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钢结构的优点及建筑钢结构的设计

近年来,我国的建筑行业得到了快速的发展,其中钢结构建筑在建筑工程中的应用最广泛。钢结构具有其他结构不具备的优点,对于的结构设计和施工的过程中材料的运用产生了深远的影响,目前我国建筑主要是朝着钢结构的方向发展。文章简单介绍了钢结构在建筑工程中的优势以及我国建筑钢结构设计的发展现状,并对钢结构设计的原则进行分析,希望对设计人员有所帮助。

钢结构的强度高,韧性强,而且自身重量相比于其他材料要轻得多,在建筑工程中具有优秀的承载能力,稳定性也由于其他材料,因此,在我国的建筑行业中越来越受到重视。目前我国经济发展越来越快,建筑工程的数量也不断增加,在此背景下,钢结构的建设已经成为了必不可少的环节。在对其进行大范围的应用和推广之前,需要对钢结构从多角度进行分析,从而设计出更加稳定完善的钢结构建筑。

我国建筑钢结构设计现状

回顾过去房屋建筑施工,最常见的支撑结构就是钢筋混凝土结构,而随着时代的发展和社会的进步,钢板和型钢组成的钢结构成为了建筑中应用的新型结构,其和过去应用呢钢筋混凝土相比顯然具有更加优异的性能,无论是在抗震能力上还是在安全性能上都有着不错的表现。另外,建筑钢结构能够形成流水线生产,大大的节省了施工时间,也缩减了现场施工人员的工作量,建筑钢结构的二次利用也使得工程建设的总投资得以缩小,同时也保护了环境,真正的符合建设环境友好型社会的发展目标。在这种情况下,现阶段很多国家和地区的建筑工程中都选择了利用钢结构作为支撑结构。以此为基础,中国建筑行业的从业者们也逐渐的意识到了建筑钢结构的优势所在,纷纷对钢结构进行了探索和研究,确实取得了不错的研究成果。但是,我们依然要承认的是,因为我国的建筑钢结构设计发展的时间还比较短,很多的发展成果还不尽如人意,并且市场接受度也不高,特别是和一些欧美国家进行比对更是有着十分明显的不足之处。而这些设计上的不足之处,在实际的应用中就会带来比较严重的安全风险,在特定情况下甚至可能对工作人员的生命安全造成威胁,带来不堪设想的建筑事故。因此,想要尽快的增强我们国家的建筑钢结构设计质量,就必须要投入更多的资金和精力进行研究。

钢结构的优点

其一,钢结构具有强度高、自重轻的特征。与过去应用的钢筋混凝土材料相比,钢结构显然具有更高的强度以及弹性系数,所以说在提供相同承载力的情况下钢结构的重量会比较小。在实际的应用中我们发现,如果跨度和荷载相等的情况下,钢结构支架的质量大约是钢筋混凝土结构的27%左右,假如利用新型的冷弯薄壁型钢屋架其质量更是能够缩减到同等承载力的钢筋混凝土结构的约10%。第二,钢结构显然具有更加均匀的材质。钢结构的制造主要是经由现代化的工厂生产,内部的组织结构十分均匀,基本上性能稳定,可以说不超出其承载力极限的情况下可以看做是理想弹性工作状态,计算承载力的时候可以以标准力学计算方法进行计算,最终得出的结果与实际情况完全一致。第三,塑性、韧性好的优点。钢结构作为金属材料,显然拥有比钢筋混凝土结构更高的可塑性,通常来说基本上不会出现突破性的损坏,即使出现损坏也是会先出现变形。同时,钢结构具有更高的韧性,在应用的过程中能够承受更高的动力荷载,在发生地震性能的时候拥有更高的抗震性能,应用钢结构的建筑安全性有保证。最后,钢结构还具有工业化程度高的优势。我们常说的钢结构就是不同种类的型材进行加工得出的构件,能够直接进行安装。通常的钢构件都能够在金属结构厂家利用高度机械化的设备生产,所需的时间比较短。一些特殊的屋面结构只需要在工地周边进行安装和制作就能够完成制作,其需要的安装时间非常短。

钢结构稳定设计的原则

第一,现阶段建筑钢结构的设计一般都是平面体系为基础进行的,无论是桁架和框架都是这样,想要确保平面结构的稳定性不出问题就需要以结构整体布置作为切入点,也就是说要设计出专门的构件。第二,必须要保证计算简图和计算方法的简图一致,这一点显然是极其重要的。现阶段在建筑钢结构设计中如果碰到多层框架结构,往往都会放弃框架稳定分析,选择框架柱的稳定性计算。利用这种设计方案的过程中,计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数,而后通过框架稳定性结构进行分析,最终才能保证柱稳定计算与框架稳定计算等同。第三,设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合,使二者有一致性。进行结构计算的时候需要与构造设计相同,这是结构设计中最重要的一个原则,关系到钢结构的稳定性和使用性能。在进行要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接的情况下,需要让它同时拥有硬度和弹性,尽可能的缩减桁架节点的偏心,通常来说这是在进行钢结构设计的时候必须要遵循的原则。然而在某些特殊情况下,如果考虑到稳定性能的话在构造设计的时候需要选择一些不符合强度标准的处理方法。

结语

从现阶段中国的建筑行业发展态势来看,钢筋混凝土结构的稳定性和应用性能正在逐渐的被后来者所取代,各种各样的新型材料和新型结构正在不断的冲击着钢筋混凝土结构的传统地位,而建筑钢结构就是其中最突出的一种。为了不断的推动钢结构在建筑事业中的应用、为了给中国建筑行业带来新的发展动力,我们在今后的工作中必须要不断的对钢结构设计进行探索。

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