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摘 要:建筑施工中,比较常用的施工材料就是钢结构,并且对其稳定性有较高的要求。从建筑设计到施工技术上都要保证钢结构的性能可以最大限度的发挥出来,有很多钢结构施工中只是将重点放在了施工技术上,并没有重视它的稳定性,这是不科学的。本文分析了建筑中钢结构稳定性的特点及其稳定性能等相关问题。
关键词:钢结构;建筑施工;稳定性
钢结构本身就有一定的优点,非常适合用在现代建筑的施工中,它的抗震性能比较好,在发生地震时,它以自重轻的特点能对地震所产生的能量进行消耗,这样就减少了地震对人们带来的危害。相比其他施工材料相比,它施工的工序也相对简单一些,特别适用。
一、钢结构建筑的特点
现在人们对建筑的设计要求比较大,而钢结构正好能满足客户这点需求,能有效的布置功能区间,以往的建筑都是用钢筋混凝土材料做为施工主要材料,这样对建筑的区间划分就有一定的限制,钢结构弥补了这个不足。比如,在建筑中人们希望开间能相对大一点,楼板的厚度会相对增大,说白了就是梁柱截面积有所增大,这就会影响到室内美观,投入的成本也会增大。利用钢结构为主要施工材料就不会这样,它本身的强度就很大,在布置大面积开间的时候,可以利用大空间的柱网方式,能将建筑面积灵活的分割出来,而且连接起来也比较简单,错层结构以及跃层等施工起来都很方便。此外,钢结构还有较小的构件截面,不会占据过多的使用面积,提高了房屋的实际使用率;再加上钢结构比较薄,这也就使墙体面积占据更小的面积,相比混凝土结构来说,差距很大。
钢结构的施工也比较简单,混凝土结构在施工的时候连续性比较强,特别在北方施工的时候会受到天气的影响,影响施工。钢结构在实际的施工中,现场工作量要小很多,也不会占据过多的施工用地,减少了施工带来的环境污染,使施工机械的利用率有所提升。而且,钢结构自有的劲性结构使其具有较大的结构荷载量和施工荷载量,省去了支模和拆模的工序,也节省了施工成本,也缩短了施工周期。在当前的房地业,这种施工技术被应用很广泛。
二、钢结构稳定性能的探讨
(一)稳定性概念
对于钢结构强度来说,这是应力问题,也就是其构件在相对稳定和平衡的状态下能承受住荷载的最大应力,但是其极限强度则是一个屈服点,稳定性也就说是否变形的问题,钢结构构件在承受外部荷载和内部抵抗力之间也存在一个不太稳定的点位,在具体应用的时候需要对这个点位做出有效判断,避免其稳定性遭受破坏。
(二)钢结构的稳定性设计
在具体的钢结构施工中,在保证它稳定性的基础上,还要满足相关的条件才可以。
1.在布置钢结构的时候要从各个部件的整体稳定性上考虑,现在多数的钢结构在设计的时候都是平面体系设计,这就要求在设计的时候要保证其平面不能出现外失稳的情况,要求平面结构的稳定性和结构布置要一样,如果需要的话可以增加一些支撑构件。
2.还可以利用计算方法对设计的平面简图以及结构计算的简图进行分析,要保持这两者的一致性,可以省略掉中层或者多层架构的框架结构稳定性。光计算出框架柱稳定性、稳定的参数等一些简化数据就可以,并保证这些数据的准确性,而且还要保证这些数据都能和假设数据相吻合才可以。
(三)钢结构的设计
首先要确定钢结构体系,从横向结构系统、纵向结构系统两方面来考虑。其中,横向系统要考虑到建筑的刚度要求、使用要求以及结构受力等综合情况,还要选用合适的施工材料等问题。而纵向系统一般要考虑的则是相关的构件,比如车梁或者桁架、压架以及墙梁等,还要依据建筑的美观和使用要求、以及其他各方面的要求去设计。
三、钢结构的施工技术
(一)结构的选型与平面布置
对于一些平面布置较为匀称、规整、凹凸幅度较小的建筑平面,采用钢结构设计较为适宜,而对于质心与形心距离较大、轴线错开较多、容易产生大幅扭转的建筑平面。钢结构建筑设计,其主要针对地震荷载、风荷载作用下的水平位移进行控制,从而需要重点考虑建筑抗侧力结构部分的设计。一般情况下,钢结构建筑设计会将电梯间、楼梯间的墙体设计为抗侧力的主要结构,倘若水平位移控制效果仍然无法达到最低标准,可将建筑各单元间的分户墙体、卫生间与厨房的部分墙体作为抗侧力结构。
(二)确定柱网
常规情况下,柱网的确定是根据平面分割的具体情况,与梁的位置、截面的高度相结合,以及钢梁的隐蔽方法来决定。确定柱网的关键在于外墙位置的柱距,将沿外墙的钢梁与外墙窗上皮的高度关系处理好,柱网也就基本确定了。
(三)结构体系选择
