鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)相關(guān)論文范文
鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)相關(guān)論文范文
鋼結(jié)構(gòu)建筑是現(xiàn)代建筑中的重要組成部分,它的產(chǎn)生與發(fā)展已經(jīng)歷了一段200余年的歷史,其技術(shù)理論、配套體系也日臻成熟與完善。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 ，供大家參考。
鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 范文一：鋼結(jié)構(gòu)建筑淺析
[摘要]本文簡要的闡述了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及建筑特點(diǎn)并討論了目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要面臨的問題及解決措施。
[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu);鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);構(gòu)造材料
鋼結(jié)構(gòu)是比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，一些有著特殊要求的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，如：跨度較大的結(jié)構(gòu)、荷載較大的結(jié)構(gòu)、在地震多發(fā)區(qū)的房屋結(jié)構(gòu)等，更是推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。
一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷史
鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與國家的鋼鐵冶煉技術(shù)有著密切的關(guān)系。早在公元前200多年(秦始皇時(shí)代)，我國就用鐵建造橋墩，隨之建造鐵鏈懸橋，如400多年前(明代)云南的沅江橋等。
18世紀(jì)歐洲工業(yè)革命以后，由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在歐洲各國的應(yīng)用逐漸增多，我國由于受封建主義的束縛，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢。
1949年新中國成立以后，鋼結(jié)構(gòu)得到了空前的發(fā)展，建造了大量的鋼結(jié)構(gòu)工程，如1961年建成的北京工人體育館;1967年建成的我國第一座大跨度平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——北京首都體育館屋蓋結(jié)構(gòu)。近些年隨著社會(huì)的進(jìn)步也建造了不少超高層建筑，如高420.5m的上海浦東金茂大廈，深圳地王大廈、廣州新電視塔、天津津塔等，同時(shí)鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新產(chǎn)品也日益增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時(shí)代氣息，實(shí)際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景。
二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑優(yōu)點(diǎn)
1、重量輕、強(qiáng)度高：
鋼材的容重大，強(qiáng)度卻很高。建筑材料中鋼材容重與屈服點(diǎn)的比值最小，例如，在相同的荷載條件下，鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果采用薄壁型鋼屋架則更輕，只有1/10。因此，鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能承受更大的荷載，跨越更大的跨度。
2、材質(zhì)均勻，有良好的塑性和韌性：
與鋼筋混凝土和木材相比，鋼材的內(nèi)部組織均勻，可視為各向同性材料，鋼材的彈性模量大(E=2.06X105N/mm2)，具有良好的塑性和韌性。這些物理力學(xué)性能，最符合目前所采用的計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)分析中的基本假定，所以鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果最接近，在使用中最安全可靠。
3、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高、施工速度快：
鋼結(jié)構(gòu)由各種型材和鋼板組成，制作簡便，精確度高，能批量生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的工廠制作、工地安裝的施工方法，可縮短施工周期，降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。鋼結(jié)構(gòu)的工地拼裝常用螺栓連接，不僅施工快速，對(duì)已建成的鋼結(jié)構(gòu)也易于拆卸、加固或改建。
4、鋼結(jié)構(gòu)的密封性好：
鋼材組織致密，采用焊接連接可做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、煤氣罐、輸送管道等板殼結(jié)構(gòu)，最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想和技術(shù)措施
鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該重視，貫徹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在以下設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行：
1、鋼結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸、安裝和使用過程中必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)安全可靠;
