建筑钢结构设计论文

建筑钢结构设计论文（共12篇）

建筑钢结构设计论文 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。

建筑钢结构设计论文 篇2

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

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：

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[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）.

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.

建筑钢结构设计论文 篇5

材料的选择和成员类型、大小和配置携带负荷在一个安全的和有用的时尚。一般来说,结构设计要求在工程的静止的物体如建筑和桥梁,或对象可能是移动但有一个严格的形状如船体及飞机帧。设备与部件计划将与彼此的关系(联系)通常是分配给该地区的机械设计。

结构设计包括至少五个不同阶段的工作:项目需求、材料、结构方案、分析和设计。对于不寻常的结构或材料六分之一阶段,测试,应该被包括。这些阶段不按照严格的进展,因为不同的材料可以在不同的方案是最有效的,测试会导致更改设计,和最终的设计常常达到开始粗略估计设计,然后遍历几个周期的分析和设计。通常,几个可供选择的设计将被证明是相当密切的成本、力量和可服务性。结构工程师,所有者,或最终用户将做出选择基于其他的考虑。

在开始之前设计、结构工程师必须确定标准,可接受的性能。负载或部队必须提供被抵抗。对于专业结构这可能给直接,因为当支持一个已知的机械部件,或一个起重机已知的能力。对于传统的建筑,建筑规范使用在直辖市、县,或者国家水平提供最低设计要求活荷载(居住者和家具,雪在屋顶,等等)。工程师将计算死加载(结构和已知的、永久的intallations)在设计过程中。对于结构是有用的或有用,变形量也必须保持在一定范围内,因为它是可能的安全结构是令人不安的“快活。“非常紧张的挠度限制设置在支持用于机械、自梁凹陷会导致驱动弯曲、轴承烧坏,部分不重合,开销起重机来拖延。梁刚度也影响地板”反弹之势”,如果不加以控制,可能是令人恼火的。此外,侧偏转,摇摆,或漂移高大的建筑常常是在大约500年举行高度/(1/500的建筑高度)来减少运动的可能性不适的楼上住户在有风的日子。看到加载、动态,加载,横向

技术的进步创造了很多新颖材料如碳纤维-和硼纤维增强复合材料的强度、刚度和强度体重属性。然而,由于高成本和困难或不寻常的制造技术要求,玻璃增强复合材料如玻璃纤维更常见,但仅限于轻负载的应用程序。主要材料用于结构设计更为平凡和包括钢铁、铝、钢筋混凝土、木材、砌筑。看到复合材料,砌体,预制混凝土,预应力混凝土,钢筋混凝土,结构材料

在实际的结构、各种力量所经历过的结构成员,其中包括张力、压缩、曲(弯曲)、剪切、扭转(扭曲)。然而,结构方案的选择将会影响这些部队发生最频繁,这将影响材料选择的过程。看到剪切,扭转

结构分析是需要确保稳定(静态平衡),发现成员部队被抵抗,并确定歪斜。它要求成员配置,近似成员大小和材质属性是已知或假设。方面的分析包括:平衡;应力、应变、弹性模量;线性;塑性;和曲率和飞机部分。各种方法用于完成分析。

一旦一个结构分析(通过使用几何孤独如果分析是确定的,或几何尺寸和材料加假定成员如果不定),最终设计可以继续进行。变形量和许用应力或极限强度必须检查对标准提供的,由业主或由执政的建筑规范。安全工作负载必须计算。几种方法都是可用的,并且选择取决于材料的类型将被使用。一旦一个令人满意的方案进行了分析和设计为在项目标准,信息必须提出了制造和建筑。这通常通过素描,这表明所有的基本尺寸、材料、成员的大小,预期的负载用于设计,和预期的部队是通过连接。

浅谈钢结构建筑的特点及设计 篇6

关键词：钢结构住宅可行性设计思路

钢结构是钢材制成的工程结构，通常有型钢和钢板等制成的梁、桁架、柱、板等构件组成，各部分之间用焊缝、螺栓、或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝绳或钢丝束。钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

一、钢结构的特点

鋼结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。它与传统的砖混结构及钢筋砼结构相比存在以下几个特点：

