■范佛林 ■尋烏縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設局,江西 尋烏 342200
現(xiàn)代鋼結構建筑是以鋼結構為骨架,配合多種復合材料拼裝而成,所有的材料能夠進行批量化、系列化、標準化生產(chǎn),并且具有環(huán)保、功能眾多、成本低等優(yōu)點,逐漸的取代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土建筑結構,已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的一個標志,并且在一定程度上,鋼結構建筑的水平代表了一個國家的建筑水平,由此可見鋼結構建筑的重要性。因此,文章針對現(xiàn)代鋼結構建筑設計要點的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
(1)建材可循環(huán)使用。雖然我國地大物博,但是人均資源、能源非常短缺,鋼結構建筑的建材可以循環(huán)使用,有利于環(huán)保需求以及可持續(xù)發(fā)展。鋼結構建筑與傳統(tǒng)混凝土建筑相比,不僅具有客觀的循環(huán)再利用價值,還具有更高的能效以及更高的強度,同時在施工的過程中不需要進行建模,這對于推動建筑行業(yè)的環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。
(2)滿足超跨度、超高度的標準要求。鋼材與各向同性的均質體非常接近,并且具有較高的彈性和強度,其密度小于同等強度的木材、混凝土、磚石等傳統(tǒng)材料,在相同受力條件下,由于鋼結構自重相對較小,因此能夠滿足高度、跨度比較高的結構要求,并且鋼結構具有更加豐富、靈活、多變的結構形體,更好的滿足不同建筑結構的實際需求。
(3)實現(xiàn)建筑的功能化與一體化。建筑結構是現(xiàn)代鋼結構建筑必不可好的重要環(huán)節(jié),無論是結構的構件、形體,還是節(jié)點等,在一定程度上影響甚至是決定建筑的形象、質量好壞。因此,在進行鋼結構建筑結構設計時,應該盡可能的實現(xiàn)建筑的功能化與一體化,進而建造藝術性和技術性融為一體的現(xiàn)代鋼結構建筑。
(4)建設成本低,工程化程度高?,F(xiàn)代鋼結構建筑具有統(tǒng)一標準、模數(shù)協(xié)調等特點,提高了建筑的工程化程度,實現(xiàn)現(xiàn)代建筑行業(yè)的規(guī)?;?、工業(yè)化發(fā)展。同時,鋼結構采用一體化加工和安裝工藝,能夠有效的降低施工成本,為施工企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。
(1)鋼結構建筑的建筑構思分析。現(xiàn)代鋼結構建筑的建筑構思,應該重點考慮技術的可行性與可操作性,鋼結構建筑設計應該盡可能的實現(xiàn)結構構思與建筑構思的有機結合?,F(xiàn)代鋼結構住宅的構思一方面體現(xiàn)了鋼材的靈活使用,另一方面體現(xiàn)了傳統(tǒng)意義的建筑構思。因此,現(xiàn)代鋼結構建筑設計師必須與機械工程師、設備工程師、結構工程師等進行溝通,通過多方的協(xié)調配合,保證鋼結構建筑構思在特定的條件下能夠順利、有序的實施。建筑設計師應該深入的了解各種材料的特性、材料創(chuàng)造的結構形式以及相應的技術等,這樣才能夠保證建筑構思的可行性,同時根據(jù)自身的構思相結合,保證鋼結構建筑的創(chuàng)造性獨特性與個性,同時保證建筑結構設計方案的可實施性。
