房屋建筑鋼結構設計【淺談建筑鋼結構設計的影響因素】

發布時間:2019-08-28 01:29:10 來源: 文章閱讀 點擊:

  摘要: 隨著經濟的發展,大跨鋼結構被廣泛應用于機場、體育館等大型結構中。本文根據鋼結構中的鋼管桁架大跨結構設計進行分析。在保證建筑物功能要求的前提下,通過對不同結構設計方案的計算分析,得出了最優的結構設計方案。
  關鍵字:公共建筑;大跨度;結構設計
  中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A
  引言
  大跨鋼結構主要用于公共建筑 ,如大會堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場、航空港等,也用于工業建筑 ,如飛機制造廠的總裝車間、飛機庫、 造船廠的船體結構車間等。這些建筑采用大跨結構是由裝配機器(如船舶、 飛機)的大尺寸或工藝過程要求決定的。
  1.現代鋼結構特點
  1.1功能優越
  在鋼結構建筑中.結構成為形象構成的重要因素,結構的形體,構件,節點從很大程度上導致并制約著建筑的形象。建筑與結構的設計與功能只有做到一體化.才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個設計環節進行下去.創造出技術與藝術融為一體的鋼結構建筑。如中國建筑設計研究院場館方案外觀即為建筑的結構,形象完美純凈.功能與結構達到了完美的統一:還有日本朱式會設建筑事務所設計的折疊式方案.屋頂由懸臂的鋼架結構支承,可在30分鐘內完成開閉的動作.確保全年比賽的及活動不受天氣影響
   1.2生態環保
   發展鋼結構對于資源.能源都非常短缺的我國意義尤為重大.因為中國是世界上最大的磚砌體建筑與混凝土建筑大國 鋼材是一種高強度高效能的材料,具有很高的再循環價值,邊角料也有價值,不需要制模施工。目前國際上引人矚目的新型住宅產品已引入我國,其環保節能的特點主要體現在兩個方面該類型住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統.溫度變化小.熱損失低。不論冬夏.都具有舒適當居住環境。室外0攝氏度時,室內仍可以保持17攝氏度以上:在室外溫度達到30攝氏度的情況下,室內溫度僅為2l攝氏度左右
  2.鋼結構建筑設計及影響因素
  鋼結構建筑設計的構思成功關鍵所在是技術構思與表現.在方案設計的深化中.需要同結構工程師.設備工程師,甚至包括機械工程師密切配合。此時技術表現是自然而然的事情.無論是空間形式.形式體量還是構造節點對其建筑設計與表現影響都是很重要的.下面就分別從幾個方面來闡述這一點
  2.1現代鋼結構建筑設計對細部結構有較高要求
  鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高.對細部設計的要求也越高。因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其質量。在現代鋼結構建筑中,各種金屬結構桿件。連接金屬桿件的節點細部,常常暴露在外.使建筑帶有強烈的科技感.如建于1977年法國的巴黎蓬皮杜藝術與文化中心,它的鋼柱、鋼梁、桁架等結構構件都裸露在外,從中不僅體現出技術美,而且體現出人的智慧和能力。因而,對鋼結構建筑來說細部質量保持較高的設計要求是非常重要的.在鋼結構建筑中應受到特別重視
   2.2設計的影響因素——建筑策劃
  因為鋼結構建筑設計具有建筑設計的一般屬性.建筑師不是隨心所欲在作設計.業主設計任務書對建筑師的平面和設計構思等發生的作用是重大的 客戶希望設計師有更好的業績.而且希望在其最終產品的確定過程中,設計師和市場專家都能更高效的參與決策。在這個階段。建設項目更強調整體設計、更強調專業設計師、市場專家及開發商之間的協調.設計過程包括了持續的信息知識的交流與整合。另外.鋼結構建筑的專業化不但能提供豐富的設計知識而且能有效的整合設計資源和市場專家共同對建筑負責.使設計和業主的經營意圖有效的結合起來.使項目獲利和減少風險。
