论文部分内容阅读
摘要:为了确保建筑钢结构工程的建设具有更高的质量,需要在进行钢结构工程设计的时候,严格地按照相应的规范和标准进行设计,并做好相应的设计要点工作,从而为使用者提供更加安全、可靠的钢结构建筑。基于此,文章主要对建筑钢结构工程设计及其注意事项进行了研究和分析。
关键词:建筑工程;钢结构;设计
现阶段虽然我国对建筑钢结构的应用越来越广,但由于我国在建筑钢结构工程设计方面的起步比较晚,使得了我国的钢结构工程设计水平要远远落后于国外的发达国家。因此需要相关的设计人员一步一个脚印,不断学习和总结相应的设计经验,以确保我国建筑钢结构工程的设计具有更高的水平,进而促进我国建筑钢结构工程的进一步发展。
一、建筑钢结构工程设计的方法
(一)容许应力法
如果将影响结构设计的诸因素取为定值,而用一個凭经验判定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响,衡量结构的安全度,这种方法称为定值法,容许应力法就属于定值法的一种,其设计原则是:其结构计算应力应小于结构构件设计所规定的容许应力。对于结构构件的计算应力要按规定的标准荷载,计算是以一阶弹性理论而得到,是以一个去除材料并大于 1 的安全系数的极限应力或是屈服应力而确定的。容许应力主要存在的缺点在于:第一,不能合理的考虑到结构几何的非线性影响;第二,由于容许应力法采用的是单一安全系数,不能反映出荷载变异和抗力的独立性等。
(二)半概率法
随着工程技术的发展,定值法开始转向概率设计法,首先考虑荷载和材料强度的不确定性,用概率方法确定它们的取值。不过仍然没有将结构可靠度与概率联系起来,故称为半概率法。半概率法的设计表达式仍可采用容许应力法的设计式,但安全系数是多系数分析决定的。
(三)概率极限状态法
极限状态法把结构可靠度和概率联系起来,克服了容许应力法和半概率法所存在的缺陷,这种方法主要是采用荷载分项系数和抗力来替代单一安全系数。目前,极限状态法以是我国最常用的设计方法。其结构由于荷载的作用,可在一定的周期内达到两种极限状态,第一种是正常使用极限状态,第二种是承载能力极限状态。承载能力极限状态所对应的是结构的安全性,主要是指构件的塑性变形、断裂等造成的结构破坏。
二、建筑钢结构设计
(一)钢结构的详图设计
由于建筑钢结构的施工主要是根据钢结构的详图设计来进行的,因此为保证建筑钢结构工程的质量,首先就需要做好钢结构的详图设计工作。为了保证详图设计的质量,需要设计人员充分了解和掌握钢结构的组成、所采用的焊接技术,并且对于资深的设计人员进行沟通,从而确保将钢结构的详图设计工作做得更好。
(二)建筑钢结构工程的稳定性设计
做好钢结构的详图设计之后,还需要保证建筑钢结构工程设计的稳定性。而要想实现这一设计目标,需要保证钢结构整体的设计质量,只有钢结构整体具有足够的刚度和强度,才能保证建筑钢结构工程具有更高的稳定性。因此,在实际的设计过程中,需要对建筑钢结构工程的整体刚度以及稳定性方面的系数进行准确地计算,目前在实际的计算过程中常采用的方法主要有折减系数法和临界压力求解法这两种方法。在得出钢结构的刚度和强度系数之后,将其应用到建筑工程中的时候需要努力寻找最佳的平衡状体,从而能够使得建筑钢结构工程整体具有更好的稳定性。
三、钢结构设计中存在的问题
首先,对于建筑钢结构工程设计过程中所使用到的钢材,有一部分由于生产工艺的问题导致钢材的质量达不到相应的施工标准。其次,在对钢结构进行设计的时候,一些设计人员往往忽视钢结构与建筑工程的整体性要求,经常使得钢结构的设计独立于整体建筑之外,这样导致了钢结构设计完工之后,出现与建筑物之间的衔接度不够的情况,这样势必导致建筑钢结构工程的建设质量大打折扣。第三,一些设计师盲目搬规范、套程序,只给出构件布置图。将应该设计的“节点构造”、“支座详图”等都交给加工企业。厂家若做出的图纸不符合原设计要求,存在质量隐患。
