设计时要根据业主提供的建筑要求，根据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》，确定建筑物的火灾危险性，再根据火灾危险性，确定建筑的耐火等级，比如一个60米高的综合楼，根据《高规》其属于一类高层建筑，它的耐火等级应为一级，其梁、柱、屋顶承重构件的耐火极限应分别不低于2小时、3小时、1.5小时，如果我们在设计时没有正确核定耐火等级，确定的耐火等级过高或过低，都会造成我们设计失误，过高造成浪费，过低则造成不安全。

二、设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法。目前我国钢结构主要采用三种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法，它们都是通过一定的技术手段来提高钢结构的耐火极限。具体而言，喷涂法就是在钢结构表面涂上一层防火涂料，形成一个保护膜，从而提高建筑构件的耐火极限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂层其耐火极限不同;包敷法是采用砖、混凝土、硅钙板等材料将钢结构包裹，从而形成保护层，提高构件耐火极限;水淋冷却法是在钢结构上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形成一层连续的水膜，达到保护作用。我们在设计时，要根据不同建筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护方法，达到经济和安全要求。

小议现代钢结构建筑的设计 篇3

【关键词】钢结构；建筑设计；特点；问题；对策

在建筑的众多结构中，钢结构和混凝土结构是最关键、最重要的结构，尤其是钢结构。现代化的钢结构在利用了新型材料后，结构的稳定性和安全性得到了极大的提升，该结构也因此在建筑行业中受到广泛的欢迎。现代化的钢结构与传统的钢结构，不仅结构的安全性和稳定性有所提高，而且结构成本降低、机械化水平提高、外观更加美观、施工程序也被简化，这使得钢结构有了更大的应用空间。除此之外，现代化的钢结构能够回收再利用，这极大的降低了钢材料的消耗，有利于资源的节约和可持续发展社会的建设。在诸多优势的情况下，现代化钢结构毫无疑问的成为了当前建筑行业的宠儿。在此背景下，笔者也对现代化钢结构的设计和应用发表一点拙见。

1、现代钢结构的设计特点

钢结构质量的好坏不仅受钢材和新型材料质量高低的影响，更取决于钢结构设计质量的高低。现代化的钢结构施工较为简便，结构组成和施工方法也大同小异，钢结构的这些特性决定了钢结构设计质量的重要性。安全稳定、高端新颖、适合建筑工程项目以及经济可行的钢结构设计才能满足建筑工程施工的需求。以下是现代化钢结构设计的几大特点：

1.1钢结构建筑设计更注重细部设计

由于钢结构建筑的结构组成主要是由各种杆件连接在一起而形成的，因此不可避免的需要出现很多连接节点部位，这些部位相对来讲都属于结构细部。而一个钢结构建筑的品质高低正是体现在这些细部结构的设计实施中。因此，钢结构建筑的细部设计越好，其最终的钢结构建筑质量越高。

1.2要在建筑策划的基础上进行设计

出咯额钢结构的稳定性和安全性外，结构施工的经济性和可行性也是钢结构设计需要考虑的一大重点。若无事设计成本过高，那该方案就没有了实际使用价值。此外，钢结构的设计还需要参考业主、施工单位、建筑企业以及开发商的意见，在综合他们意见的基础上进行个性的创造和自由的发挥，要保证设计成果满足他们的要求，最好是皆大欢喜的多赢局面。

2.现代钢结构中建筑的设计

2.1防火保护的设计

钢结构虽然有较高的熔点，但在高温情况下，钢结构不可避免的会发生一些五里河化学性质的变化，所以，火灾对钢结构建筑的负面影响远远比想象的要大。当温度达到400度时，钢结构的强度和可承载压力就会降低到平时的二分之一，一旦温度达到600度，那钢结构的内部结构基本遭到完全破坏，失去所有的强度和刚度。所以，在进行钢结构建筑设计时，必须要考虑到火灾情况，对钢结构进行防火保护。对钢结构进行防火保护能够有效的提高钢结构的耐火性，延长钢结构在火灾中坚持的时间，降低火灾对钢结构建筑的破坏，同时也能够避免火灾引起的建筑二次危机。不同于钢结构防火，钢筋混凝土的防火较为简单，其本身的防火性也较好。

