鋼結(jié)構(gòu)建筑設計相關論文范文
鋼結(jié)構(gòu)建筑設計相關論文范文
鋼結(jié)構(gòu)建筑是現(xiàn)代建筑中的重要組成部分,它的產(chǎn)生與發(fā)展已經(jīng)歷了一段200余年的歷史,其技術理論、配套體系也日臻成熟與完善。下面是學習啦小編為大家整理的鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 ，供大家參考。
鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 范文一：鋼結(jié)構(gòu)建筑淺析
[摘要]本文簡要的闡述了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及建筑特點并討論了目前鋼結(jié)構(gòu)設計主要面臨的問題及解決措施。
[關鍵詞]鋼結(jié)構(gòu);鋼結(jié)構(gòu)特點;鋼結(jié)構(gòu)設計;構(gòu)造材料
鋼結(jié)構(gòu)是比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)，隨著社會的進步，一些有著特殊要求的鋼結(jié)構(gòu)應運而生，如：跨度較大的結(jié)構(gòu)、荷載較大的結(jié)構(gòu)、在地震多發(fā)區(qū)的房屋結(jié)構(gòu)等，更是推動了鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。
一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷史
鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與國家的鋼鐵冶煉技術有著密切的關系。早在公元前200多年(秦始皇時代)，我國就用鐵建造橋墩，隨之建造鐵鏈懸橋，如400多年前(明代)云南的沅江橋等。
18世紀歐洲工業(yè)革命以后，由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在歐洲各國的應用逐漸增多，我國由于受封建主義的束縛，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢。
1949年新中國成立以后，鋼結(jié)構(gòu)得到了空前的發(fā)展，建造了大量的鋼結(jié)構(gòu)工程，如1961年建成的北京工人體育館;1967年建成的我國第一座大跨度平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——北京首都體育館屋蓋結(jié)構(gòu)。近些年隨著社會的進步也建造了不少超高層建筑，如高420.5m的上海浦東金茂大廈，深圳地王大廈、廣州新電視塔、天津津塔等，同時鋼材生產(chǎn)的新技術、新產(chǎn)品也日益增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時代氣息，實際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景。
二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑優(yōu)點
1、重量輕、強度高：
鋼材的容重大，強度卻很高。建筑材料中鋼材容重與屈服點的比值最小，例如，在相同的荷載條件下，鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果采用薄壁型鋼屋架則更輕，只有1/10。因此，鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能承受更大的荷載，跨越更大的跨度。
2、材質(zhì)均勻，有良好的塑性和韌性：
與鋼筋混凝土和木材相比，鋼材的內(nèi)部組織均勻，可視為各向同性材料，鋼材的彈性模量大(E=2.06X105N/mm2)，具有良好的塑性和韌性。這些物理力學性能，最符合目前所采用的計算方法和結(jié)構(gòu)分析中的基本假定，所以鋼結(jié)構(gòu)的實際受力情況與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果最接近，在使用中最安全可靠。
3、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高、施工速度快：
鋼結(jié)構(gòu)由各種型材和鋼板組成，制作簡便，精確度高，能批量生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的工廠制作、工地安裝的施工方法，可縮短施工周期，降低造價，提高經(jīng)濟效益。鋼結(jié)構(gòu)的工地拼裝常用螺栓連接，不僅施工快速，對已建成的鋼結(jié)構(gòu)也易于拆卸、加固或改建。
4、鋼結(jié)構(gòu)的密封性好：
鋼材組織致密，采用焊接連接可做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、煤氣罐、輸送管道等板殼結(jié)構(gòu)，最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
三、鋼結(jié)構(gòu)設計的思想和技術措施
鋼結(jié)構(gòu)的設計應該重視，貫徹鋼結(jié)構(gòu)的設計思想，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量，因此鋼結(jié)構(gòu)設計應在以下設計思想的基礎上進行：
