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建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点

2022-03-27陈海洋

科学与生活 2022年2期
关键词:钢结构设计设计要点稳定性

陈海洋

摘要:钢结构已经成为高层建筑建设作业中应用最为广泛的施工技术之一,不仅能够确保建筑物具备更大的强度与抗震能力,同时能够更深层次的提升高层建筑物的稳固性能与安全性能,从而为人民群众带来更加牢靠的居住、生活、工作场所。本文围绕钢结构施工技术在高层建筑中的实际应用策略展开分析,能够进一步将施工的耗费时长缩短,降低施工成本的大量投入,实现高层建筑工程的长远、稳健发展。

关键词:建筑工程、钢结构设计、稳定性、设计要点

引言:随着建筑行业的不断发展,钢结构由于其诸多优点使用愈发广泛,但在实际设计过程中必须高度重视钢结构体系本身存在的缺陷,这些缺陷与建筑质量直接相关。因此,在建筑行业的发展中,设计师需加强对钢结构稳定性的关注和研究。一方面,钢结构稳定性的设计者必须加强对专业技能的研究,不断提高设计水平和能力;另一方面,应从建筑方案、建筑材料、施工质量等诸多方面做好把关,提高钢结构建筑的整体质量安全和项目落地性。

1钢结构设计的稳定性与设计原则

强度、刚度和稳定性是三个不同的概念,强度表示结构中的材料能够承受的最大应力,刚度表示其抵抗变形的能力,失稳表示结构不再能够保持原来的平衡状态继续承受附加荷载(虽然此时最大应力达不到材料的屈服强度)。强度和稳定性代表结构的极限状态,即结构不再有继续承受荷载、抵抗进一步变形的能力,刚度到了零的状态。因此刚度这一概念对于描述结构的状态更为重要,刚度是结构居第一位的性质。借助刚度概念,强度和稳定性的概念可以统一。

为了更好的保证钢结构稳定设计中构件的稳定性,实际设计时必须遵守以下三项原则。

1.1结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求

目前结构大多数是按照平面体系来设计的,如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳,需要从结构整体布置来解决,亦即设计必要的支撑构件。这就是说,平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。

1.2结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致

目前设计单层和多层框架结构时,经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时,计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数,自應通过框架整体稳定分析得出,才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而,实际框架多种多样,而设计中为了简化计算工作,需要设定一些典型条件。

1.3满足构件的稳定计算必须与设计结构的细部构造保持一致,在钢结构的设计中,要使得构造设计和结构计算相互匹配。设计者要区分某些节点的连接是否传递弯矩,从而针对性的赋予其足够的柔度和强度。设计者注意构件细部的设计与处理,如设计桁架节点时,要注意减少杆件偏心的问题等。

2建筑钢结构的设计要点

2.1处理好建筑钢结构设计的细部节点

为提高建筑钢结构的设计水平,必须处理好建筑钢结构的细节设计工作,建筑钢结构的细节设计要保证钢结构关键节点的安全稳定性,连接方式要根据不同的结构设计选择最合适的设计方案,要保证使用中具备协调性,防止在连接部位出现变形和过载现象,给整个钢结构造成安全危害,对螺栓或焊接处理的连接节,须重点关注,对数据进行认真的分析,确保钢结构的连接节点必须安全,做到强节点弱杆件设计原则。

2.2钢结构工程抗震设计优化

首先,需要对钢结构之间存在的稳定关系给予全面了解,有益于将工程稳定性设计进一步优化。其中,设计人员需要高度重视,针对钢结构开展的抗震设计工作,在其设计时,应用的基本原则为标准化、规程化以及简洁化。此外,在处理钢结构构件过程中,要根据具体的情况操作,从而使屋架和屋面板、主体以及柱体之间的固定连接有所保障,使得钢结构的抗震性能得以提升和完善。其中需要强调的内容是,钢结构产生的抗震性能、配置位置紧密联系着支撑形式,所以针对钢结构开展设计的过程中,要对相关因素充分考量,尽量将存在的影响因素降低,强化抗震能力;其次,在设计时,还要强调小规格零构件的应用,例如:在应用铆钉时,连接性会对整体建筑结构产生的稳固性有直接的影响,所以相关人员要根据具体的特性对符合条件和规格的铆钉进行选择。