2.2防腐保护的设计

钢结构的防侵蚀一直以来都是建筑行业致力研究的课题。随着建筑使用时间的增加，钢结构不可避免的会暴露于室外，经过风雨等自然力侵蚀必定会发生老化和生锈，不仅建筑的美观度会受到影响，此时钢结构的稳定性和安全性也会大大降低。为了解决这类问题，各种钢结构防腐材料恶化构造材料应运而生。在钢结构表面涂抹防锈、防腐、以及防火蚀涂料是当前钢结构设计中最常见的做法之一。此外，对钢结构构件也有诸多的防腐、放锈措施，一般在钢结构构件出厂前就要进行防锈、防腐蚀涂料以及底料和面料的涂抹。当前使用的防腐、防锈涂料多是从外国进口，成本较高，相信随着我国建筑行业实力的提高，会生产出自己品牌的防腐、防锈涂料。

2.3污染防护的设计

这里的污染指的是噪音污染、光污染等在建筑中较为常见的污染。噪音污染顾名思义就是指建筑中的各种噪音由于建筑结构的隔音效果不好而导致的噪音传播以及建筑结构设计不合理导致的声音立体和围绕效果不佳；光污染主要指的建筑内部结构设计不合理导致光线影响居民的正常生活，除此之外，不合理的设计还会导致热辐射无法有效进入室内。为了降低这些污染，除了必须有针对性的对钢结构进行设计外，还要对建筑施工建材的材料性质进行仔细筛选，如吸声性、轻度、防火、防腐蚀等。吸声结构和吸声建材是当前建筑结构设计防范噪音污染常用手段之一。建筑噪音防治质量的高低直接决定建筑使用性能的好坏。为了降低噪音污染，相应建筑理论知识和法律规定也不断推出。窗口使用隔音玻璃、外墙使用混合隔音材料，如砖块、混凝土等，进出口使用隔音门，只有这样才能全面保证建筑的隔音效果。

3.现代钢结构建筑设计的趋势分析

技术的发展以及需求的增加，各种新型材料应运而生，新型的高效钢材就是其中之一。这种钢材具有诸多优点，如成本适中不够、施工简便、强度高、耐力好、防火性和防锈、防腐蚀性较高，作为原材料，以此类钢材为原材料生产出的机械设备也具有较高的质量。将较为成熟的新型材料应用于建筑施工中，将各种结构合理搭配应用以形成如预应力结构、组合结构等新型的结构形式，以此降低工程结构造价、降低建材资源消耗，这是当前建筑行业所致力研究的重大课题之一。没有理论支持，那一切都是空谈，所以，必须要利用现代信息技术和设备并建立各种数据模型对各种理论进行不断验证和完善为现代钢结构的设计提供理论基础。在现代钢结构建筑类型中，轻型钢结构建筑较受欢迎，因为该结构建筑不仅是个简便、造价适用，而且属于绿色建筑，能够很好的节约资源、减少污染以及提供舒适的生活环境，符合可持续发展观念，该结构建筑是未来我国钢结构建筑的一大发展趋势。钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，它是以钢结构为骨架，配以多种复合材料做成的轻型墙板和楼板拼装而成。所用材料绝大部分为工厂标准化、系列化、批量化生产，现场经过简单拼装即可，砖、瓦、砂、石的现场作业极少，是住宅产业现代化的一个标志。

参考文献

[1]马树新.关于钢结构建筑设计的建议[J].建筑学报，2015

建筑钢结构设计技术 篇4

1 建筑钢结构设计技术发展状况

目前对建筑钢结构的研究在高层、超高层钢结构领域已经有了一定的技术进展, 在高层钢结构方面建立了较完整的分析理论, 高层钢结构技术有了成套的技术, 主要包含以下几点: (1) 厚板柱残余应力目前常被用于高层钢结构中, 对厚板柱残余应力的研究我国现在已经处于比较完善的阶段。在文献中有部分给出厚板柱残余应力影响的稳定极限承载力的计算方法采用改进数值积分法。 (2) 反复荷载的作用下, 恢复力模型的研究在梁柱刚性节点、钢材等的研究已经相对成熟了许多。在原创性上损伤累积的钢材滞回模型、钢构件平面及空间滞回模型等模型对滞回模型理论分析开辟了崭新的途径。 (3) 非线性分析在钢框架系统中运用具有很大的难题, 由于对模型中个单元结构进行计算, 结构位移未知数量多, 造成计算量庞大。将单元间组成扩大梁单元和扩大柱单元, 主要是为了减少对框架分析时的未知数, 钢结构框架体系统一非线性分析理论被提了出来。提出的这一理论可被用于静力荷载也可被用于动力荷载。 (4) 钢结构有非常好的延展性, 根据本特点进而在建筑钢结构的抗震设计方法上提出了新的设计。钢结构为四个级别, 按体系、节点、构件延展性能力进行划分的。设计原理依据“小震-延性”对小震水平进行了合理的确定。 (5) 对钢结构进行高等分析和设计, 其方法主要基础建立在钢结构框架体系统稳定分析理论研究上。需要考虑结构初始缺陷, 节点域变形和节点半刚性影响采用双非线性研究的方法, 采用这种方法能够对框架机构整体稳定性极限承载力进行较精确的计算。 (6) 非线性分析的方法主要针对在火灾情况下的钢结构使用, 几何非线性和应力引起的材料非线性需要被考虑到, 还要考虑到温度引起的材料非线性。结构钢材、连接材料和耐火钢的高温性能参数的计算公式建立是在已经提出的火灾下钢构件内升温的实用计算公式基础上建立的, 另外还建立了各类钢结构基本构建抗火极限承载力的验算公式, 现代钢结构抗火设计理论已经较完整的建立了。