2、應(yīng)該從工程實(shí)際情況出發(fā)，合理選用材料、結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施，應(yīng)符合建筑物的使用要求，具有良好的耐久性;
3、盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量;
4、盡可能縮短制造、安裝時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)工日;
5、可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學(xué)要求。
鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。上述措施應(yīng)結(jié)合具體條件進(jìn)行方案比較，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都好的方案。此外，還要總結(jié)、創(chuàng)造和推廣先進(jìn)的制造工藝和安裝技術(shù)，注意施工的可行性。
四、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)所面臨的問題
1、鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)的防火問題：
鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，當(dāng)建筑采用無防火保護(hù)措施的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，一旦發(fā)生火災(zāi)，很容易使建筑損壞，比如美國世貿(mào)中心大樓外墻是排列很密的鋼柱，外包銀色鋁板，在美國911事件中兩個(gè)塔樓分別受飛機(jī)撞擊后所產(chǎn)生的大火使鋼材軟化，最終導(dǎo)致大樓倒塌。鋼結(jié)構(gòu)建筑需考慮更多的防火因素，以下為兩種常用構(gòu)造防火措施：一是采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(混合結(jié)構(gòu));二是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆。
2、鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)的防腐問題：
鋼材如果長時(shí)間暴露在室外，必然會(huì)生銹老化，其自身承載力會(huì)下降，建筑的美觀也會(huì)受影響,因此防腐問題也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要解決的常見問題。目前的做法主要是采用新型防腐和構(gòu)造材料。在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑都做出特別的要求，比如涂刷防銹、防火涂料等。另外對(duì)鋼構(gòu)件施工也有明確的要求，比如構(gòu)件出廠前涂環(huán)氧富新一道;鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后，將其清洗干凈，然后再補(bǔ)刷中間漆，兩道面漆，使總漆膜厚度達(dá)到120-150微米。
3、鋼結(jié)構(gòu)中建筑物理問題:
(1)保溫。建筑的保溫措施主要集中在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，而目前有效期解決辦法有兩種：1)研制、優(yōu)化保溫材料的構(gòu)造，提高建筑熱環(huán)境性能。2)防止保溫材料凝結(jié)水，采用外保溫和中間保溫作法。
(2)吸音。在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳等要特別考慮聲音這個(gè)因素的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮材料的使用。目前廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制的解決途徑的非吸聲材料制成某種吸聲結(jié)構(gòu)或使用本身具有吸聲特性的材料。
(3)隔音。噪聲與建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學(xué)重要的組成部分。有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、客房等對(duì)隔聲、隔振要求非常高的建筑，需要專門的聲學(xué)設(shè)計(jì)。對(duì)于旅館、公用建筑、民用住宅等，為滿足人們對(duì)安靜的要求，一般使用隔聲性能較好的材料或結(jié)構(gòu)，如砌塊、混凝土墻等，觀察部分使用隔聲窗，進(jìn)出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。
五、結(jié)論
鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，但鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也制約著鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)步伐，如何經(jīng)濟(jì)、有效的解決鋼結(jié)構(gòu)中的不足，將是鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的首要問題。
參考文獻(xiàn)：
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[3]黃呈偉 孫玉萍 鋼結(jié)構(gòu)基本原理. 重慶大學(xué)出版社，2002.
鋼結(jié)構(gòu)建筑論文 范文二：探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[摘 要]工業(yè)化進(jìn)程加快的同時(shí)推動(dòng)了住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的快速發(fā)展，本文圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策。
