对钢结构设计中的问题分析.doc

对钢结构设计中的问题分析 摘要：本文将对于钢结构的优点和在钢结构设计中应当注意的问题展开探讨，希望有一定的参考作用。 关键词：钢结构；优点；结构设计；问题 一、钢结构的优点 1、钢结构强度高、自重轻 钢比混凝土、砌体和木材的强度和弹性模量要高出很多倍，因此，钢结构的自重常较轻。例如在跨度和荷载都相同时，普通钢屋架的质量只有钢筋混凝土屋架的1/41/3，若采用冷弯薄壁型钢屋架，只有约1/10，轻得更多。由于自重小、刚度大，钢结构特别适宜于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。由于质量轻，钢结构也便于运输和吊装，且可减轻下部结构和基础的负担，降低造价。 2、钢结构材质均匀 钢材由现代化工厂冶炼和轧制，其内部组织均匀，非常接近于各项性体。且在一定的应力范围内，属于理想弹性工作，符合工程力学所采用的基本假定。因此可根据力学理论对钢结构进行计算，且计算结果准确可靠。 3、钢结构的塑性、韧性好 钢材具有良好的塑性，钢结构在一般情况下，不会发生突发性破坏，而是事先有较大的变形。此外钢材还具有良好的韧性，能很好的承受动力荷载和地震作用。这些都为钢结构的安全应用提供了可靠保证。 4、钢结构制造简便，施工周期短 钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安装简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。 5、空间利用具有高效性 通常情况下，在建筑施工中，建筑商会选择很多的施工材料来满足整个建筑结构的实际需要，这就导致占用了建筑的可用空间；而如果不占用空间，实现建筑结构的合理有序规划，就不得不选用很厚的楼板，但这样就使得建筑的美观性大大降低，这二者长期以来都存在着矛盾。而钢材结构由于其本身的强度较?结构较稳定，能够在施工的过程中实现施工空间的合理布局，解决了这一重要问题，从而实现了建筑空间利用的合理性和高效性，这种建筑施工效果是钢筋混凝土等材料无法实现的。 6、钢结构的密闭性好 焊接的钢结构可以做到完全密闭，因此适宜于建造要求气密性和水密性好的气灌、油缸、管道和高压容器等。 二、钢结构设计中应注意的问题 1、选择合适的基础类型 钢结构在进行结构设计时，需要首先考虑的应该是安全因素。而安全最起点的因素就是基础类型的选择。地基基础是建筑工程的根基，也是建筑中最重要的组成部分，是建筑安全的保障。如果建筑没有坚实的地基，即使再好再美的上部结构，再先进的建筑方法，也只能打造一个空架，影响建筑安全。 合理选择结构设计方案在高层建筑工程钢结构设计中显得尤为重要。一般高层建筑基础类型的选择较复杂，甚至比上部结构的选型更难，由于高层建筑地基的影响因素诸多，因此要慎重选择。高层建筑的基础类型应根据地基的性质、载荷特性、结构类型及施工条件等综合因素加以考虑。有些高层建筑由于埋置深度的要求，还需要设置地下室，而地基的合理选型，也会对地下室设计的实用性、经济性等产生影响。因此在高层建筑的基础选型过程中，应制定多个方案以便选择最经济、安全的类型。 2、选取合理结构形式 目前，我国高层建筑的结构优化设计大幅落后于理论的发展。虽然现在计算机技术能够帮助结构设计人员进行一些常规的计算，大大增加了结构设计的效率和精确度，但是，由于建筑工程结构面临的约束条件很多，高层建筑的结构设计优化依然很难。很多结构设计人员认为设计只要符合建筑规范，计算精确即可，但在现实中，设计方案却经常因工程施工的具体情况而做出调整和改动。目前，现有的两种结构形式各有利弊，在选用中必须考虑建筑所处的具体地理环境，同时也要兼顾建筑的用途。 目前来看，我国的钢结构制造能力处于提升过程中，虽然钢结构技术在西方已经比较成熟，但是也不能迷信，尤其是在防火上，采用钢结构的高层建筑必须充分考虑到火灾的影响。应该妥善的对钢筋混凝土结构、钢结构等形式加以有机结合，确定最优的解决方案。 3、注重构件设计 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。 三、结束语 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。在建筑施工材料中，钢结构的应用优点非常多，而且，在施工中能够更好的体现可持续发展战略，能够更好的对资源进行保护，因此，为技术方面要进行更好的提高，这样能够更好的为建筑施工做出贡献。设计时要注重外表的独特性与建筑结构的稳定性和安全性相一致，以保证人们的居住安全，促进建筑行业的持续良好发展。 参考文献： 1王多祥，靳同良.钢结构设计中稳定性分析探讨J.甘肃冶金，2014，03：142-144. 2宋如岩.浅谈