2 建筑结构设计中存在的问题

2.1 结构设计缺乏深度

建筑钢结构的设计工作必须有专门的设计单位进行完成, 这一规定是由我国建设局相关的法律条文规定的。有些建筑钢结构设计的不合格是因为一些设计单位的设计水平不够和能力不足导致的。在实际中负责钢结构设计的都是刚大学毕业的学生进行设计的, 经验不足以及没有与实践相结合。另外对课本内容的掌握不够完全, 理解不够清晰以及指懂得一些死理论, 不能将设计与实际相结合。在对钢结构简单的设计中没有考虑到工程的稳定性以及安全性的问题。甚至在全铸钢和全焊接等问题上, 他们托付给加工厂进行完成, 完全没有考虑过加工厂会不会再进行转手, 他们的设计能不能保证专业性。建筑的质量和安全会在这一做法下被大大降低。对于钢结构设计没有深度这一问题, 设计单位应该聘请专业的设计师进行设计, 来保证设计的专业性以及建筑的安全性。

2.2 缺乏创新设计

有些设计在复杂的建筑工程中太过于传统没有创新性。设计的创新性和自主性的缺乏, 主要是因为设计者经验不足以及缺乏自信心, 导致了设计太过于传统。假设实际情况与设计缺乏对比, 就会导致建筑工程的成本增加, 所以对建筑钢结构的设计不可以随意的增加相关系数, 焊接技术要依情况而定, 做任何的设计步骤都要与实际相结合, 这样才不会对成本造成浪费。这一系列的假设问题都是有可能出现的。所以, 为了避免这一问题的发生, 专业性和创新性就要不断的加强, 设计单位要对设计队伍进行补充, 让设计更具有专业性和创新性, 挑战复杂的建筑设计项目也要具有创新型和专业性, 不然设计单位只能设计一些简单的, 传统的局限性和限制将得不到突破。

2.3 与物理原理相矛盾

钢材料具有导热性能强的物力性质, 为了确保建筑室内温度的恒定以及保温情况, 对建筑钢结构的设计一定要进行综合考虑, 又因为热量的传递不能从建筑外传到内部, 还会通过窗户玻璃进行传递, 所以还要对建筑外围能吸收的最大热量进行测量。室内有较好的保温性就要求建筑有教好的设置, 以好的设置保证良好的保温效果。

3 建筑钢结构设计技术与理论

3.1 焊接柱残余应力稳定性技术

焊柱在焊接过程中会产生超出本身承受极限的相变应力、加工热力以及热应力, 这将导致焊柱在冷却后内部仍保留有残余的应力, 对于这类情况我们称之为焊接柱残余应力。建筑钢结构设计技术中残余应力会经常被用到, 所以针对该情况进行了全面的研究。

3.2 构建恢复力技术

构件恢复力技术, 往往会涉及到恢复力特性曲线, 依据恢复力特性曲线进行恢复力模型的建立, 利用恢复力模型对建筑物进行抗震分析很有效果。刚结构的恢复力模型研究到目前为止已到了成熟的阶段, 它作为原创新和开辟性恢复力模型的先驱为构建恢复力技术提供了基础保障。

3.3 抗震设计

地震带给我们的生活许多的影响以及危害, 有一个安身之所对我们来说显得尤为重要。所以对建筑钢结构进行抗震设计是非常重要的。近些年来地震频发, 这就提示我们, 建筑抗震设计方面的问题就是太弱, 所以设计单位要不断的对其加强, 并对设计要有所创新, 打破传统。在抗震技术设计上更是要做好相应的技术, 如果做不好, 当地震到来时会给我们的生命和财产带来巨大的损失。抗震设计是建筑钢结构设计中的重要设计问题, 它涉及到了建筑的安全性以及建筑的质量性能。