  3.結構體系的概述
  3.1框架體系框架結構的主要受力構件由框架梁、框架柱、基礎組成,從而形成空間整體受力體系。其體形布置較為自由,空間可以靈活分割。但高層框架體系抗側剛度較差,水平位移較大,為了滿足側向剛度及使用要求底層的框架柱往往需要較大的截面,對使用功能及經濟效益都有一定影響。
  3.2剪力墻體系剪力墻結構體系是利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。鋼筋混凝土剪力墻結構整體性好"岡0度大,在水平荷載作用下側向變形小,承載力要求容易滿足,其抗震性能良好,適于建造較高的高層建筑。但鑒于其受制于受力與傳力的要求,其空間布置較不靈活,也不宜開設較大洞口,對于一些對空間分割有要求的公共高層建筑較難滿足。
  3.3框架一剪力墻體系在框架體系中適當布置能抵抗水平推力的墻體,并使框架柱、樓板有可靠連接而形成的結構體系。房屋的豎向荷載由框架柱和剪力墻共同承擔,而水平荷載則主要由剛度較大的剪力墻來承受。由于有了剪力墻,其體系比框架結構體系的剮度和承載力都大大提高了,在地震作用下層間變形減小,因而也就減小了非結構構件(隔墻和外墻)的損壞。這樣無論在非地震區還是地震區,都可以用來建造較高的高層建筑。還可以把中間部分的剪力墻形成簡體結構,布置在內部,外部柱子的布置就可以十分靈活。
  3.4簡中簡體系簡體結構由框架或剪力墻嗣合成豎向井筒,并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來,形成一個空間構架。通常簡體結構基本形式有種:實腹筒、框筒及桁架筒。筒體結構最主要的特點就是它的空間受力性能良好。不論哪一種簡體,在水平力作用下都可看成固定于基礎上的箱形懸壁構件,它比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力,并具有良好的抗扭剛度。簡中簡結構是一種抵抗較大水平力的有效結構體系,但其抗側剛度較大,吸收地震能量大,延性不好,這就造成造價比較高,從經濟效益角度考慮還需慎重。
  4.建筑鋼結構設計的思路和步驟
  4.1 鋼結構的形式與布置
   鋼結構主要有框架、平面架、網架、索膜、輕鋼以及塔桅等結構形式。每個形式都有其各自的特點,在我們選型的時候要結合具體情況充分考慮他們的特點。比如,在建筑輕鋼工業廠房時,需要有較大的懸掛荷載或移動荷載,因此,我們需要選擇與之相適應的網架,放棄門式鋼架。再比如,對于那些屋面覆蓋跨 關于鋼結構的布置,正如上章節鋼結構布置依據中所述一樣,在鋼結構設計中,一定要根據體系特征、荷載分布情況及其性質進行綜合考慮。
   4.2截面的選擇
   在確定了鋼結構形式與布置之后,接下來,要對構件截面進行初步估算。主要就是對梁面和支撐斷面的形狀與尺寸的假定。
   鋼梁的截面高度,一般根據荷載和支座的具體情況,通常是1/20~1/50之間的跨度選擇。翼緣的寬度,為了回避鋼梁整體穩定的復雜計算,可根據梁間側向支柱的間距按照1/b限值加以確定。柱截面需要根據長細比進行預估。一般λ的選擇值在100左右。
  5.結束語
  鋼結構及我國鋼結構的現狀和發展趨勢、鋼結構設計理論、鋼結構設計的思路和步驟、鋼結構穩定性設計、鋼結構抗火設計以及鋼結構抗震設計等方面出發,對建筑鋼結構設計的問題與對策進行了整體上的研究。不難發現,雖然鋼結構設計在當下仍存在著不少尚待解決的問題和些許不足之處,但是鋼結構建筑在不遠的將來無疑會成為世界主流。
  
  參考文獻:
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