(2)鋼結構建筑節(jié)點設計要點分析。鋼結構建筑結構體系與傳統(tǒng)建筑結構體系最大的區(qū)別在于節(jié)點設計,鋼結構建筑節(jié)點設計直接關系到建筑設計的成敗。鋼結構建筑的許多節(jié)點都是露明的,露明的節(jié)點與中國傳統(tǒng)木結構建筑的榫卯結構相似。通過對鋼結構建筑的節(jié)點進行合理的設計,能夠顯示鋼結構建筑特有的結構美感。為了滿足鋼結構建筑的防火需求,一些設計時在進行節(jié)點設計時輔以一定的防火設計,例如用防火板材封閉節(jié)點或者涂抹防火涂料等,防火板材將鋼結構特有的節(jié)點封閉起來,會影響鋼結構節(jié)點結構美的體現(xiàn),涂抹防火涂料既能夠體現(xiàn)鋼結構節(jié)點的美感,又能夠起到防火的作用,并且還能夠保持鋼格連接節(jié)點的特點,應該進一步的推廣和應用。
(3)預估截面設計要點分析。鋼結構布置完成之后,應該對截面進行預先估算,主要根據(jù)是梁柱斷面狀況以及梁柱的大小,根據(jù)截面進行仔細的設計。首先,鋼結構的梁通常采用H 型鋼、軋鋼、槽鋼的截面,通過分析支座與荷載,截面的大小介于跨度的2-5%之間;其次,鋼結構的柱截面應該按照長細比進行預估,通常狀況下,其范圍應該控制在50-150 單位之間,在初步選值時應該將其控制在100 單位左右,柱截面的大小應該根據(jù)受力狀況確定,選擇合適的軋鋼或者槽鋼;再者,輕型鋼結構與普通鋼結構設計之間存在很大的差別,為了保證每一個構件能夠充分的發(fā)揮性能,應該根據(jù)具體狀況設計輕型鋼結構,同時利用高科技作業(yè),保持強弱軸方向的正確性,以此降低鋼結構的受力和變形。
(4)地基結構設計要點分析。地基結構設計時鋼結構建筑結構設計的重點,鋼結構過程中應該注意以下要點:在進行地基結構設計之前,應該對施工現(xiàn)場的水文地質條件、分布狀況、荷載大小、建筑物體型等狀況進行調查,并根據(jù)施工現(xiàn)場的實際狀況,設計基礎形式;在進行框架結構設計時,為了增加基礎結構的整體性,應該采用交叉梁條地基結構。
(5)網(wǎng)架結構設計要點分析。鋼結構建筑經(jīng)常遇到網(wǎng)架結構,建筑設計師需要將下部結構與網(wǎng)架結構分開計算和分開設計。首先,假設網(wǎng)架支座剛度無限大,支座剛度相同,然后計算支座反力,然后再傳遞至下部結構。通常狀況下,下部結構為梁、柱等,不僅剛度大,而且差別相對較大,和計算建設剛度無限大相違背,計算的網(wǎng)架內力、支座反力與實際狀況存在很大的差異,因為網(wǎng)架內力與反力分配和剛度大小存在密切的關系,網(wǎng)架與下部結構分開計算,導致結果存在較大的誤差。但是,在現(xiàn)實應用的過程中并沒有出現(xiàn)工程事故,原因是鋼網(wǎng)架結構為高次超靜定空間結構,并且鋼材具有良好的彈塑性,不會導致桿件破壞或者斷裂,不至于出現(xiàn)工程事故。
(6)鋼材焊接要點。鋼材焊接施工是鋼結構的重點,如果焊接施工出現(xiàn)問題,將會影響鋼結構施工質量。因此,在進行鋼材焊接施工時,應該將焊接部位徹底清理干凈,按照焊接施工相關規(guī)定保管和存放鋼材,高度重視氣孔部位施工,避免在焊接施工的過程中出現(xiàn)裂縫。
(7)鋼結構構件設計要點。鋼結構構件設計要點主要包括以下幾個方面:首先,做好材料選購工作,需要創(chuàng)建一套健全的材料采購監(jiān)督體系,以此保證設計材料的質量;其次,為了防止在施工的過程中出現(xiàn)技術問題、質量問題,應該選聘綜合素質高的技術人員和施工人員,并加強對設計人員和施工人員的培訓和再教育,為鋼結構構件施工質量奠定可靠的技術保障。
總而言之,現(xiàn)代鋼結構設計是一個復雜的系統(tǒng)工程,在設計的過程中應該嚴格控制各個設計要點,并不斷的改進和創(chuàng)新設計方法,提高設計水平和效率。同時,鋼結構建筑設計師應該在實踐的過程中不斷的探索和積累經(jīng)驗,以此保證鋼結構建筑設計的科學化、規(guī)范化以及標準化,實現(xiàn)現(xiàn)代鋼結構建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。
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