3.4 大跨度工业厂房钢结构设计技术

传统的刚性结构和现代的柔性结构是大跨度工业厂房钢结构的两种体系。传统的刚性结构设计在各方面已趋于成熟, 且使用也较广泛。现代的柔性结构设计也在逐步的区域成熟状态。这种设计的方法不仅满足了建筑钢结构设计中的需要, 还能够在市场上打破国外垄断的体系。

4 结束语

综上所述, 建筑钢结构设计随着建筑工程技术的不断发展也被发展起来了。为了建筑钢结构设计中的问题能够更好的得到解决, 要求设计单位对设计者的专业性和创新性不断的加强, 提高设计的深度, 提升建筑钢结构设计的出那行度, 克服物力与原理之间的矛盾。建筑钢结构的设计, 我们要对其做到与建筑行业在实际中的情况相结合, 在设计上采用的技术一定要科学有效, 建筑行业将随着建筑钢结构的设计水平提升的而不断发展。

参考文献

[1]胡伦基.《建筑钢结构防腐蚀技术规程》设计使用介绍[J].建筑结构, 2012, (3) :144-151.

现代钢结构建筑设计开题报告 篇5

课题研究的理论意义：是人类最早的生产活动之一，是在一定的历史条件下，随着社会生产力而形成发展的。由于经济的发展、土地的减少，现代建筑趋向于多高层建筑，而砌体存在自重大、砌筑工作相当繁重、抗拉抗弯性能低、粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产等缺点，现代建筑多采用结构、框剪结构、框筒结构等结构体系。而框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式。框架结构有钢筋混凝土框架和钢框架，而随着我国建筑业的快速发展，建筑设计理念的不断更新，钢框架结构建筑体系作为一种新型的产业体系集合了房地产业、建筑业、冶金业正在华夏大地迅速崛起。钢框架结构由于其抗震性能好、建筑自重轻、房屋利用率高、工业化程度高、施工周期短、绿色环保、科技含量高适用范围广等特点，成为当今应用最为广泛的结构之一。大力发展和积极推广能抗震抗灾的适用建筑，对于我国国民抵御自然灾害、保障生命安全具有重要的现实意义。多层钢框架结构虽然已经非常流行，但是结构的合理与否依旧影响着用户的满意度及开发商的经济效益。不断地优化，在两者之间取得一个平衡是我们结构设计工作者的追求目标。

课题研究的实际意义：近几年，建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。深圳高325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心等大型建筑都采用了钢结构，北京、上海、山东等省市已开始进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜。人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自17世纪70年代开始使用生铁，世纪初开始使用熟铁建造19桥梁和房屋，钢结构发展的.历史要比钢筋混凝土结构发展的历史。

二、论文综述(综述国内外有关选题的研究动态)

(一)国内现代钢结构建筑设计的概况和发展趋势

国内钢结构发展现状我国建筑工程领域中已经出现了产品结构新的调整，钢结构以其自身的优越性，正在工程中得到越来越广泛的、合理的应用。目前钢框架在我国的应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加，品种增多，钢结构设计和施工技术的不断提高，钢框架的运用将有良好的的前景。多层框架一般层数不超过10层，否则宜按高层建筑考虑。多层框架钢结构应根据生产工艺的特点，采取相应的措施，以满足GBJ16-87《建筑设计防火规范》。

(二)国外研究概况及发展趋势

人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自17世纪70年代开始使用生铁，世纪初开始使用熟铁建造19桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史

在从美国、日本、欧洲一些发达国家的现代钢结构经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特别是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。

三、论文提纲

1前言

1绪论

1.1钢结构建筑的发展历史

1.2钢结构建筑在我国的发展前景

2钢结构的优越性

2.1材料性能优越

2.2制造周期短、施工速度快

2.3符合可持续发展政策

2.4造型美观、可塑性强

3现代钢结构的建筑特点

3.1空间特征

3.2形态特征

3.3与结构、设备密切结合的特征

3.4预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短

3.5建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化

3.6钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求

3.7原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展

4钢结构建筑设计与技术表现

4.1钢结构建筑设计的技术表现

4.2钢结构建筑细部设计有较高要求

钢结构设计建筑工程 篇6

【关键词】建筑结构设计；拱桁架结构；设计优化；方法

从性质上而言，拱桁架属于钢结构形式的一种，在现代建筑结构设计中得到了广泛的应用。拱桁架结构的最大特点是能满足大跨度屋盖结构设计需求，同时降低屋盖造价成本，因此受到了建筑结构设计行业的高度重视。结合拱桁架结构应用现状，笔者现对拱桁架结构设计优化方案作详细论述。