1、鋼結(jié)構(gòu)在運輸、安裝和使用過程中必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)安全可靠;
2、應該從工程實際情況出發(fā)，合理選用材料、結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施，應符合建筑物的使用要求，具有良好的耐久性;
3、盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量;
4、盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日;
5、可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學要求。
鋼結(jié)構(gòu)應因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。上述措施應結(jié)合具體條件進行方案比較，采用技術經(jīng)濟指標都好的方案。此外，還要總結(jié)、創(chuàng)造和推廣先進的制造工藝和安裝技術，注意施工的可行性。
四、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中建筑設計所面臨的問題
1、鋼結(jié)構(gòu)中建筑設計的防火問題：
鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，當建筑采用無防火保護措施的鋼結(jié)構(gòu)時，一旦發(fā)生火災，很容易使建筑損壞，比如美國世貿(mào)中心大樓外墻是排列很密的鋼柱，外包銀色鋁板，在美國911事件中兩個塔樓分別受飛機撞擊后所產(chǎn)生的大火使鋼材軟化，最終導致大樓倒塌。鋼結(jié)構(gòu)建筑需考慮更多的防火因素，以下為兩種常用構(gòu)造防火措施：一是采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(混合結(jié)構(gòu));二是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆。
2、鋼結(jié)構(gòu)中建筑設計的防腐問題：
鋼材如果長時間暴露在室外，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響,因此防腐問題也是鋼結(jié)構(gòu)設計需要解決的常見問題。目前的做法主要是采用新型防腐和構(gòu)造材料。在設計中設計師對鋼結(jié)構(gòu)建筑都做出特別的要求，比如涂刷防銹、防火涂料等。另外對鋼構(gòu)件施工也有明確的要求，比如構(gòu)件出廠前涂環(huán)氧富新一道;鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后，將其清洗干凈，然后再補刷中間漆，兩道面漆，使總漆膜厚度達到120-150微米。
3、鋼結(jié)構(gòu)中建筑物理問題:
(1)保溫。建筑的保溫措施主要集中在外圍護結(jié)構(gòu)上，而目前有效期解決辦法有兩種：1)研制、優(yōu)化保溫材料的構(gòu)造，提高建筑熱環(huán)境性能。2)防止保溫材料凝結(jié)水，采用外保溫和中間保溫作法。
(2)吸音。在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳等要特別考慮聲音這個因素的設計中，需要綜合考慮材料的使用。目前廣泛地應用于音質(zhì)設計和噪聲控制的解決途徑的非吸聲材料制成某種吸聲結(jié)構(gòu)或使用本身具有吸聲特性的材料。
(3)隔音。噪聲與建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學重要的組成部分。有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、客房等對隔聲、隔振要求非常高的建筑，需要專門的聲學設計。對于旅館、公用建筑、民用住宅等，為滿足人們對安靜的要求，一般使用隔聲性能較好的材料或結(jié)構(gòu)，如砌塊、混凝土墻等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。
五、結(jié)論
鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點使得鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，但鋼結(jié)構(gòu)的缺點也制約著鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的前進步伐，如何經(jīng)濟、有效的解決鋼結(jié)構(gòu)中的不足，將是鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的首要問題。
參考文獻：
[1]王肇民. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設計. 同濟大學出版社，2001
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[3]黃呈偉 孫玉萍 鋼結(jié)構(gòu)基本原理. 重慶大學出版社，2002.
鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 范文二：探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設計
[摘 要]工業(yè)化進程加快的同時推動了住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的快速發(fā)展，本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)設計，主要分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)設計特點，建筑鋼結(jié)構(gòu)設計原則，建筑鋼結(jié)構(gòu)設計問題及對策。
[關鍵詞]建筑 鋼結(jié)構(gòu) 設計
中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2015)25-0125-01
伴隨著科技的快速發(fā)展，在房屋建筑中廣泛使用了新型材料。由于高層建筑與高聳大跨度結(jié)構(gòu)中具有的優(yōu)越性，使其在非居住建筑領域獲得更加廣泛的應用，這同時也成為二十一世紀建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。
一、建筑鋼結(jié)構(gòu)設計特點
1.鋼結(jié)構(gòu)材料具有較高的強度，塑性與韌性要比其他鋼材建筑材料好，例如與木材、磚石作比較，其強度要高出很多。因此，在大跨度和大荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中頻繁使用。鋼材的特點還有良好的塑性與韌性。良好的塑性，在一定的條件下結(jié)構(gòu)不會因為超載而產(chǎn)生斷裂;良好的韌性，結(jié)構(gòu)能夠很好的適應動力荷載。鋼結(jié)構(gòu)具有的延伸性與吸能力還令其抗震性能十分優(yōu)越。另一方面，鋼材具有極高的強度，制作的構(gòu)件截面極小且薄，受到壓力時能夠符合穩(wěn)定的要求，有時無法充分發(fā)揮強度。
2.均勻的材質(zhì)，鋼材內(nèi)部組織十分接近向同性和勻質(zhì)，同時在一定的應力幅度范圍內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)實際的受力狀況比較符合工程力學計算的結(jié)果。在冶煉與軋制過程中鋼材的質(zhì)量能夠獲得十分嚴格的控制，材質(zhì)在極小的范圍內(nèi)波動。
3.鋼結(jié)構(gòu)的制造比較簡便，施工時間比較短。鋼結(jié)構(gòu)需要的材料比較單純并且屬于成材，加工十分簡便，并且利用機械進行操作，因此，通常在專業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)廠將鋼結(jié)構(gòu)制作為構(gòu)件，具有較高的精確度。在工地上拼裝構(gòu)件，可以使用安裝便捷的普通螺栓和強度較高的螺栓，有時候還能夠在地面上進行拼裝及焊接成比較大的單元之后進行吊裝，以便能夠盡量縮短施工時間。除此之外，已經(jīng)建好的鋼結(jié)構(gòu)進行加固和改建也比較容易，采用螺栓對結(jié)構(gòu)進行連接時可以根據(jù)需求實施拆遷。
二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設計原則
鋼結(jié)構(gòu)設計必須具有充足的強度、剛度以及穩(wěn)定性，整體結(jié)構(gòu)達到可靠和安全要求;結(jié)構(gòu)應當滿足建筑使用的要求，具有較好的耐火性;設計結(jié)構(gòu)方案盡量節(jié)省材料，減輕鋼結(jié)構(gòu)自身重量;最好能夠縮短制造與安裝的時間，節(jié)省工作日;鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應當方便維護和運輸;在有可能的條件下，盡可能保證美觀，尤其是外露結(jié)構(gòu)，需要符合建筑美學的要求。按照以上原則，結(jié)合實際情況的各項要求，整體考慮結(jié)構(gòu)具有的經(jīng)濟性、設計特點和施工合理性等。
1.梁柱體系。平面一般利用梁柱普通體系。梁使用熱軋焊接鋼梁，焊接柱為箱型鋼柱，設計整個結(jié)構(gòu)為剛性框架結(jié)構(gòu)，由梁、板和柱承擔豎向荷載?？蚣苤械牧汉椭?、梁和基礎全部按照剛性進行設計連接，現(xiàn)場利用高強螺栓與焊接共同發(fā)揮連接作用。
2.抗剪設計。計算分析表明，在整體水平荷載與地震力發(fā)揮作用下，上述局部結(jié)構(gòu)體系的剛度比較弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力墻，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的沖擊。