四、建筑钢结构工程设计的注意事项
(一)建筑钢结构工程设计过程中的钢材选择
建筑钢结构工程设计过程中的选材非常重要,主要是因为:(1)我国钢铁工业迅速发展,钢材的种类繁多,要从众多的钢材种类中选出适合某种建筑工程的钢材是有难度的;(2)目前钢结构建筑的种类也在不断增加,不同建筑物对钢结构的强度、变形度、疲劳应力等方面的要求也不一致,因此选择合适的钢材显得至关重要,否则就不能发挥出钢结构建筑的功用。
(二)判断建筑钢结构的适用性
当前钢结构主要用于跨度和荷载较大、体型复杂的高层建筑中。要求其能够承受较高的温度、方便拆卸、能够承受大幅度的振动、密封严实,因此在钢结构设计之前必须要对这些方面进行全面的分析,考虑所设计的钢结构是否适用、能否满足要求。
(三)加强对建筑钢结构受力体系以及细部节点的设计
建筑钢结构工程设计方案确定后,需要立即对钢结构的受力体系以及细部节点进行具体的计算和完善。首先基于钢结构受力体系设计而言,当前很多钢结构都是采用的杆系结构,这种结构要求钢材强度大、截面尺寸小;在生产的时候可以在现场组装、构件之间的约束作用小。因此其设计的重点是保证构件节点之间的连接稳固性。其次对于钢结构建筑的细部节点设计来说,钢结构建筑的设计要求细致且设计内容复杂,都需要对细部节点进行严格的设计。
五、结束语
在对建筑工程进行建设中,运用钢结构工程进行设计,不仅能够使得建筑工程具有更大的跨度空间,同时还存在着安装便利、造价成本较低等优势,因此使得其在建筑工程方面的应用越来越广。随着我国城市化进程的进一步发展,高层建筑的数量将会急剧增多,这就对钢结构工程的设计提出了更高的要求。作为相关的设计人员,需要掌握钢结构工程设计工作中的要点,从而保证我国的建筑钢结构工程设计工作能够做得更好,最终促进我国建筑行业更好的发展。
参考文献:
[1]段立方.钢结构住宅建筑设计探讨[J].住宅与房地产,2017,(06):11-12.
[2]李莉莉.钢结构设计方法的研究进展与展望[J].南京工业大学学报.2018,(5):22-23.
关键词:建筑工程;钢结构;设计
现阶段虽然我国对建筑钢结构的应用越来越广,但由于我国在建筑钢结构工程设计方面的起步比较晚,使得了我国的钢结构工程设计水平要远远落后于国外的发达国家。因此需要相关的设计人员一步一个脚印,不断学习和总结相应的设计经验,以确保我国建筑钢结构工程的设计具有更高的水平,进而促进我国建筑钢结构工程的进一步发展。
一、建筑钢结构工程设计的方法
(一)容许应力法
如果将影响结构设计的诸因素取为定值,而用一個凭经验判定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响,衡量结构的安全度,这种方法称为定值法,容许应力法就属于定值法的一种,其设计原则是:其结构计算应力应小于结构构件设计所规定的容许应力。对于结构构件的计算应力要按规定的标准荷载,计算是以一阶弹性理论而得到,是以一个去除材料并大于 1 的安全系数的极限应力或是屈服应力而确定的。容许应力主要存在的缺点在于:第一,不能合理的考虑到结构几何的非线性影响;第二,由于容许应力法采用的是单一安全系数,不能反映出荷载变异和抗力的独立性等。
(二)半概率法
随着工程技术的发展,定值法开始转向概率设计法,首先考虑荷载和材料强度的不确定性,用概率方法确定它们的取值。不过仍然没有将结构可靠度与概率联系起来,故称为半概率法。半概率法的设计表达式仍可采用容许应力法的设计式,但安全系数是多系数分析决定的。
(三)概率极限状态法
极限状态法把结构可靠度和概率联系起来,克服了容许应力法和半概率法所存在的缺陷,这种方法主要是采用荷载分项系数和抗力来替代单一安全系数。目前,极限状态法以是我国最常用的设计方法。其结构由于荷载的作用,可在一定的周期内达到两种极限状态,第一种是正常使用极限状态,第二种是承载能力极限状态。承载能力极限状态所对应的是结构的安全性,主要是指构件的塑性变形、断裂等造成的结构破坏。