一、拱桁架结构的概述

1、拱桁架的特点

随着建筑事业的不断发展，建筑结构设计水平也变得越来越高，多种不同形式结构层出不穷，为建筑造型百变，建筑功能完善做出了巨大贡献。拱桁架结构作为一种常见钢结构，现已在大跨度建筑屋盖体系中得到广泛应用。

就我国当前的拱桁架结构发展状况来看，建筑结构设计中常见的拱桁架形式主要分为三种，即不拉索和杆结构、拉索结构以及拉杆结构。这三种拱桁架结构按照支座类型划分，原理在于，结构中拱所承受的荷载由曲杆承受，同时曲杆在承受荷载的同时将部分荷载传递到结构支座上，由支座来承受结构的整体受力。即是说，拱桁架结构支座负责承受结构所受的所有外力，包括结构竖向压力以及拱结构的水平推力。为此，在拱桁架结构设计中，支座处理是关键，设计时务必要做好支座受力设计方案的优化。

2、拱桁架支座设计

拱桁架支座抗衡、化解拱结构传递过来的水平推力方法主要有两种，一是将结构支撑，二是拉杆承受。前者是指利用支座结构来承受水平推力，后者则要求在拱桁架下方增设一个下弦单拉杆，利用拉杆来化解推力。

如设计中采用第一种方法，利用结构支座来支撑水平推力，会大大增加结构负荷，设计时为了防止结构坍塌，必须对结构构件质量提出高要求，这便很容易造成材料浪费，增加工程造价成本；如果采用第二种方法，在拱桁架下方设置下弦单拉杆，利用单拉杆化解水平推力，可大大减少支座受力，因此无需过分提高结构构件质量要求，所消耗的施工材料也比较少，工程造价自然会降低。所以一般情况下，拱桁架结构设计多采用拉杆增设方式，我们在探讨拱桁架结果设计优化方案时，可将拉杆设计作为突破口，合理优化拱桁架拉杆设计方案。

二、拱桁架结构设计优化

1、工程概况

在某地区的一个生态园区的发展建设中，为了满足生产的需要，要在园区内建造一个钢屋盖结构的大空间、大跨度建筑。在对工程进行设计的过程中，设计人员将屋盖结构的主体设计为采用钢管立体桁架的结构，其跨度为60m，柱距为8.1m，设计基准期为50年，设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数r0=1.0。

2、工程结构设计方案

本工程施工前期，应开发商要求，设计单位将工程的建筑结构风格定义在简单、大方之上，设计时尽量满足大空间建筑需求，既保证了建筑结构的实用性，又保证了建筑结构的美观性。实际设计时，设计人员采用大跨度空间网架结构作建筑结构设计方式，同时将网架结构形式确定为拱桁架，最终确定出了大跨度空间拱桁架结构设计方案。

为了满足建筑结构受力需求，设计人员在该套设计方案中融入了拱桁架拉杆结构，目的在于利用拉杆结构来分散拱桁架支座受力，减轻支座受到的拱结构水平推力，达到节省施工材料，降低工程造价成本要求。

3、工程结构设计方案的比较

在确定拱桁架结构设计方案之前，设计人员探讨出了几种各具优缺点的结构设计方法，并利用模型设计方式对几种设计方案的设计参数作了仔细比较，结合设计参数分析了几种结构各自的受力特点，详细方法如下：

3.1模型设计及参数计算

对拱桁架结构模型进行计算分析，得知拱桁架结构属性为平面结构，因此本工程在分析拱桁架模型设计时，只选用一榀拱桁架作设计模型。该结构设计模型中，拱桁架结构的总跨度为60米，结构高7.5米，横截面形状为倒三角形。该结构在设计施工时选用了型号为Q235B，弹性模量E=2.06E11N/㎡，屈服極限σs=235E6N/㎡的钢材料。拱桁架支座处理采用刚接和铰支方式。分析计算拱桁架结构模型时，设计者引进了ANSYS程序，计算得出相应的设计参数。

3.2单榀拱桁架的受力分析

对于单榀拱桁架结构的受力特点进行分析时，设计人员采用了结构静力分析法对各自结构受力情况作了探讨，并最终得出选用拉杆作为支座之间的连接方式是最具有经济价值和实用价值的，且比起其他方案，这种设计方式所具有的抗震性、经济性也更好，更能优化拱桁架结构受力。具体的方案设计方法和受力分析分别如下所示：