对于六层以下的建筑,可采用框架体系或框架——支撑体系,而高于六层的建筑可采用框架支撑体系或框架——混凝土剪力墙体系。此外,多层房屋通常采用双重体系。框架柱,其主要分为H型钢柱、钢骨砼柱、钢管砼柱三种,其中钢骨、钢管砼柱为组合柱。对于小型高层建筑,相较于H型钢柱,采用组合柱能够节省更多的钢材。与钢支撑相比,剪力墙的延性较低,在发生地震时,延性低则地震力大,延性高的地震力较小,就抗震性能而言,钢支撑优于砼剪力墙。钢框架——砼剪力墙体系属混合结构,迄今为止,对于其抗震性能的研究尚未成熟,没有将其列入抗震规范,在实际应用的过程中,应仔细分析建筑特点,有针对性的做出选择。核芯筒宜用小钢柱加强,由此也利于安装。
(四)确定层高和层数
建筑工程,可选用多种不同的结构形式,而所有结构形式都有其最佳的适用范围及高度。对于一些高层、超高层建筑,钢结构形式有着独特优势,由于高层建筑对于地震设防的要求较高,在条件相同的情况下,相较于钢筋混凝土梁、柱钢结构梁、柱虽然断面较小,但在住宅建筑的屋、室中,梁与柱的存在仍然显得十分尴尬。相比之下,就住宅建筑而言,我们认为钢结构形式应用在多层、中高层建筑工程中的优势较为明显。
(五)变形限值
钢筋混凝土结构、钢结构均可作为建筑的抗侧力结构。当采用钢桁架作为抗侧力结构组成纯钢结构时,根据国家相关规范及规定:在风力的作用下,顶点位移1/500,層间位移1/400;在地震的作用下,顶点位移1/300,层间位移1/250。由此可以看出,倘若采用钢桁架作为建筑的抗侧力结构,将可能引起用钢指标的大幅提升,从而增加工程造价。若是根据1/300的钢结构限值进行抗侧力结构整体刚度的控制,在地震中待钢结构投入使用时,钢筋混凝土剪力墙将遭受结构破坏,此种考虑较为欠缺、不够安全。而若是按1/800的钢筋混凝土剪力墙限值进行抗侧力结构的整体刚度控制时,钢柱、钢梁的截面将随着地震力的加强而大幅增加。
四、结束语
现在很多建筑中都应用了钢结构,而且随着施工技术的提高也是钢结构建筑的质量有了一定保障。在具体的钢结构施工中要对每一项施工环节都做好质量控制,防止有差错影响其稳定性,这样也能使建筑整体结构的综合质量有有所提高。
参考文献:
[1]吴集杰. 浅析钢结构在建筑中的稳定性探讨与施工. 建筑工程技术与设计,2014(16)
[2]秦志平.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析.城市建设理论研究,2015
[3]邹力强.建筑工程中钢结构设计的稳定性探讨.商品与质量,2014
关键词:钢结构;建筑施工;稳定性
钢结构本身就有一定的优点,非常适合用在现代建筑的施工中,它的抗震性能比较好,在发生地震时,它以自重轻的特点能对地震所产生的能量进行消耗,这样就减少了地震对人们带来的危害。相比其他施工材料相比,它施工的工序也相对简单一些,特别适用。
一、钢结构建筑的特点
现在人们对建筑的设计要求比较大,而钢结构正好能满足客户这点需求,能有效的布置功能区间,以往的建筑都是用钢筋混凝土材料做为施工主要材料,这样对建筑的区间划分就有一定的限制,钢结构弥补了这个不足。比如,在建筑中人们希望开间能相对大一点,楼板的厚度会相对增大,说白了就是梁柱截面积有所增大,这就会影响到室内美观,投入的成本也会增大。利用钢结构为主要施工材料就不会这样,它本身的强度就很大,在布置大面积开间的时候,可以利用大空间的柱网方式,能将建筑面积灵活的分割出来,而且连接起来也比较简单,错层结构以及跃层等施工起来都很方便。此外,钢结构还有较小的构件截面,不会占据过多的使用面积,提高了房屋的实际使用率;再加上钢结构比较薄,这也就使墙体面积占据更小的面积,相比混凝土结构来说,差距很大。
钢结构的施工也比较简单,混凝土结构在施工的时候连续性比较强,特别在北方施工的时候会受到天气的影响,影响施工。钢结构在实际的施工中,现场工作量要小很多,也不会占据过多的施工用地,减少了施工带来的环境污染,使施工机械的利用率有所提升。而且,钢结构自有的劲性结构使其具有较大的结构荷载量和施工荷载量,省去了支模和拆模的工序,也节省了施工成本,也缩短了施工周期。在当前的房地业,这种施工技术被应用很广泛。
二、钢结构稳定性能的探讨
(一)稳定性概念
对于钢结构强度来说,这是应力问题,也就是其构件在相对稳定和平衡的状态下能承受住荷载的最大应力,但是其极限强度则是一个屈服点,稳定性也就说是否变形的问题,钢结构构件在承受外部荷载和内部抵抗力之间也存在一个不太稳定的点位,在具体应用的时候需要对这个点位做出有效判断,避免其稳定性遭受破坏。