1、经济性

钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式，所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅速而节省大量的施工费用，并使企业或开发商得以更快投产见效。传统的钢筋混凝土建筑土建费用高，且工期较长，费用易受不可预料因素的影响，如自然灾害，冬季、雨季施工，材料价格上涨等等。

2、施工进度

钢结构建筑能够快速地交货和安装，在合同签订后的四五个月内建筑物可望安装完成，且基本不受冬季施工的影响。?传统的钢筋混凝土结构施工速度较慢，工期可达8－10个月或更长。

3、承载能力

钢结构建筑重量通常仅相当于其设计承载能力的1/6，构件重量大大轻物钢筋混凝土构件。?传统的钢筋混凝土建筑，其结构本身的重量往往等于其设计承载能力，预制构件重，对吊装的设备要求较高。

4、基础造价

?钢结构建筑由于结构重量轻，柱底反力较小，从而节省大量的地基处理费用。传统的钢筋混凝土建筑，由于本身结构自重复杂，因而基础处理较复杂。在不良土质情况下，结构总造价的一半以上要用于基础。

5、抗震性

相同的荷载,钢结构截面最小，相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,钢筋砼结构有许多不足之处,而钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小。另外，钢结构建筑在破坏前有较大的变形，易于觉察和躲避。同时，由于重量轻和节点力学特性，钢结构建筑具有好的抗震性能。?传统的钢筋混凝土建筑基于混凝土的材料特性，钢筋混凝土建筑与轻钢结构相比更易产生脆性破坏，且抗震性能要明显低于钢结构建筑。

6、大空间及平面布置

在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,钢结构建筑内部空间宽敞，最多可以达到60m的跨度。可较轻松地进行扩建和改建，可灵活布设各种工业管线。传统的钢筋混凝土建筑跨度受限制，必须采用预应力等技术才能达到15m以上跨度，内部空间布置受限制，柱多，空间浪费大。建成后，较难改劝其结构。结构设计与其他专业配合较为复杂。

7、移动性

钢结构建筑可采用螺栓连接，只需不多费用就可以很容易地被拆散、转移和易地组装，有很强的移动性。传统的钢筋混凝土建筑基本上不存在移动的可能性。

8、美观性

钢结构建筑诸如何网架结构等，具有较强烈的时代感和多变的外表，适于表达建筑师的想象。传统的钢筋混凝土建筑，尤其是工业建筑，开工比较单一、呆板缺少变化。

9、抗腐蚀性和耐火性

钢结构建筑如果长期暴露于空气或潮湿的环境中而未加有效的防护时，表面就会锈蚀。锈蚀就能引起应力集中，促使结构早期破坏。钢结构建筑耐热不耐火，由于钢材的特性，钢结构在450-650℃就会失去承载能力。一般未加保护的钢结构耐火性很低，就需要采取保护措施，从而大大增加费用。传统的钢筋混凝土结构具有较强的抗腐蚀性和较强的耐火性。从这方面讲，钢筋混凝土结构建筑的经济性较好。

二、钢结构住宅的设计思路

1、判断结构是否适合用钢结构

钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

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。所得结构方案往往易于手算、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

3、预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

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，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。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<150,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.

4、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.

新近的一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。

5、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。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.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，如sap2000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。

6、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,这必须避免.按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。

7、图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

参考文献：

1、中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》（GBJ17-88）,北京。

2、罗邦富等编著，钢结构设计手册，中国建筑工业出版社，1996年。

3、上海市标准，《轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97）上海，1998。

谈谈建筑的钢结构设计 篇7

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8

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) .

如何做好钢结构建筑防火设计 篇9

1 钢结构与传统的钢筋混凝土结构的特点

针对钢结构和传统的钢筋混凝土结构方面具有的特点来说, 其有很多方面的表现, 具体而言:1, 钢结构具有很好的弹性, 在受力方面的表现要远远优于钢筋混凝土结构。2, 钢材在塑性和韧性方面表现更加出众, 这点在抗震方面更具有优势。3, 钢结构的自身重量相对较轻, 在应对结构性自振方面具有很明显的优势。4, 在加工制作钢材的过程中, 因为制作工艺以及制作周期相对较短所以在整体施工中可以有效节省工期。综上所述, 钢结构具有很多方面的优势和特点, 但是钢结构却有一个非常致命的缺陷, 那就是在耐火方面的表现上相对较差, 需要我们给予重视并采取措施进行防范。