（1）Ⅰ方案拱桁架支座为两端铰支，其最大位移出现在跨中，值为54.2mm，下弦杆的内力最大，值为101MPa。

（2）Ⅱ方案中，考虑了索的预应力，通过调整张弦桁架中索的初始应变的方式施加预应力，对结构初始形态预起拱，按规定，几乎所有结构刚度不足工程均不需要对结构在荷载下产生的弹性位移进行控制，而通过结构的初始几何形态的预起拱实现结构正常使用的变形性能安全设计目标。但此时，结构的绝对位移值超过250mm，如此大变形对屋面围护次结构、屋面防水连接构造的正常使用的安全性能将产生严重不利影响。

（3）Ⅲ方案中，将拉索换为拉杆，其最大位移出现在跨中，值为87.8mm，下弦杆的内力最大，值为91.8MPa。

3.3方案分析

分析比较上述三种不同设计方案的优缺点之后，得出以下几点相关结论：Ⅰ方案的用钢量和支座反力最大，而这恰恰与甲方要求用钢量低、对下部结构负荷小的要求相违背；Ⅱ方案在索施加预应力的作用下，用钢量最省，如对索施加预应力来达到控制结构挠度的要求，则所施加的预应力较大，其索力约为670kN，上弦杆的断面也相应的增大，而且，施工难度比较大；Ⅲ方案的用钢量和支座反力居于Ⅰ方案和Ⅱ方案之间，且施工也不难，挠度也满足规范的要求。由于结构的自振特性是结构动力的基本性质，也是动力分析的基础。对结构进行动力特性分析可见，拉杆方案的基频远大于拉索方案的基频，则说明Ⅲ方案的面内刚度大于Ⅱ方案的面内刚度，抗震性能良好。

三、结束语

综上所述，拱桁架结构目前在建筑结构设计中的应用已经十分常见，尤其是在大跨度空间结构中，其以自身所具备的良好经济性、实用性，受到了建筑设计人士的广泛喜爱。鉴于拱桁架设计重点在支座处理，设计时如果在拱桁架结构下方增设拉杆，利用拉杆来分散支座受力，缓解支座荷载，可在更大程度上提高拱桁架荷载能力，优化结构，降低工程造价成本。由此可见，在拱桁架结构设计中，最佳的设计优化方式是支座处理，只要处理好了支座受力，最终所获得的工程效果势必会更好。

参考文献

[1]唐炯,秦冬祺.大跨度单榀拱桁架的非线性稳定分析[J].科技情报开发与经济,2008(34)

[2]李海旺,任澜涛,杜成云.某煤棚拱桁架结构动力特性及地震响应分析[J].科学之友,2010(03)

现代钢结构建筑的设计 篇7

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) .

谈谈建筑的钢结构设计 篇8

关键词：钢结构,建筑,设计

钢结构属于框架结构, 以钢框架和钢筋混凝土框架做比较:在跨度相同情况下, 钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下, 钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1/4。这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在一定程度上有所缓解, 但是“藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内容。

1 结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计

建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用, 一幢建筑物的设计, 如果没有事先经过全盘正确的概念设计, 以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理, 也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。所谓的概念设计一般指不经数值计算, 尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法, 可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择, 易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确, 避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算, 具有较好的的经济可靠性能。同时, 也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

为此, 结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计, 否则, 将会导致建筑结构设计的不合理, 给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计, 应对不同形式的住宅建筑, 掌握各自概念设计中容易疏忽的问题:

1.1 对一般多层砌住宅结构, 应按《建筑抗震设计规范》 (GBJ11-89) 要求做到:

优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称, 沿平面内宜对齐, 沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

1.2 对钢筋砼多、高层结构住宅, 力求做到:

1.2.1 结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构, 可以设置防震缝, 把它分割成各自规则的结构单元, 结构布置以少设缝为宜, 一旦设缝, 则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;

1.2.2 框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置, 以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;

1.2.3 框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态, 除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外, 还需采取措施, 保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。

2 结构选型与结构布置

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”, 它在结构选型与布置阶段尤其重要, 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题, 可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想, 从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案易于手算、概念清晰、定性正确, 并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时, 它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

钢结构通常有框架、平面 (木行) 架、网架 (壳) 、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决, 或没有简单实用的设计方法。

结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般说要刚度均匀, 力学模型清晰, 尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围, 使其以最直接的线路传递到基础, 柱间抗侧支撑的分布应均匀, 其形心要尽量靠近侧向力 (风震) 的作用线。否则应考虑结构的扭转, 结构的抗侧应有多道防线。