2.3钢材的选择

对于钢结构设计来说,选材是一项极为重要且难度较大的工作。究其原因,一方面是我国钢铁工业迅速发展,钢材的种类繁多,要从众多的钢材种类中选出适合某种建筑工程的钢材是有难度的;另一方面是因为目前钢结构建筑的种类也在不断增加,不同建筑物对钢结构的强度、变形、疲劳应力等方面的要求也不一致,因此选择合适的钢材显得至关重要,否则就不能发挥出钢结构建筑的功用。

2.4夯实全体技术人员的施工素质

在现阶段的钢结构施工作业过程当中,有关人员应该提升自身的专业技能以及综合水平,提高自身的施工认知,知晓建设现场管理工作的要点,明确工程项目管理的具体需求,尽可能把所有的管理措施以及举措都落实在实处,把其充分贯穿在建设现场当中。结合现阶段不科学的技术行为以及不合理的管理活动情况,应该加强管理与控制。在整个实践活动当中,建设企业的领导者要使用定期培训的手段和方式方法,逐步提升建设人员自身的责任意识与素质素养,针对建设现场存有的秩序混乱现象,要采取科学合理的措施进行解决,避免安全隐患问题的发生。因此,在现阶段的建筑工程项目实施建设作业的时候,需要让所有人员积极主动的投入定期培训活动当中,经过培训真正提高专业技能与综合素养。

2.5严格监控钢结构件的制造过程

钢结构的质量把控需要从钢构件的制造开始,钢结构建筑主体是由多个不同类型的钢构件组成,任何一个构件的质量问题都会造成钢结构主体的瑕疵,加强对钢结构的质量控制,需要从建筑钢构件的制造入手,对钢构件的各个制造环节进行严格的控制,严格管理钢构件的各个构建组装和焊接过程。

2.6严格贯彻与落实钢结构施工后期质量管理内容

在如今时期借助我国建筑钢结构开展建设作业的过程中,要着重强调后期的质量管理工作,在多个方面实现统筹规划,保证部署作业的合理性以及科学性。比如,对于建设安装检查作业而言,要检查各个构件是否存在问题,保障其安装作业的质量与成效不会遭受严重的影响。在此以外,针对钢结构抗震性以及强度等方面展开科学合理地控制以及管理,还可以保障钢结构建设作业的质量以及实际成效。因此,在当前的建筑项目开展施工作业的时候,建设企业应该把钢结构建设作业的后期管理工作内容落实在实处。在此种情形下,才能够提高工程项目整体建设作业的效果以及质量,让有关人员主动投入到整个建设作业活动当中,真正提升他们的实际建设水平,这对建筑工程项目后期的顺利竣工起着不可忽视的影响。

2.7注意钢结构设计的适宜性

在进行钢结构工程的设计中要注意设计方案是否可顺利进行施工建设,在设计之初还要考虑到钢结构工程使用单位的情况,到施工地点进行现场考察,保证对建筑钢结构进行全面的考察分析,要对所有的考察资料进行统筹分析,为建筑钢结构的精确设计提供有效帮助。

结束语:总的来说,在工程建设之中提升钢结构稳定性,除了能够确保人员安全之外,还能够实现相应的设计要求,实现行业良性发展。在实际设计的时候必须要强化对稳定性与平衡性的考虑,并依照实际的构筑物要求去对方案进行调整,为行业发展带来一定促进作用。

参考文献:

[1]王国平.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点分析[J].住宅与房地产,2019(18):112.

[2]沈亚清.建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析[J].居舍,2017(29):47.

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