二、建筑钢结构设计
(一)钢结构的详图设计
由于建筑钢结构的施工主要是根据钢结构的详图设计来进行的,因此为保证建筑钢结构工程的质量,首先就需要做好钢结构的详图设计工作。为了保证详图设计的质量,需要设计人员充分了解和掌握钢结构的组成、所采用的焊接技术,并且对于资深的设计人员进行沟通,从而确保将钢结构的详图设计工作做得更好。
(二)建筑钢结构工程的稳定性设计
做好钢结构的详图设计之后,还需要保证建筑钢结构工程设计的稳定性。而要想实现这一设计目标,需要保证钢结构整体的设计质量,只有钢结构整体具有足够的刚度和强度,才能保证建筑钢结构工程具有更高的稳定性。因此,在实际的设计过程中,需要对建筑钢结构工程的整体刚度以及稳定性方面的系数进行准确地计算,目前在实际的计算过程中常采用的方法主要有折减系数法和临界压力求解法这两种方法。在得出钢结构的刚度和强度系数之后,将其应用到建筑工程中的时候需要努力寻找最佳的平衡状体,从而能够使得建筑钢结构工程整体具有更好的稳定性。
三、钢结构设计中存在的问题
首先,对于建筑钢结构工程设计过程中所使用到的钢材,有一部分由于生产工艺的问题导致钢材的质量达不到相应的施工标准。其次,在对钢结构进行设计的时候,一些设计人员往往忽视钢结构与建筑工程的整体性要求,经常使得钢结构的设计独立于整体建筑之外,这样导致了钢结构设计完工之后,出现与建筑物之间的衔接度不够的情况,这样势必导致建筑钢结构工程的建设质量大打折扣。第三,一些设计师盲目搬规范、套程序,只给出构件布置图。将应该设计的“节点构造”、“支座详图”等都交给加工企业。厂家若做出的图纸不符合原设计要求,存在质量隐患。
四、建筑钢结构工程设计的注意事项
(一)建筑钢结构工程设计过程中的钢材选择
建筑钢结构工程设计过程中的选材非常重要,主要是因为:(1)我国钢铁工业迅速发展,钢材的种类繁多,要从众多的钢材种类中选出适合某种建筑工程的钢材是有难度的;(2)目前钢结构建筑的种类也在不断增加,不同建筑物对钢结构的强度、变形度、疲劳应力等方面的要求也不一致,因此选择合适的钢材显得至关重要,否则就不能发挥出钢结构建筑的功用。
(二)判断建筑钢结构的适用性
当前钢结构主要用于跨度和荷载较大、体型复杂的高层建筑中。要求其能够承受较高的温度、方便拆卸、能够承受大幅度的振动、密封严实,因此在钢结构设计之前必须要对这些方面进行全面的分析,考虑所设计的钢结构是否适用、能否满足要求。
(三)加强对建筑钢结构受力体系以及细部节点的设计
建筑钢结构工程设计方案确定后,需要立即对钢结构的受力体系以及细部节点进行具体的计算和完善。首先基于钢结构受力体系设计而言,当前很多钢结构都是采用的杆系结构,这种结构要求钢材强度大、截面尺寸小;在生产的时候可以在现场组装、构件之间的约束作用小。因此其设计的重点是保证构件节点之间的连接稳固性。其次对于钢结构建筑的细部节点设计来说,钢结构建筑的设计要求细致且设计内容复杂,都需要对细部节点进行严格的设计。
五、结束语
在对建筑工程进行建设中,运用钢结构工程进行设计,不仅能够使得建筑工程具有更大的跨度空间,同时还存在着安装便利、造价成本较低等优势,因此使得其在建筑工程方面的应用越来越广。随着我国城市化进程的进一步发展,高层建筑的数量将会急剧增多,这就对钢结构工程的设计提出了更高的要求。作为相关的设计人员,需要掌握钢结构工程设计工作中的要点,从而保证我国的建筑钢结构工程设计工作能够做得更好,最终促进我国建筑行业更好的发展。
参考文献:
[1]段立方.钢结构住宅建筑设计探讨[J].住宅与房地产,2017,(06):11-12.
[2]李莉莉.钢结构设计方法的研究进展与展望[J].南京工业大学学报.2018,(5):22-23.