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, 钢材虽然是不燃烧材料, 但在火灾的高温作用下, 其力学性能会发生很大的改变, 屈服强度、弹性模量等随温度升高而下降。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。

2 如何才能做好钢结构建筑的防火设计

(1) 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和防火设计方法耐火等级的选定各种建筑由于其使用性质、重要程度、规模大小的不同, 火灾危险性存在差异。

(2) 抗火的设计方法。钢结构的设计有它本质几个要点:首先要选定好的耐火保护材料以及需要的厚度, 才使得钢结构在发生火灾的情况下不会超过它的温度界限, 保证它的稳定性, 即使高温也不改变钢结构能承受的重量。在试验的基础上进行抗火设计是一种简单明了的方法, 即要按照要求来测定某种建筑物的抗火时间, 再对其承重进行测试, 然后检测它的抗火时间的长短。钢构件在火灾中的耐火时间一定不能低于标准的时间。我国《现行建筑设计防火规范》明确要求了钢构件和钢柱的耐火时间要按照此法标准设计, 但该试验的方法有一定的缺陷, 首先, 它对于耐火时间、耐火等级不能确定。由于目前的建筑兴建的造型、功能都比较驳杂, 体量也很大, 同一个建筑物内的构件组成部分有差异。其次, 难以试验构件在结构中的受力, 而构件在结构中的受力恰恰对耐火时间影响很大。最后, 但是该法规定的试验方法有一定的缺点, 他对于测试的耐火时间及耐火等级完全不能进行详细的确定、分级。现在的建筑造型都多变, 功能不一, 体积也较大, 每一个建筑物都的组成都有不同的构建。其次, 构件在结构中的受力难以在试验中实现, 恰恰构件在结构中的受力情况是对耐火时间长短有巨大影响的。在构件处于高温受火时产生的温度受力, 这一影响在却难以在试验中准确的反应出来。可以见得早时期的耐火设计不仅不经济, 而且不安全。

现在的钢结构耐火设计已经从以前的传统试验方法, 转变为更先进的现代计算方法, 其中欧洲等几个大国早在20世纪70年代之时就进行了耐火结构的研究, 用现代的计算方法来替代了以往的传统试验, 可以避免以往试验出现的问题, 可以更好的研究钢结构的设计发展方向。目前世界各国对钢结构采用多种方法进行保护。从原理上说分为两种:1) 截留法又分为:喷涂法、包封法、水喷淋法、屏蔽法。这些方法都是通过一些技术手段, 来提升钢结构抗火极限。喷涂法便是将防火的涂层材料直接喷涂在钢构件的表面上, 形成保护层, 提高钢构件的耐火性;包封法就是用抗火的材料将钢构件包裹起来。包封材料多样, 有放火板材, 砖或者混凝土, 钢丝网涂抹火砂浆等等;水喷淋法是在钢构件上方设置喷淋装置, 起火时, 开始喷水, 水会在钢构件的表面形成连续流动的保护膜, 降低构件温度, 从而提高构件的抗火能力, 达到保护作用;屏蔽法是把房屋的钢构件直接埋藏在耐火的墙内或者顶部, 不暴露在外, 这种方式主要适用于屋盖系统的保护。2) 疏导法:与截留法不同, 疏导法允许热量传到构件上, 然后设法把热量导走或消耗掉, 同样可是构件温度不至升高到临界温度, 从而起到保护作用。

3 钢结构建筑设计时要充分考虑人员疏散问题

钢结构高层建筑设计要点 篇10

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.