[關(guān)鍵詞]建筑 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2015)25-0125-01
伴隨著科技的快速發(fā)展，在房屋建筑中廣泛使用了新型材料。由于高層建筑與高聳大跨度結(jié)構(gòu)中具有的優(yōu)越性，使其在非居住建筑領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用，這同時(shí)也成為二十一世紀(jì)建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。
一、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.鋼結(jié)構(gòu)材料具有較高的強(qiáng)度，塑性與韌性要比其他鋼材建筑材料好，例如與木材、磚石作比較，其強(qiáng)度要高出很多。因此，在大跨度和大荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中頻繁使用。鋼材的特點(diǎn)還有良好的塑性與韌性。良好的塑性，在一定的條件下結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)槌d而產(chǎn)生斷裂;良好的韌性，結(jié)構(gòu)能夠很好的適應(yīng)動(dòng)力荷載。鋼結(jié)構(gòu)具有的延伸性與吸能力還令其抗震性能十分優(yōu)越。另一方面，鋼材具有極高的強(qiáng)度，制作的構(gòu)件截面極小且薄，受到壓力時(shí)能夠符合穩(wěn)定的要求，有時(shí)無法充分發(fā)揮強(qiáng)度。
2.均勻的材質(zhì)，鋼材內(nèi)部組織十分接近向同性和勻質(zhì)，同時(shí)在一定的應(yīng)力幅度范圍內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際的受力狀況比較符合工程力學(xué)計(jì)算的結(jié)果。在冶煉與軋制過程中鋼材的質(zhì)量能夠獲得十分嚴(yán)格的控制，材質(zhì)在極小的范圍內(nèi)波動(dòng)。
3.鋼結(jié)構(gòu)的制造比較簡便，施工時(shí)間比較短。鋼結(jié)構(gòu)需要的材料比較單純并且屬于成材，加工十分簡便，并且利用機(jī)械進(jìn)行操作，因此，通常在專業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)廠將鋼結(jié)構(gòu)制作為構(gòu)件，具有較高的精確度。在工地上拼裝構(gòu)件，可以使用安裝便捷的普通螺栓和強(qiáng)度較高的螺栓，有時(shí)候還能夠在地面上進(jìn)行拼裝及焊接成比較大的單元之后進(jìn)行吊裝，以便能夠盡量縮短施工時(shí)間。除此之外，已經(jīng)建好的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和改建也比較容易，采用螺栓對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接時(shí)可以根據(jù)需求實(shí)施拆遷。
二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須具有充足的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性，整體結(jié)構(gòu)達(dá)到可靠和安全要求;結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足建筑使用的要求，具有較好的耐火性;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案盡量節(jié)省材料，減輕鋼結(jié)構(gòu)自身重量;最好能夠縮短制造與安裝的時(shí)間，節(jié)省工作日;鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)方便維護(hù)和運(yùn)輸;在有可能的條件下，盡可能保證美觀，尤其是外露結(jié)構(gòu)，需要符合建筑美學(xué)的要求。按照以上原則，結(jié)合實(shí)際情況的各項(xiàng)要求，整體考慮結(jié)構(gòu)具有的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)特點(diǎn)和施工合理性等。
1.梁柱體系。平面一般利用梁柱普通體系。梁使用熱軋焊接鋼梁，焊接柱為箱型鋼柱，設(shè)計(jì)整個(gè)結(jié)構(gòu)為剛性框架結(jié)構(gòu)，由梁、板和柱承擔(dān)豎向荷載?？蚣苤械牧汉椭⒘汉突A(chǔ)全部按照剛性進(jìn)行設(shè)計(jì)連接，現(xiàn)場利用高強(qiáng)螺栓與焊接共同發(fā)揮連接作用。
2.抗剪設(shè)計(jì)。計(jì)算分析表明，在整體水平荷載與地震力發(fā)揮作用下，上述局部結(jié)構(gòu)體系的剛度比較弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力墻，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的沖擊。
3.樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結(jié)構(gòu)計(jì)算樓蓋厚度為110mm，在計(jì)算結(jié)構(gòu)中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策
(一)獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不恰當(dāng)
多層鋼筋混凝土框架建筑大部分使用獨(dú)立基礎(chǔ)，當(dāng)主要地基受力層沒有軟弱粘性土層時(shí)，沒有達(dá)到8層并且高度不會(huì)超過25米的民用框架房屋或者多層框架廠房，可以不驗(yàn)算地基與基礎(chǔ)的抗震承載力。也就是說，在8度之內(nèi)的地震區(qū)域，大部分多層鋼筋混凝土框架房屋可以不實(shí)行地基與基礎(chǔ)的抗震能力的檢驗(yàn)?？墒窃O(shè)計(jì)這些房屋的基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮風(fēng)荷載造成的影響。整體計(jì)算多層鋼筋混凝土框架房屋時(shí)，必須記錄風(fēng)荷載，不要因?yàn)轱L(fēng)荷載不發(fā)揮作用就不進(jìn)行考慮。
