浅议建筑钢结构的稳定性设计

来源 :中国房地产业·上旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songxinda
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  [摘要]进入二十一世纪,我国的建筑施工领域迎来了全面发展的新时期,在经过不断的技术革新和材料革新之后,目前建筑工程项目中普遍采用钢结构设计。这类设计最大的优势为坚固结实,价格低廉,施工简单;同时受到钢材自身的物理和化学性质的制约,导致钢结构的稳定性极不可靠。本文对建筑钢结构的稳定性进行了深入的分析,通过对钢结构稳定性设计的研究,希望在节约建筑成本的前提下,提高建筑钢结构施工的工作效率以及结构的使用与耐久性。
  [关键词]建筑钢结构;稳定性;设计
  1、钢结构稳定性设计分析
  钢结构的稳定性设计需要从以下几个方面进行逐一落实。首先,应当遵循国家的相关施工建设文件中的条款和要求。其次,还要结合具体的施工项目的施工要求,以及施工场所相对应的水文地理条件、施工条件、环境条件等,最后,结合以上两个方面进行设计思路的综合汇总,最终确定出最科学合理的施工建设档案。
  2、钢结构设计失稳影响因素
  2.1结构设计缺乏深度
  我国建筑设计相关法令中虽然对建筑设计人员进行了严格的界定:建筑设计人员必须为有专业资格的相关经验。但由于现阶段我国大多数设计单位设计能力不足,设计水平远远不足,同时,由于大部分单位的建筑钢结构设计人员都是刚刚毕业的应届毕业生,这些设计人员在设计过程中由于缺乏相关的实际工程建设经验,同时单纯的死学书本中的知识,并没有对相关理论知识有一个很好的掌握,书本无法与实际相结合,导致最终的建筑钢结构设计深度不足,也往往不会深入考虑建筑钢结构与设计稳定性以及安全性相关问题,这些种种的原因显然导致他们的设计水平无法达到建筑设计应有的标准,同时,显而易见的我们可以发现这些设计单位虽然即使可以设计出建筑钢结构,但是其设计水平是远远达不到相应的设计标准的。
  2.2剪力调整不均匀
  我国的高层建筑结构越来越复杂。尤其是采用了不对称设计的建筑中含有大量的斜柱结构。相比于传统的垂直结构,斜柱结构倾角十分明显,这就需要建筑结构具有更大的剪力。目前的国内建筑设计人员在对钢结构进行设计工作时,通常会将垂直构件简化为柱子,將斜柱简化为斜杆。虽然在一般情况下,这种做法不会对建筑的整体稳定性造成太大影响,但是茌对框架柱剪力进行调整的过程中则会影响到建筑的稳定性。由于建筑物中的斜柱主要起到横向支撑的作用,但也需要一定程度的竖直荷载作为坚向支撑,所以这一部分荷载就会对剪力的计算造成较大的影响。由此可见,设计人员在对剪力进行调整时一定要充分考虑到竖直方向荷载的影响。依照建筑区域的具体环境,合理调整建筑物的剪力,充分发挥钢结构的稳定性。
  2.3强柱弱梁的设计
  根据国家相关规范及标准的要求,在对建筑钢结构的弱梁进行设计时,需要对其进行弹塑性的分析以及重点计算,因为,在设计过程中应该对钢结构建筑的柱以及梁之间的整体性进行综合考虑。通过长期的研究,人们发现合理而安全的钢结构设计,需要满足茌面临无论是强震或是建筑构件承受水平荷载较大的情况下时,建筑钢结构中的塑性铰通常情况下是出现在梁上而非出现在建筑钢结构柱子上,这样的塑性铰可以有效保证钢结构的整体性不至于瞬间被破坏,使得整个建筑的结构具有较强的整体抗压性,并且更加较为容易的使建筑恢复到初始的形态,对建筑整体有一个较好的保护性,但是现行设计往往对这一点进行了普遍性的忽略,使得建筑钢结构在后期使用上长期失稳,尤其在抵抗外力作用下时这一点更为明显,因而,在后期的建筑钢结构设计中应该对强柱弱梁的设计加以注意。
  3、保证钢结构稳定性的设计
  3.1借鉴多种成熟设计经验
  目前,由于技术的发展,现阶段的计算机技术也已成为一门较为成熟的技术,因而,在现阶段的建筑钢结构设计中的建筑钢结构以及建筑平面内的强度还有其建筑整体的稳定性计算,可以通过计算机技术的方法来进行有效的设计与计算分析。通过计算机的方法不仅在一方面大大缩短了设计者的设计周期,提高了工程的设计效率,另一方面,通过计算机对建筑钢结构进行模拟计算,也大大减少了由于人为计算而产生的计算方面的失误,从根本上提高了设计的准确度,进一步确保了建筑钢结构的整体设计的合理与准确性。
  3.2完善节点设计
  钢结构设计中的重点内容之一就是节点设计,其从传力特点出发可分为半刚接、绞接和刚接等,连接方式的不同对结构的影响也有所不同。通常节点设计包括以下几点:①栓接:对于高层建筑中的钢结构而言,多将19.0s强度等级的高强螺栓作为结构连接传力螺栓,并且螺栓基本选用扭剪类型,其中连接型则使用摩擦类型。②焊接:由于焊接的焊缝尺寸及形式具有严格规定,因此茌实际焊接中遵守这些规定,保证焊接的科学与准确。③连接板:适当加厚4mm的梁腹板,然后验算抗剪净截面。④梁腹板:验算栓孔位置的腹板抗剪净截面,并有效连接高强承压型螺栓,然后验算局部孔壁的承压能力。
  3.3加强静力分析和动力分析
  (1)静力法
  静力法指得是静力平衡方法,主要分析在钢结构发生微小形变之后的受力情况,结合相关力学数值建立不平衡微分方程,最终得出临界荷载。
  (2)动力法
  当结构体系已经处于平衡状态时,对结构整体施加任何微小的干扰都会使结构整体发生振动,在这种情况下任何振动的加速以及结构的变形都会影响到整体结构的荷载。当荷载值处于最低荷载极限之下时,则变形的方向会与加速度相反。所以,当除去干扰后,所有的运动都会停止,使整体结构达到平衡状态。临界状态的荷载主要为钢结构的屈曲荷载,获得屈曲荷载的前提是振动频率为零。
  结语:
  近年来随着世界经济的快速发展,我国的经济水平也随之快速提升。随着经济的发展我国各行各业随之不断的建设,尤其是我国的建筑行业也在不断前进,而建筑钢结构由于其优越性使得其在建筑行业中被大量的应用,但是随着建筑钢结构的不断应用,人们发现建筑钢结构的稳定性在应用时对建筑钢结构的应用起着至关重要的作用。
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