框架结构的楼层平面次梁的布置, 有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁, 但是这会使主梁截面加大, 减少了楼层净高, 顶层边柱也有时会吃不消, 此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。

3 构件设计

构件的设计首先是材料的选择, 比较常用的是Q235和Q345, 通常主结构使用单一钢种以便于工程管理, 经济考虑, 也可以选择不同强度钢材的组合截面, 当强度起控制作用时, 可选择Q345, 稳定控制时宜使用Q235。

构件设计中, 现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面, 这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。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, 一些软件可以将验算时不通过的构件, 从给定的截面库里选择加大一级, 并自动重新分析验算, 直至通过。

4 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, 在结构分析前, 就应该对节点的形式有充分思考与确定, 常常出现的一种情况是, 最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致, 如不能确信这种不一致造成的偏差在工程允许的范围内, 就必须避免, 按传力特性不同, , 节点分刚接, 铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。连接的不同对结构影响甚大。具体设计内容:焊接、栓接、连接板、梁腹板、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。此外, 还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定;节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。

5 图纸编制

5.1 设计图。

是提供制造厂编制施工详图的依据。深度及内容应完整但不冗余, 在设计图中, 对于设计依据、荷载资料、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求等均应表示清楚, 以利于施工详图的顺利编制, 并能正确体现设计的意图。

5.2 施工详图。

又称加工图或放样图等, 深度须能满足车间直接制造加工, 不完全相同的另构件单元须单独绘制表达, 并应附有详尽的材料表。

参考文献

[1]高立人, 王跃.结构设计的新思路-概念设计, 工业建筑, 1999 (1) .

[2]戴国莹, 李德虎.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题, 建筑结构, 1999 (4) .

大跨钢结构建筑的设计 篇9

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10

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.

钢结构建筑设计的构思成功关键 篇11

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）

钢结构高层建筑设计要点 篇12

高层钢结构建筑承受的主要载荷以风载及地震作用为主, 高层钢结构建筑设计中需要考虑减少侧移因素, 以及建筑中的薄弱层面及薄弱环节, 以免出现扭转现象。高层钢结构建筑的结构体系的设计还需要考虑到建筑物的高度因素。对于钢结构的设计, 要按照必要的规范及规程进行设计。第一, 构件的结构形式要结合具体工程的实际情况对其进行创新, 采用创新的连接方式, 形成新的连接方法。第二, 充分考虑结构力学计算结果的真实可靠性的, 并应该由工程师根据经验进行判断其在进行电算之后的可行性, 必要时还需手算的方法进行结果校验, 保证误差最低, 提高可靠性。第三, 对于计算出来的结果, 工程师要通过实际测算以及结合结构力学知识, 对钢结构的实际工作状态进行估算, 调整重要构件的截面以及节点间连接的承载力结构构造达到最优。第四, 可以依据结构的外围的实际环境进行的具体设计。比方施工设备的吊装能力较大时, 可以扩大拼装结构的规模, 加快安装速度, 实现综合经济效益的最大化。

2 钢结构高层建筑设计要点

2.1 设计中应注意的问题

轴压之间的比例:该比例主要是进行结构的延性的控制。剪重之间的比例:主要为进行各楼层最小地震剪力的控制, 使结构的安全性得到确保。刚度之间的比例:主要为进行结构竖向规则性的控制, 防止产生竖向刚度突变的情况而出现薄弱层。位移之间的比例:主要为进行结构平面规则性的控制, 防止有扭转形成, 避免对结构产生负面影响。周期之间的比例:主要为进行结构扭转效应的控制, 使扭转对结构产生的不利影响尽可能的减少。刚重之间的比例:主要为进行结构的稳定性的控制, 防止产生结构的滑移和倾覆。

2.2 荷载设计

结构设计的主要控制因素是风荷载和地震荷载, 结构内力和位移基本都是通过对弹性方法计算的采用, 针对具备抗震设防要求的建筑结构, 不仅要做好地震作用下的弹性阶段的计算之外, 还要进行有可能进入的弹塑阶段状态的验算。进行风振验算的时候, 如果建筑的主体结构部分的顶部有小型突出建筑, 就需要将鞭梢效应计算在内。