建筑结构设计中结构概念应用分析 篇11

【摘 要】在建筑结构实际中概念设计的应用是非常重要的，概念设计与结构措施优化了实际结构理论中存在无法精确计算的结构构件的设计。因此，需要加强结构概念的培养，以推动结构设计的发展。本文从概念设计重要性的概述出发，分析了介绍了建筑结构设计中概念设计的重要性应用。

【关键词】建筑结构设计；概念设计；重要性；剪力墙；指标控制

传统的建筑结构设计计算，以抗震设计为例，一般根据初步确定的结构断面尺寸、混凝土强度等级计算出结构刚度，再根据结构刚度计算出地震力，再进行配筋计算。但是，结构刚度越大，地震作用效应就越大，配筋量就越大，越不经济，恰恰是为了抵御地震力设置的大量钢筋却又增加了结构的刚度，增强了地震作用效应。那我们在概念设计中就可以考虑降低地震作用效应，隔震效能就是一个很好的设计概念：在基础和主体间设置柔性隔震层；加设类似于阻尼器的消能支撑；可能的情况下在建筑物顶部装设一个“反摆”。这样合理运用概念设计可降低地震作用效应达60%多，能用很经济的造价建造出很安全的建筑。当然，提出的这一思想在实际中可能运用不多，许多技术尚在研究之中，但恰恰说明了概念设计能够很好地拓宽设计思路。

1.结构概念设计与建筑方案的关系

结构概念设计是指结构工程师根据设计任务的要求，基于建筑师给出的建筑方案在现有的工程技术条件下，在安全、经济、合理的思想指导下通过构思、 初步建模电算等手段， 产生的一种或多种结构设计方案的思考过程。它必然地包含了建筑师和结构工程师对建筑产品的共同构想，在结构概念设计过程中，结构工程师从本专业角度出发本着与建筑师共同探讨、交流，和彼此适度合理地妥协的精神，最大限度地将最合理的结构构思融合进建筑设计方案中。因此， 结构概念设计和建筑方案设计一定是同步进行的， 结构概念设计与建筑概念设计一里一表、且互相支撑。可见建筑师和结构师相互配合、共同促进方案（建筑及结构）的形成是建筑设计活动早期的基本特征，它也是结构概念设计的一个基本前提。

2.概念设计的重要性

概念设计在建筑结构设计中起着关键性的作用，对概念设计合理有效的应用，不仅可以丰富结构工程师的实践经验，而且使其设计成果和设计理念也得以不断完善、创新。但在实际建筑结构设计中，多数建筑结构设计师将设计锁定在规范与设计手册等范围内，不敢承接新技术的机遇和挑战，缺乏创新精神和动力，使得建筑结构设计理念乏善可陈，没有什么突破和创意。而建筑结构设计理论和設计计算理论中总会出现计算与实际无法相符的问题或是存在无法计算的结构构件设计，这就要求概念设计结合结构措施来优化结构设计。而作为建筑结构工程师，需要综合自身所掌握的理论概念来选择经济适用、安全可靠的设计方案，所以，结构工程只有通过丰富自己所能掌握的结构概念，充分了解并合理运用各种结构性能，才能交出好的设计方案，成功完成设计任务。

3.建筑结构设计中概念设计的应用

3.1总体指标控制

计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，结构的振型曲线，自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中，总体指标对建筑物的总体判别十分有用。若刚度太大，周期太短，导致地震效应增大，造成不必要的材料浪费；但刚度太小，结构变形太大，影响建筑物的使用。

因此，在小高层建筑房屋中，结构构件宜采用高强度材料，非结构构件和围护墙体应用轻质材料。减轻房屋自重，既减小了竖向荷载作用下构件的内力，使构件截面变小，又可减小结构刚度与地震效应，不但能节省材料，降低造价，还能增加使用空间。

3.2基础设计

研究地基基础对建筑抗震能力的影响，做出恰当的选择，已成为高层建筑结构设计的重要部分，基础是房屋的根基，是房屋中极为重要的组成部分，一幢房屋如果没有一个坚实可靠的基础，再好的上部结构也不可能正常发挥其作用，甚至可能导致上部结构的破坏与倾斜。

另外，筏板长度的设置也须研究探讨，由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达一百米以上，中间就设置几条后浇带.也没有其他措施，这样是不妥当的。

3.3剪力墙设计

剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞项算到楼面标高。对于门洞，上述所示情况梁的高度是一样的；但对于窗洞，连梁高度如果从窗洞算到上一层窗底，有时则高度太高，这样高跨比太大，并且与计算图形不符，相应配筋亦较大，不合理。建议连梁高度计算与设计统一规定从洞顶算到楼板面或屋面，对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。