(二)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)施的設(shè)計(jì)
為了確保構(gòu)件具有的延性，應(yīng)當(dāng)在梁內(nèi)配置符合要求的鋼筋。耐火極限是兩小時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋無粘結(jié)的保護(hù)層厚度應(yīng)超過40mm。當(dāng)前高層斷肢剪力墻系統(tǒng)出于埋置深度的考慮，通常會(huì)設(shè)計(jì)地下室?；A(chǔ)則會(huì)利用樁筏基礎(chǔ)。怎樣對(duì)樁實(shí)行合理造型，將會(huì)對(duì)地下室的整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)影響。
比如某一建筑工程，上部十九層帶地下室，經(jīng)過詳細(xì)勘察，可以選擇25米的預(yù)應(yīng)力管樁，單樁樁長是34米，承載力特征值是900kN。使用25米樁共計(jì)290根，使用34米樁共計(jì)200根。通過比較樁身分析兩種設(shè)計(jì)方案，總體樁延米數(shù)量相當(dāng)，可是需要滿樘布置25米樁，筏板厚度需要1200mm，而34米樁則采用墻下布置，可以將筏板減少到900mm，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)基礎(chǔ)選型的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，才可以確定最終的合理經(jīng)濟(jì)方案。
(三)平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一般來說，針對(duì)高層建筑，除了特殊的設(shè)計(jì)要求以外，高層建筑物不適合應(yīng)用不規(guī)則的平面設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)盡量要求形狀規(guī)則和簡單，盡量均勻分布的承載力與剛度。對(duì)于不同抗震等級(jí)的建筑，其平面和突出部位尺寸的數(shù)值都應(yīng)當(dāng)在適合的范圍內(nèi)，同時(shí)最好不要使用重疊角部的平面圖形。設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，高層建筑物應(yīng)當(dāng)盡可能調(diào)整布置結(jié)構(gòu)與平面形狀，防止出現(xiàn)防震縫。當(dāng)必須設(shè)計(jì)防震縫時(shí)，針對(duì)框架結(jié)構(gòu)來講，高度不會(huì)超出15米時(shí)，縫寬不應(yīng)當(dāng)比100mm小，當(dāng)高度已經(jīng)超過15米時(shí)，應(yīng)按照不同程度的烈度適當(dāng)增加高度。斷肢剪力墻在高規(guī)中具體是指不超過300mm的截面厚度，各肢截面的厚度與高度比值超過4但是不會(huì)超過8的剪力墻。按照實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，在高層建筑中對(duì)短肢剪力墻的應(yīng)用增加了較多的限制，因此，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要盡量或者不使用短肢剪力墻。
(四)豎向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
高層建筑物中最為重要的就是豎向結(jié)構(gòu)，他對(duì)建筑物整體質(zhì)量造成了直接影響。高層建筑物豎向應(yīng)當(dāng)盡量的均勻和規(guī)則，避免產(chǎn)生較大的內(nèi)收和外挑。為了確保中心的穩(wěn)定性，建筑物整體豎向結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)屬于上小下大的造型，同時(shí)逐漸發(fā)生變化。假如豎向結(jié)構(gòu)不垂直或者并不是規(guī)則的上小下達(dá)的造型，此時(shí)就要單獨(dú)外加設(shè)計(jì)來保證整體建筑物的平衡，維持穩(wěn)定性。建筑物假如屬于豎向內(nèi)收造型，站在抗震角度分析，建筑樓層側(cè)向上的剛度應(yīng)超過上一樓層的70%。
(五)樓蓋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
高層建筑物中的樓蓋設(shè)計(jì)，也會(huì)對(duì)整體建筑物質(zhì)量造成影響。許多公司出于對(duì)成本的考慮，一般選擇樓板預(yù)制作，這樣就會(huì)增加建筑物抗震設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。國家明確規(guī)定，當(dāng)高層建筑物超過50米時(shí)，高層建筑物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使用現(xiàn)澆樓蓋設(shè)計(jì)，混凝土等級(jí)強(qiáng)度不能小于C20。
(六)設(shè)計(jì)抗震等級(jí)
高層建筑物更加應(yīng)當(dāng)重視合理設(shè)計(jì)抗震等級(jí)，設(shè)計(jì)抗震時(shí)，建筑混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)按照抗震設(shè)防分類、強(qiáng)烈程度、結(jié)構(gòu)類別等采取不同的抗震級(jí)別，并且應(yīng)當(dāng)滿足對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求。
結(jié)束語
我們能夠看出，我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅正在高速發(fā)展，可是從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)到安裝制作等各個(gè)環(huán)節(jié)我們與外國建筑水平存在著比較大的距離。作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深一步的研究，提高我國建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。
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