探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　[摘 要]工業(yè)化進(jìn)程加快的同時(shí)推動(dòng)了住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的快速發(fā)展，本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對策。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]建筑 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU528 文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）25-0125-01 </p><p>　　伴隨著科技的快速發(fā)展，在房屋建筑中廣泛使用了新型材料。由于高層建筑與高聳大跨度結(jié)構(gòu)中具有的優(yōu)越性，使其在非居住建筑領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用，這同時(shí)也成為二十一世紀(jì)建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。 </p><p>　　一、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) </p><p>　　1.鋼結(jié)構(gòu)材料具

3、有較高的強(qiáng)度，塑性與韌性要比其他鋼材建筑材料好，例如與木材、磚石作比較，其強(qiáng)度要高出很多。因此，在大跨度和大荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中頻繁使用。鋼材的特點(diǎn)還有良好的塑性與韌性。良好的塑性，在一定的條件下結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)槌d而產(chǎn)生斷裂；良好的韌性，結(jié)構(gòu)能夠很好的適應(yīng)動(dòng)力荷載。鋼結(jié)構(gòu)具有的延伸性與吸能力還令其抗震性能十分優(yōu)越。另一方面，鋼材具有極高的強(qiáng)度，制作的構(gòu)件截面極小且薄，受到壓力時(shí)能夠符合穩(wěn)定的要求，有時(shí)無法充分發(fā)揮強(qiáng)度。 </p>

4、<p>　　2.均勻的材質(zhì)，鋼材內(nèi)部組織十分接近向同性和勻質(zhì)，同時(shí)在一定的應(yīng)力幅度范圍內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際的受力狀況比較符合工程力學(xué)計(jì)算的結(jié)果。在冶煉與軋制過程中鋼材的質(zhì)量能夠獲得十分嚴(yán)格的控制，材質(zhì)在極小的范圍內(nèi)波動(dòng)。 </p><p>　　3.鋼結(jié)構(gòu)的制造比較簡便，施工時(shí)間比較短。鋼結(jié)構(gòu)需要的材料比較單純并且屬于成材，加工十分簡便，并且利用機(jī)械進(jìn)行操作，因此，通常在專業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)廠

5、將鋼結(jié)構(gòu)制作為構(gòu)件，具有較高的精確度。在工地上拼裝構(gòu)件，可以使用安裝便捷的普通螺栓和強(qiáng)度較高的螺栓，有時(shí)候還能夠在地面上進(jìn)行拼裝及焊接成比較大的單元之后進(jìn)行吊裝，以便能夠盡量縮短施工時(shí)間。除此之外，已經(jīng)建好的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和改建也比較容易，采用螺栓對結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接時(shí)可以根據(jù)需求實(shí)施拆遷。 </p><p>　　二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須具有充足的強(qiáng)度、剛度以

6、及穩(wěn)定性，整體結(jié)構(gòu)達(dá)到可靠和安全要求；結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足建筑使用的要求，具有較好的耐火性；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案盡量節(jié)省材料，減輕鋼結(jié)構(gòu)自身重量；最好能夠縮短制造與安裝的時(shí)間，節(jié)省工作日；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)方便維護(hù)和運(yùn)輸；在有可能的條件下，盡可能保證美觀，尤其是外露結(jié)構(gòu)，需要符合建筑美學(xué)的要求。按照以上原則，結(jié)合實(shí)際情況的各項(xiàng)要求，整體考慮結(jié)構(gòu)具有的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)特點(diǎn)和施工合理性等。 </p><p>　　1.梁柱體系。平面一般利用梁

7、柱普通體系。梁使用熱軋焊接鋼梁，焊接柱為箱型鋼柱，設(shè)計(jì)整個(gè)結(jié)構(gòu)為剛性框架結(jié)構(gòu)，由梁、板和柱承擔(dān)豎向荷載。框架中的梁和柱、梁和基礎(chǔ)全部按照剛性進(jìn)行設(shè)計(jì)連接，現(xiàn)場利用高強(qiáng)螺栓與焊接共同發(fā)揮連接作用。 </p><p>　　2.抗剪設(shè)計(jì)。計(jì)算分析表明，在整體水平荷載與地震力發(fā)揮作用下，上述局部結(jié)構(gòu)體系的剛度比較弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力

8、墻，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的沖擊。 </p><p>　　3.樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結(jié)構(gòu)計(jì)算樓蓋厚度為110mm，在計(jì)算結(jié)構(gòu)中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。 </p><p>　　三、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對策 </p><p>　?。ㄒ唬┆?dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不恰當(dāng) </p><p>　　多層鋼筋混

9、凝土框架建筑大部分使用獨(dú)立基礎(chǔ)，當(dāng)主要地基受力層沒有軟弱粘性土層時(shí)，沒有達(dá)到8層并且高度不會(huì)超過25米的民用框架房屋或者多層框架廠房，可以不驗(yàn)算地基與基礎(chǔ)的抗震承載力。也就是說，在8度之內(nèi)的地震區(qū)域，大部分多層鋼筋混凝土框架房屋可以不實(shí)行地基與基礎(chǔ)的抗震能力的檢驗(yàn)。可是設(shè)計(jì)這些房屋的基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮風(fēng)荷載造成的影響。整體計(jì)算多層鋼筋混凝土框架房屋時(shí)，必須記錄風(fēng)荷載，不要因?yàn)轱L(fēng)荷載不發(fā)揮作用就不進(jìn)行考慮。 </p><p