4.结构概念设计措施

为保证建筑结构的安全可靠性，提高建筑物的抗震性能 结构概念设计所采用的措施应该从保证安全、全面防震方面下手，主要有：（1）选择有利于抗震的建筑场地条件，提高建筑物稳定性，避开不利地段或采取有效防震措施；（2）选用符合抗震要求的高强度结构材料，同时保证建筑结构的延性和均质性，使建筑结构体系能达到建筑要求的抗震目的；（3）合理优化各结构构件的强弱，尽可能多设置抗震防线，使抗震防线在地震持续往复作用下能增加结构的抗震能力；（4）在提高结构抗侧移刚度的同时，选择性提高重要构件的延性，使建筑结构达到合理刚度与承载力分布，加强建筑物的抗震性能；（5）保证抗震的构造连接与经过计算的节点连接，把握好整个构造连接在规范内的度的问题，确保结构的整体性；（6）让建筑物的平、立面布置与概念设计的要求相符，杜绝不规则方案；（7）抛开常规的以计算机完成设计计算的方式， 合理运用设计的实践经验， 以概念结合实际问题进行综合的分析计算， 并实行合理调整。

由此可见，建筑结构设计中概念设计应用是非常重要的。在以后的工作中，我们必须注重概念设计的应用，通过应用概念设计，不但满足建筑设计的安全性，耐久性和舒适性，还要在此基础上，采用合理的结构体系。 [科]

【参考文献】

[1]卓少旭.浅析概念设计在建筑住宅结构设计中的重要性.建材与装饰（中旬刊），2007（10）.

[2]张辉，许兴龙，刘东晓.浅谈小高层住宅设计[J].科技信息，2009（28）.

[3]黄昌厚，张树胜.浅析概念设计在小高层住宅结构设计中的作用[J].中华建设，2008（12）.

小议建筑钢结构的优化设计 篇12

1 钢结构优化方案选择时的原则

选择合理的结构方案结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。对于同一个建筑设计方案, 结构设计方案往往不是唯一的。不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别, 所以选择合理的结构方案便显得尤为重要。在结构方案的选择上, 应遵循以下的一些基本原则:

1.1 要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案

的构思, 处理好构件与结构、结构与结构的关系, 充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态, 使结构具备足够的承载力、刚度和良好的延性。

1.2 尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确。

传力途径复杂会出现多次转换的结构构件, 这样会导致造价的提高, 也容易出现计算错误产生安全问题。采用最简单、直接的传力途径, 可以省去中间传递的结构构件, 减少结构的安全风险, 使结构受力更加明确, 其造价也相对经济。

1.3 保持整个结构安全可靠度的协调一致性。

应通盘考虑整体结构的每一个构件, 使结构构件能够协调一致发挥其最大效能, 确保达到规范规定的设计目标水准, 实现结构既经济又安全的目标。

1.4 使结构平面布置的抗侧力刚度中心与建筑物的外力作用中

心或质量重心尽量接近或重合, 以避免或减小外力作用下结构的扭转效应, 因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的, 可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全。

2 结构特点及其类型选用以及整体布置

钢结构对于其它而言有一些明显的优点以至于我们选用。其材料强度较高, 塑性、韧性好;材质比较均匀, 与力学计算的假定比较符合;制造简便, 施工周期较短;重量较轻。缺点就是耐腐蚀性和耐火性就不如人意, 进行防护时费用也比钢筋混凝土结构来的高, 不过这些问题都很难在现实中呈现出来。作为钢结构的一个突出性问题就是其稳定性。为了避免不应有的损失, 对于稳定性必须处理好, 这个问题也是各类钢结构中会遇到的问题。钢结构的整体布置须满足整体以及组成部分的稳定性的要求, 其结构的计算简图须和实用计算所依据的简图一致, 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合。钢结构的类型一般有框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。这些理论与技术大都成熟较为实用, 只有少部分难题没有解决, 或者没有简单的实用设计方法。在现实的建筑工程中以上类型一般都作为钢结构的选用类型。