(二)钢结构的稳定性设计
在具体的钢结构施工中,在保证它稳定性的基础上,还要满足相关的条件才可以。
1.在布置钢结构的时候要从各个部件的整体稳定性上考虑,现在多数的钢结构在设计的时候都是平面体系设计,这就要求在设计的时候要保证其平面不能出现外失稳的情况,要求平面结构的稳定性和结构布置要一样,如果需要的话可以增加一些支撑构件。
2.还可以利用计算方法对设计的平面简图以及结构计算的简图进行分析,要保持这两者的一致性,可以省略掉中层或者多层架构的框架结构稳定性。光计算出框架柱稳定性、稳定的参数等一些简化数据就可以,并保证这些数据的准确性,而且还要保证这些数据都能和假设数据相吻合才可以。
(三)钢结构的设计
首先要确定钢结构体系,从横向结构系统、纵向结构系统两方面来考虑。其中,横向系统要考虑到建筑的刚度要求、使用要求以及结构受力等综合情况,还要选用合适的施工材料等问题。而纵向系统一般要考虑的则是相关的构件,比如车梁或者桁架、压架以及墙梁等,还要依据建筑的美观和使用要求、以及其他各方面的要求去设计。
三、钢结构的施工技术
(一)结构的选型与平面布置
对于一些平面布置较为匀称、规整、凹凸幅度较小的建筑平面,采用钢结构设计较为适宜,而对于质心与形心距离较大、轴线错开较多、容易产生大幅扭转的建筑平面。钢结构建筑设计,其主要针对地震荷载、风荷载作用下的水平位移进行控制,从而需要重点考虑建筑抗侧力结构部分的设计。一般情况下,钢结构建筑设计会将电梯间、楼梯间的墙体设计为抗侧力的主要结构,倘若水平位移控制效果仍然无法达到最低标准,可将建筑各单元间的分户墙体、卫生间与厨房的部分墙体作为抗侧力结构。
(二)确定柱网
常规情况下,柱网的确定是根据平面分割的具体情况,与梁的位置、截面的高度相结合,以及钢梁的隐蔽方法来决定。确定柱网的关键在于外墙位置的柱距,将沿外墙的钢梁与外墙窗上皮的高度关系处理好,柱网也就基本确定了。
(三)结构体系选择
对于六层以下的建筑,可采用框架体系或框架——支撑体系,而高于六层的建筑可采用框架支撑体系或框架——混凝土剪力墙体系。此外,多层房屋通常采用双重体系。框架柱,其主要分为H型钢柱、钢骨砼柱、钢管砼柱三种,其中钢骨、钢管砼柱为组合柱。对于小型高层建筑,相较于H型钢柱,采用组合柱能够节省更多的钢材。与钢支撑相比,剪力墙的延性较低,在发生地震时,延性低则地震力大,延性高的地震力较小,就抗震性能而言,钢支撑优于砼剪力墙。钢框架——砼剪力墙体系属混合结构,迄今为止,对于其抗震性能的研究尚未成熟,没有将其列入抗震规范,在实际应用的过程中,应仔细分析建筑特点,有针对性的做出选择。核芯筒宜用小钢柱加强,由此也利于安装。
(四)确定层高和层数
建筑工程,可选用多种不同的结构形式,而所有结构形式都有其最佳的适用范围及高度。对于一些高层、超高层建筑,钢结构形式有着独特优势,由于高层建筑对于地震设防的要求较高,在条件相同的情况下,相较于钢筋混凝土梁、柱钢结构梁、柱虽然断面较小,但在住宅建筑的屋、室中,梁与柱的存在仍然显得十分尴尬。相比之下,就住宅建筑而言,我们认为钢结构形式应用在多层、中高层建筑工程中的优势较为明显。
(五)变形限值
钢筋混凝土结构、钢结构均可作为建筑的抗侧力结构。当采用钢桁架作为抗侧力结构组成纯钢结构时,根据国家相关规范及规定:在风力的作用下,顶点位移1/500,層间位移1/400;在地震的作用下,顶点位移1/300,层间位移1/250。由此可以看出,倘若采用钢桁架作为建筑的抗侧力结构,将可能引起用钢指标的大幅提升,从而增加工程造价。若是根据1/300的钢结构限值进行抗侧力结构整体刚度的控制,在地震中待钢结构投入使用时,钢筋混凝土剪力墙将遭受结构破坏,此种考虑较为欠缺、不够安全。而若是按1/800的钢筋混凝土剪力墙限值进行抗侧力结构的整体刚度控制时,钢柱、钢梁的截面将随着地震力的加强而大幅增加。
四、结束语
现在很多建筑中都应用了钢结构,而且随着施工技术的提高也是钢结构建筑的质量有了一定保障。在具体的钢结构施工中要对每一项施工环节都做好质量控制,防止有差错影响其稳定性,这样也能使建筑整体结构的综合质量有有所提高。
参考文献:
[1]吴集杰. 浅析钢结构在建筑中的稳定性探讨与施工. 建筑工程技术与设计,2014(16)
[2]秦志平.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析.城市建设理论研究,2015
[3]邹力强.建筑工程中钢结构设计的稳定性探讨.商品与质量,2014