3.樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結(jié)構(gòu)計算樓蓋厚度為110mm，在計算結(jié)構(gòu)中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)設計問題及對策
(一)獨立基礎設計荷載取值不恰當
多層鋼筋混凝土框架建筑大部分使用獨立基礎，當主要地基受力層沒有軟弱粘性土層時，沒有達到8層并且高度不會超過25米的民用框架房屋或者多層框架廠房，可以不驗算地基與基礎的抗震承載力。也就是說，在8度之內(nèi)的地震區(qū)域，大部分多層鋼筋混凝土框架房屋可以不實行地基與基礎的抗震能力的檢驗。可是設計這些房屋的基礎時應當考慮風荷載造成的影響。整體計算多層鋼筋混凝土框架房屋時，必須記錄風荷載，不要因為風荷載不發(fā)揮作用就不進行考慮。
(二)基礎結(jié)構(gòu)實施的設計
為了確保構(gòu)件具有的延性，應當在梁內(nèi)配置符合要求的鋼筋。耐火極限是兩小時，預應力筋無粘結(jié)的保護層厚度應超過40mm。當前高層斷肢剪力墻系統(tǒng)出于埋置深度的考慮，通常會設計地下室?；A則會利用樁筏基礎。怎樣對樁實行合理造型，將會對地下室的整體設計產(chǎn)生重要的經(jīng)濟影響。
比如某一建筑工程，上部十九層帶地下室，經(jīng)過詳細勘察，可以選擇25米的預應力管樁，單樁樁長是34米，承載力特征值是900kN。使用25米樁共計290根，使用34米樁共計200根。通過比較樁身分析兩種設計方案，總體樁延米數(shù)量相當，可是需要滿樘布置25米樁，筏板厚度需要1200mm，而34米樁則采用墻下布置，可以將筏板減少到900mm，具有顯著的經(jīng)濟性。因此，應當對基礎選型的設計方案進行比較，才可以確定最終的合理經(jīng)濟方案。
(三)平面結(jié)構(gòu)設計
一般來說，針對高層建筑，除了特殊的設計要求以外，高層建筑物不適合應用不規(guī)則的平面設計，應當盡量要求形狀規(guī)則和簡單，盡量均勻分布的承載力與剛度。對于不同抗震等級的建筑，其平面和突出部位尺寸的數(shù)值都應當在適合的范圍內(nèi)，同時最好不要使用重疊角部的平面圖形。設計抗震結(jié)構(gòu)時，高層建筑物應當盡可能調(diào)整布置結(jié)構(gòu)與平面形狀，防止出現(xiàn)防震縫。當必須設計防震縫時，針對框架結(jié)構(gòu)來講，高度不會超出15米時，縫寬不應當比100mm小，當高度已經(jīng)超過15米時，應按照不同程度的烈度適當增加高度。斷肢剪力墻在高規(guī)中具體是指不超過300mm的截面厚度，各肢截面的厚度與高度比值超過4但是不會超過8的剪力墻。按照實驗獲得的數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗得出的數(shù)據(jù)，在高層建筑中對短肢剪力墻的應用增加了較多的限制，因此，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設計過程中，設計人員需要盡量或者不使用短肢剪力墻。
(四)豎向設計結(jié)構(gòu)
高層建筑物中最為重要的就是豎向結(jié)構(gòu)，他對建筑物整體質(zhì)量造成了直接影響。高層建筑物豎向應當盡量的均勻和規(guī)則，避免產(chǎn)生較大的內(nèi)收和外挑。為了確保中心的穩(wěn)定性，建筑物整體豎向結(jié)構(gòu)應當屬于上小下大的造型，同時逐漸發(fā)生變化。假如豎向結(jié)構(gòu)不垂直或者并不是規(guī)則的上小下達的造型，此時就要單獨外加設計來保證整體建筑物的平衡，維持穩(wěn)定性。建筑物假如屬于豎向內(nèi)收造型，站在抗震角度分析，建筑樓層側(cè)向上的剛度應超過上一樓層的70%。
(五)樓蓋設計結(jié)構(gòu)
高層建筑物中的樓蓋設計，也會對整體建筑物質(zhì)量造成影響。許多公司出于對成本的考慮，一般選擇樓板預制作，這樣就會增加建筑物抗震設計風險。國家明確規(guī)定，當高層建筑物超過50米時，高層建筑物的復雜結(jié)構(gòu)應當使用現(xiàn)澆樓蓋設計，混凝土等級強度不能小于C20。
(六)設計抗震等級
高層建筑物更加應當重視合理設計抗震等級，設計抗震時，建筑混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件應當按照抗震設防分類、強烈程度、結(jié)構(gòu)類別等采取不同的抗震級別，并且應當滿足對應的結(jié)構(gòu)要求。
結(jié)束語
我們能夠看出，我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅正在高速發(fā)展，可是從設計結(jié)構(gòu)到安裝制作等各個環(huán)節(jié)我們與外國建筑水平存在著比較大的距離。作為設計人員應對高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行更深一步的研究，提高我國建筑鋼結(jié)構(gòu)設計水平。
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