3 构件的设计

构件的设计是指构件材料的选择与组合, Q235和Q345是比较常见的材料组合, 主结构一般都使用单一的钢种以便与工程管理;出于经济考虑, 也可以选择不同钢材进行组合截面, 比如当强度起控制作用时, 就可以选择Q345, 当稳定起控制作用则就要使用Q235了。对于不同的部位要求起的作用也不同, 我们可以对不同强度的钢进行组合截面, 以达到需要的强度。弹塑性的方法验算截面是现行构件设计中规范的使用方法, 其和结构内力计算的弹性方法却不相匹配。随着程序技术的不断进步, 如今的一些软件则可以将验算不通过的构件, 从给定的截面库里选择加大一级, 并自动重新分析验算, 直到通过为止。如此面对不同需要的建筑则选择不同材料的构件是完美建筑的必备条件。

4 连接节点的优化设计

在钢结构的设计布置中, 无论面与面的交接, 还是线与线的交接, 都形成连接线、点, 为了保证整体的稳定性, 连接点则成了钢结构中的重要组成部分, 对其必须做出充分的优化设计以满足要求。连接节点可按力的特性分为刚接、铰接、半刚接节点;在分析结构之前, 就应该对节点的形式有充分的思考与确定, 避免出现结构分析模型中使用的节点与设计的节点的形式不能完全一致, 也是为了避免造成的偏差在工程的允许之外。要知道连接的不同对结构的影响是很大的, 对于初学者应该选择一些可以简单定量分析的节点, 比如刚接和铰接。进行焊接、栓接、连接板、梁腹板、节点的优化设计, 必须考虑到安装螺栓, 以及现场焊接的施工空间和构件吊装顺序等等。如此还须使工作人员能方便的进行现场定位与临时固定, 此外, 制造厂的工艺水平必须作为节点设计的重要考虑因素。

4.1 构件断面的优化:

用结构软件分析钢结构框架时会发现构件验算超限往往不是强度不够而是构件刚度不够。因此, 提高构件截面钢度、增加截面惯性矩是优化设计的主要内容。

4.2 结构形式的优化:本人认为结构形式的优化比构件截面优化更为重要。

在钢结构计算中如用“无侧移”原则确定柱计算长度将比按“有侧移”原则确定柱计算长度极大减少柱截面惯性矩, 节约柱用钢量。高钢规 (JGJ 99-98) 6.3.2条 (略) 中明确规定用有支撑框架体系及剪力墙框架体系、控制层间位移, 则框架柱计算长度按“无侧移”原则确定。因此在纯框架结构中, 在楼梯间、电梯间等有墙框架开间内、在整个结构平面内均匀布置框架斜撑是框架结构优化的主要措施。结构优化另一个高效措施是对次梁进行优化。在钢结构中为简便节点构造及施工操作, 次梁一般都做二端铰接的单跨梁。此时如果将钢次梁作为“钢与混凝土组合梁”设计将大大减小梁的断面和用钢量。其节约用钢量效果远比优化构件断面好。钢框架梁由于是连续构件并承受跨中及梁端的正负弯矩, 因此不易作为“钢与混凝土组合梁”设计。此结构末经优化设计时建筑每平方米的用钢量为97kg/m2, 经过优化设计时建筑每平方米的用钢量为71kg/m2。节约用钢量达到36%。真正做到了:好钢用在刀刃上。

5 建筑图纸的编制

建筑钢结构的图纸一般分为:设计图、施工详图。设计图作为施工图形成的必备图, 是提供制造厂编制施工详图的重要依据。其内容须完整但不能冗余, 应记录设计依据、荷载资料、技术数据、材料的选用以及材质的要求和设计要求, 如此才能正确的体现设计意图, 才有利于施工详图的顺利编制。施工详图作为加工和放样图, 其解析度须满足车间可以直接制造加工, 不完全相同的另购件单元须单独绘制表达, 并该附有详尽的材料表。

摘要：随着国家建设的不断加强, 居民住宅随之革新, 建筑钢结构住宅从设计到施工都有着其他结构无法比拟的优点, 必将成为未来住宅建筑的主要分支。为了开创未来住宅的新模式, 应该讨论下建筑钢结构的优化设计以便更好的响应国家的经济建设。

关键词：住宅建筑,钢结构,优势,优化设计

参考文献

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