2.3 基本构件设计

构件的基本形式主要分为线性、平面和空间构件, 为使钢结构高层建筑适应不同需求, 在实际设计中采用多种结构体系。第一, 线形构件设计, 线形构件主要是承受轴向压力或拉力, 不能作为独立的构件承受荷载, 所以设计线性构件组成框架-支撑体系、框架-剪力墙体系的基本构件。第二, 平面构件设计, 平面构件具有较大横截面宽厚比的片状构件, 它主要作为楼板或墙体使用, 平面构件在平面方向的刚度和承载力比较小, 所以设计平面构件组成框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系的基本构件。第三, 空间构件, 空间构件横截面尺寸较大、壁厚较小, 它在高层建筑结构中主要用作竖向筒体或巨型柱使用, 空间构件在水平荷载下的侧移较小, 所以设计空间构件为框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。

2.4 防火设计

设计人员的设计必须以相关的规定作为操作的基础, 将建筑物之间的实际距离精确地测算出来。同时, 设计一定要因地制宜, 防火结构必须与实际的地形情况相符合。另外, 还要特别注意安全疏散通道的设计。通常, 安全疏散通道的设计要符合垂直结构设计的要求, 一定要尽可能多的进行设计, 方便进行火灾发生时的人群疏散。安全疏散通道中必须要有防烟区的设计, 这样能够有效的防止烟雾熏呛到疏散中的人群。

2.5 高层钢结构的结构体系和节点设计

高层钢结构的结构体系和节点设计中选择高强螺栓连接为钢结构安装的主要连接方式。高层钢结构设计的混合连接, 多出现在主梁和柱的接头设计中, 其中梁的翼缘和柱用焊缝连接, 梁的腹板和柱用高强螺栓连接, 再焊接梁翼缘上的焊缝的过程设计。采用这种连接, 在设计前还要考虑到焊接时点高温对高强螺栓受热影响轴力的损失。高层钢结构建筑设计的层高一般来说都比较低, 所以需从钢梁中通过部分管道, 管道穿过钢梁的孔洞, 按梁受力情况和孔洞的大小, 对孔洞周围进行优化设计, 其方法可采用钢板圈或短钢管套。

2.6 计算模型

高层钢结构建筑计算模型都是按照具体的结构形式和计算内容进行确定的, 通常平面抗侧向力结构空间协同计算模型使用的比较多。如果结构布置比较规则、质量和刚度沿着高度分布的比较均匀, 适合使用平面结构的计算模型;如果结构平面或者是立面不够规则, 没有办法进行平面抗侧力单元的划分, 可以进行空间结构计算模型的使用。

2.7 基础设计

高层钢结构建筑中的基础设计, 需要综合进行建筑场地的地质状况、上部结构的类型的考虑, 保证建筑物不会出现过于严重的沉降或者是倾斜, 使建筑物的正常使用要求得以满足。还要特别关注相邻建筑物之间的相互影响的问题, 特别是周围的高层建筑, 比较适合选用筏形基础, 如果有必要可以攒用箱形基础。如果地质条件比较好、荷载又比较小, 还能使地基承载力和变形要求得以满足的时候, 也可以选用交叉梁基础或者是其他基础形式。

2.8 抗震性能设计

高层建筑结构的设计必须使每个位置的刚度都能确保对称和均匀, 其平面形状也要确保规范和简单。假如能够使上面提到的要求与标准相符合, 那么在进行地震应力计算的时就会更加的容易, 也会更方便进行处理。由此可见, 在进行高层建筑结构设计的时候, 要尽可能地将建筑刚度的中心点与地震力作用的中心点一同进行设计, 在正常的情况下, 偏心距e要小于与外力作用线垂直的建筑物边长的5%。高层建筑物一般都有较大的体积和吨位, 如果没有较好的抗震效果, 那么一旦有地震或者其他使之震动的因素出现, 就会造成非常大的损失。为了避免发生灾难, 必须做好高层建筑的抗震性能的设计。

3 结束语

为了保证钢结构在实际中的稳定性和质量, 建筑单位对施工要求将越来越严格, 高层建筑钢结构施工的技术、设计要点须进一步研究探讨。目前我国正加大力度发展钢结构民用高层建筑, 所以我们需要加强组织考察和总结已建成的钢结构工程建筑工程的经验, 建造出质量更高的高层钢结构建筑。

摘要：随着建筑设计水平的高速发展, 我们要更加重视钢结构在高层建筑结构设计中的应用。须不断地完善钢结构在高层建筑中的应用技术, 来提高我国建筑行业的整体水平。本文对钢结构高层建筑设计的要点进行了详细的探讨。

关键词：钢结构,高层建筑,结构设计

参考文献

[1]刘军进, 肖从真等.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建筑结构, 2011, (11) :34-40.