大跨度建筑钢结构设计探究

大跨度建筑钢结构设计探究

关键词:大跨度;建筑钢结构;设计;措施

引言:大跨度建筑钢结构在施工速度、整体质量、结构的稳固性方面具有非常明显的优势,也是未来我国建筑行业发展的主要趋势,大跨度建筑钢结构设计是重中之重,任何一个环节发生细微差错,都会造成严重后果,因此,本文基于理论实践,对大跨度建筑钢结构设计做了如下探究。

1、大跨度建筑钢结构的种类

根据结构体系的不同,大跨度钢结构的种类可以分为以下几种:

第一种,网架式钢结构建筑。此种钢结构建筑具有很强工业化,且自重轻,稳定性强等特点,因此被广泛应用在展览馆、体育馆建筑工程中施工建设中。

第二种,金属拱壳结构,此种结构既能有效发挥钢材的全部性能,而且自重非常轻,采用了压型钢板建筑而成,集传力、承载力、保温、防水等为一体,深受广大设计者喜爱。

第三种,悬索结构,此种结构主要以拉索为承载结构,拉锁可以根据建筑工程的实际情况,组成不同的形式,悬挂在支撑结构上,具有外形美观,且可以有效节约钢材的使用量,通常应用在大跨度公共建筑施工建设中。

2、目前大跨度建筑钢结构设计中存在的问题

大跨度建筑钢结构设计大跨度建筑钢结构工程建设的主要环节,在现代建筑领域占据重要地位,近年来,人们对钢结构设计质量和效果提出了更高的要求,在具体设计过程中还存在很大问题亟待解决,在一定程度上制约了我国大跨度钢结构事业持续稳定的发展,主要体现在以下几个方面:

第一,针对30m以上的大跨度建筑钢结构在设计过程中,要充分重视设计的策略,但很多设计工程师,为节约设计时间,仍然采用比较传统的设计方式,不但增加了施工成本,而且不利于大跨度建筑结构整体性能和稳定性的提升。

第二,钢结构和钢筋混凝土结构相比,防火性能比较差,一旦发生火灾,则会产生较高的温度,钢结构会发生不同程度是变性,甚至坍塌,造成难以挽回的损失。虽然很多设计师心中都明确这一点,但部分设计人员仍然没有充分考虑防火涂料的选择,为后期运行埋下了严重的安全隐患。

第三,在考虑大跨度建筑钢结构,受力情况时,并没有对横截面积、平截面的受力进行全方位计算机,在设计时缺乏真实有效的数据信息,大大降低大跨度建筑钢结构设计的效果和质量。

3、提升大跨度建筑钢结构设计质量的措施

3.1提高荷载计算的精确性

大跨度建筑钢结构的荷载可为永久荷载、可变荷载、偶然荷载三种,计算荷载是大跨度建筑钢结构设计的主要环节,只有保证荷载计算的精确性,才能最大限度上保证建筑工程整体结构的稳定性。永久荷载指的建筑结构和材料的自重,在设计中,永久荷载的计算主要通过验算和公式和计算机软件进行计算,在具体计算过程中,要对一些问题进行充分考虑,比如:如果建筑结构中存在擦体系,则在自重计算过程中,要对擦条的自重进行计算,需要在实际统计和计算的结果上进行计算。

可变荷载包括以下几种,表面活荷载,根据水平投影面来进行确定,通常情况下屋面的平均荷载为0.5kN/m2来表示,但具体施工时,需要根据实际情况来进行计算【1】;雪荷载,常见的雪荷载比较本雪压要小很多,主要原因是大跨度建筑钢结构屋顶的坡度比较大,而雪在下落时在风的作用下会被吹落,虽然受热后会发生融化,但如果没有及时融化就会形成积雪,此时雪荷载就会明显增加,在设计时需要综合考虑,才能防止安全隐患的发生;风荷载,风荷载主要有静力和动力两种,在计算时要在静力学的基础上进行全方位计算,确保风荷载计算准确性。

偶然荷载,在大跨度建筑钢结构中,偶然荷载主要由地震产生,当地面产生振动时,会产生一种惯性作用,会对钢结构的稳定性造成严重影响。

3.2提高钢结构的设计精度

钢材具有均匀一致的特性,且具有一定的弹性,可用通用公式进行计算,因此,在进行钢结构设计中,模型的设计要和实际施工部件的连接具有很强的契合度,在设计中应用到的公式比较少,而且计算也比较简单,可大幅度提升钢结构的设计精度,为施工方提供更加真实有效的指导,在具体中,秉着严谨认真的态度,才能有效提升设计的精度,保证建筑钢结构的安全性和稳定性【2】。

3.3提升图纸设计质量

大量工程实例表明,高质量的图纸设计,既能有效提升设计质量,而且还能确保各项工作顺利开展。图纸设计质量直接决定建筑钢结构的整体质量,在具体设计中,要尽量保证图纸设计的详细性,虽然会增加设计人员的工作量和设计难度,但可以为施工方提供更加有利施工条件,消除施工中存在的安全隐患,同时还要积极引进相应高水平和高素质的专业设计人员,组建高水平设计团队,才能在保证建筑钢结构稳定性的基础,降低施工成本,创造更大的经济效益。

3.4合理控制钢结构的刚度

首先,在钢结构设计中,设计人员要对钢结构材料进行预设,选择具有国家或者省级生产经营许可证钢材生产厂家作为材料供应商,以保证材料的质量,把施工意外降到最低;然后,在大跨度建筑钢结构设计过程中,要对钢结构进行全方位考量,以保证钢结构稳定性;最后,钢材抗腐蚀性比较差,在施工中可能发生不同程度的腐蚀,降低整体结构的稳定性,所以,要做好相应的除锈和防绣处理,逐步提升钢筋抗腐蚀性,保证钢结构建筑工程的整体质量【3】。

3.5有效设计复杂节点

复杂节点的有效设计是整个大跨度建筑钢结构的重中之重,如果控制不当,则会对工程的受力情况、稳定性等方面产生不良影响,因此,在复杂节点设计中,必须按照国家规定的规范和标准进行设计,设计完成后还要进行对比分析,发现问题及时处理,以满足实际需求,在保证钢结构施工有效性的基础上,提高施工的效率和质量。

4、结束语

综上所述,本文结合理论实践,深入探究了大跨度建筑钢结构设计,探究结果表明,大跨度建筑钢结构在自重、结构稳定性、施工效率等方面皆有明显优势,只有确保大跨度钢结构设计的合理性和有效性,才能最大限度上保证施工建设的质量。

参考文献:

[1]许予辉,张鹏飞.大跨度建筑钢结构设计研究[J].工程技术:引文版,2016(10):00175-00175.

[2]丁丁.大跨度建筑钢结构设计研究[J].建筑工程技术与设计,2016(33).

[3]马驹,郭仁杰.大跨度建筑钢结构设计的一些研究[J].科技与企业,2014(13).

[4]姜春宝.高層建筑钢结构设计中应注意的问题分析[J].科学中国人,2015(6Z):247.

[5]王冰兄.大跨度房屋钢结构设计浅析[J].科技创新导报,2012(9):53.

[6]胡幸生,费久猴.低肋大跨度板计算方法的对比研究[J].城市建筑,2015,03(1)

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