10、>　?。ǘ┗A(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)施的設(shè)計(jì) </p><p>　　為了確保構(gòu)件具有的延性，應(yīng)當(dāng)在梁內(nèi)配置符合要求的鋼筋。耐火極限是兩小時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋無粘結(jié)的保護(hù)層厚度應(yīng)超過40mm。當(dāng)前高層斷肢剪力墻系統(tǒng)出于埋置深度的考慮，通常會(huì)設(shè)計(jì)地下室。基礎(chǔ)則會(huì)利用樁筏基礎(chǔ)。怎樣對樁實(shí)行合理造型，將會(huì)對地下室的整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)影響。 </p><p>　　比如某一建筑工程，上部十九層帶地下室，經(jīng)過詳細(xì)勘

11、察，可以選擇25米的預(yù)應(yīng)力管樁，單樁樁長是34米，承載力特征值是900kN。使用25米樁共計(jì)290根，使用34米樁共計(jì)200根。通過比較樁身分析兩種設(shè)計(jì)方案，總體樁延米數(shù)量相當(dāng)，可是需要滿樘布置25米樁，筏板厚度需要1200mm，而34米樁則采用墻下布置，可以將筏板減少到900mm，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。因此，應(yīng)當(dāng)對基礎(chǔ)選型的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，才可以確定最終的合理經(jīng)濟(jì)方案。 </p><p>　　（三）平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

12、</p><p>　　一般來說，針對高層建筑，除了特殊的設(shè)計(jì)要求以外，高層建筑物不適合應(yīng)用不規(guī)則的平面設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)盡量要求形狀規(guī)則和簡單，盡量均勻分布的承載力與剛度。對于不同抗震等級的建筑，其平面和突出部位尺寸的數(shù)值都應(yīng)當(dāng)在適合的范圍內(nèi)，同時(shí)最好不要使用重疊角部的平面圖形。設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，高層建筑物應(yīng)當(dāng)盡可能調(diào)整布置結(jié)構(gòu)與平面形狀，防止出現(xiàn)防震縫。當(dāng)必須設(shè)計(jì)防震縫時(shí)，針對框架結(jié)構(gòu)來講，高度不會(huì)超出15米時(shí)，縫寬不應(yīng)

13、當(dāng)比100mm小，當(dāng)高度已經(jīng)超過15米時(shí)，應(yīng)按照不同程度的烈度適當(dāng)增加高度。斷肢剪力墻在高規(guī)中具體是指不超過300mm的截面厚度，各肢截面的厚度與高度比值超過4但是不會(huì)超過8的剪力墻。按照實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，在高層建筑中對短肢剪力墻的應(yīng)用增加了較多的限制，因此，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要盡量或者不使用短肢剪力墻。 </p><p>　?。ㄋ模┴Q向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) </p><p

14、>　　高層建筑物中最為重要的就是豎向結(jié)構(gòu)，他對建筑物整體質(zhì)量造成了直接影響。高層建筑物豎向應(yīng)當(dāng)盡量的均勻和規(guī)則，避免產(chǎn)生較大的內(nèi)收和外挑。為了確保中心的穩(wěn)定性，建筑物整體豎向結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)屬于上小下大的造型，同時(shí)逐漸發(fā)生變化。假如豎向結(jié)構(gòu)不垂直或者并不是規(guī)則的上小下達(dá)的造型，此時(shí)就要單獨(dú)外加設(shè)計(jì)來保證整體建筑物的平衡，維持穩(wěn)定性。建筑物假如屬于豎向內(nèi)收造型，站在抗震角度分析，建筑樓層側(cè)向上的剛度應(yīng)超過上一樓層的70%。 </p&g

15、t;<p>　　（五）樓蓋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) </p><p>　　高層建筑物中的樓蓋設(shè)計(jì)，也會(huì)對整體建筑物質(zhì)量造成影響。許多公司出于對成本的考慮，一般選擇樓板預(yù)制作，這樣就會(huì)增加建筑物抗震設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。國家明確規(guī)定，當(dāng)高層建筑物超過50米時(shí)，高層建筑物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使用現(xiàn)澆樓蓋設(shè)計(jì)，混凝土等級強(qiáng)度不能小于C20。 </p><p>　　（六）設(shè)計(jì)抗震等級 </p><

16、p>　　高層建筑物更加應(yīng)當(dāng)重視合理設(shè)計(jì)抗震等級，設(shè)計(jì)抗震時(shí)，建筑混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)按照抗震設(shè)防分類、強(qiáng)烈程度、結(jié)構(gòu)類別等采取不同的抗震級別，并且應(yīng)當(dāng)滿足對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　我們能夠看出，我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅正在高速發(fā)展，可是從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)到安裝制作等各個(gè)環(huán)節(jié)我們與外國建筑水平存在著比較大的距離。