近年來,我國的建筑行業得到了快速的發展,其中鋼結構建筑在建筑工程中的應用最廣泛。鋼結構具有其他結構不具備的優點,對于的結構設計和施工的過程中材料的運用產生了深遠的影響,目前我國建筑主要是朝著鋼結構的方向發展。文章簡單介紹了鋼結構在建筑工程中的優勢以及我國建筑鋼結構設計的發展現狀,并對鋼結構設計的原則進行分析,希望對設計人員有所幫助。
鋼結構的強度高,韌性強,而且自身重量相比于其他材料要輕得多,在建筑工程中具有優秀的承載能力,穩定性也由于其他材料,因此,在我國的建筑行業中越來越受到重視。目前我國經濟發展越來越快,建筑工程的數量也不斷增加,在此背景下,鋼結構的建設已經成為了必不可少的環節。在對其進行大范圍的應用和推廣之前,需要對鋼結構從多角度進行分析,從而設計出更加穩定完善的鋼結構建筑。
我國建筑鋼結構設計現狀
回顧過去房屋建筑施工,最常見的支撐結構就是鋼筋混凝土結構,而隨著時代的發展和社會的進步,鋼板和型鋼組成的鋼結構成為了建筑中應用的新型結構,其和過去應用呢鋼筋混凝土相比顯然具有更加優異的性能,無論是在抗震能力上還是在安全性能上都有著不錯的表現。另外,建筑鋼結構能夠形成流水線生產,大大的節省了施工時間,也縮減了現場施工人員的工作量,建筑鋼結構的二次利用也使得工程建設的總投資得以縮小,同時也保護了環境,真正的符合建設環境友好型社會的發展目標。在這種情況下,現階段很多國家和地區的建筑工程中都選擇了利用鋼結構作為支撐結構。以此為基礎,中國建筑行業的從業者們也逐漸的意識到了建筑鋼結構的優勢所在,紛紛對鋼結構進行了探索和研究,確實取得了不錯的研究成果。但是,我們依然要承認的是,因為我國的建筑鋼結構設計發展的時間還比較短,很多的發展成果還不盡如人意,并且市場接受度也不高,特別是和一些歐美國家進行比對更是有著十分明顯的不足之處。而這些設計上的不足之處,在實際的應用中就會帶來比較嚴重的安全風險,在特定情況下甚至可能對工作人員的生命安全造成威脅,帶來不堪設想的建筑事故。因此,想要盡快的增強我們國家的建筑鋼結構設計質量,就必須要投入更多的資金和精力進行研究。
鋼結構的優點
其一,鋼結構具有強度高、自重輕的特征。與過去應用的鋼筋混凝土材料相比,鋼結構顯然具有更高的強度以及彈性系數,所以說在提供相同承載力的情況下鋼結構的重量會比較小。在實際的應用中我們發現,如果跨度和荷載相等的情況下,鋼結構支架的質量大約是鋼筋混凝土結構的27%左右,假如利用新型的冷彎薄壁型鋼屋架其質量更是能夠縮減到同等承載力的鋼筋混凝土結構的約10%。第二,鋼結構顯然具有更加均勻的材質。鋼結構的制造主要是經由現代化的工廠生產,內部的組織結構十分均勻,基本上性能穩定,可以說不超出其承載力極限的情況下可以看做是理想彈性工作狀態,計算承載力的時候可以以標準力學計算方法進行計算,最終得出的結果與實際情況完全一致。第三,塑性、韌性好的優點。鋼結構作為金屬材料,顯然擁有比鋼筋混凝土結構更高的可塑性,通常來說基本上不會出現突破性的損壞,即使出現損壞也是會先出現變形。同時,鋼結構具有更高的韌性,在應用的過程中能夠承受更高的動力荷載,在發生地震性能的時候擁有更高的抗震性能,應用鋼結構的建筑安全性有保證。最后,鋼結構還具有工業化程度高的優勢。我們常說的鋼結構就是不同種類的型材進行加工得出的構件,能夠直接進行安裝。通常的鋼構件都能夠在金屬結構廠家利用高度機械化的設備生產,所需的時間比較短。一些特殊的屋面結構只需要在工地周邊進行安裝和制作就能夠完成制作,其需要的安裝時間非常短。
鋼結構穩定設計的原則
第一,現階段建筑鋼結構的設計一般都是平面體系為基礎進行的,無論是桁架和框架都是這樣,想要確保平面結構的穩定性不出問題就需要以結構整體布置作為切入點,也就是說要設計出專門的構件。第二,必須要保證計算簡圖和計算方法的簡圖一致,這一點顯然是極其重要的。現階段在建筑鋼結構設計中如果碰到多層框架結構,往往都會放棄框架穩定分析,選擇框架柱的穩定性計算。利用這種設計方案的過程中,計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數,而后通過框架穩定性結構進行分析,最終才能保證柱穩定計算與框架穩定計算等同。第三,設計結構的細部構造和構件的穩定計算必須相互配合,使二者有一致性。進行結構計算的時候需要與構造設計相同,這是結構設計中最重要的一個原則,關系到鋼結構的穩定性和使用性能。在進行要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接的情況下,需要讓它同時擁有硬度和彈性,盡可能的縮減桁架節點的偏心,通常來說這是在進行鋼結構設計的時候必須要遵循的原則。然而在某些特殊情況下,如果考慮到穩定性能的話在構造設計的時候需要選擇一些不符合強度標準的處理方法。
結語
從現階段中國的建筑行業發展態勢來看,鋼筋混凝土結構的穩定性和應用性能正在逐漸的被后來者所取代,各種各樣的新型材料和新型結構正在不斷的沖擊著鋼筋混凝土結構的傳統地位,而建筑鋼結構就是其中最突出的一種。為了不斷的推動鋼結構在建筑事業中的應用、為了給中國建筑行業帶來新的發展動力,我們在今后的工作中必須要不斷的對鋼結構設計進行探索。