鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計研究論文
科技不斷進(jìn)步,新型的材料不斷得被開發(fā)和利用,鋼結(jié)構(gòu)材料在建筑行業(yè)方面不斷得被推廣。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計研究論文，供大家參考。
鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計研究論文范文一：淺析現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計
【摘要】目前從我國的建筑結(jié)構(gòu)形式來看，最為常見的建筑結(jié)構(gòu)形式主要有混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)，其中鋼結(jié)構(gòu)是一種利用鋼鐵與新型材料相互結(jié)合使用而形成的新的建筑結(jié)構(gòu)形式，在公共建筑、標(biāo)志性建筑以及臨時性建筑中具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)本文就針對現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計問題進(jìn)行分析探討。文章首先分析了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的特點，繼而探討了當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計所面臨的問題及其解決對策。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);建筑設(shè)計;特點;問題;對策
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要應(yīng)用形式。其所使用的主要建筑材料為鋼鐵。這是一種不同與傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的新興建筑結(jié)構(gòu)，具有機械化程度高、工程造價低、施工簡單快捷等諸多優(yōu)點，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)超高度以及大跨度的建筑設(shè)計，功能作用多樣化，外觀設(shè)計更具藝術(shù)感。另外鋼結(jié)構(gòu)建筑的最大特點是所使用的原材料能夠進(jìn)行循環(huán)回收再利用，這對于當(dāng)前大力提倡節(jié)能環(huán)保的時代背景下是具有很大應(yīng)用優(yōu)勢的。因此鋼結(jié)構(gòu)必將成為未來建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要形式之一。為了能夠進(jìn)一步提高鋼結(jié)建筑的使用性能，就必須要不斷的改進(jìn)和完善其設(shè)計方法。以下本文就來談?wù)劕F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計方法。
1、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點
在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計水平高低與設(shè)計質(zhì)量好壞對于鋼結(jié)構(gòu)的最終施工效果是起到?jīng)Q定性作用的。這是因為鋼結(jié)構(gòu)的組成較為簡單，施工技術(shù)方法大同小異，而要區(qū)分鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量優(yōu)劣，主要是看其設(shè)計是否高端新穎、經(jīng)濟(jì)可行。一般來講，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計主要具備以下幾個特點：
1.1鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計更注重細(xì)部設(shè)計
由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)組成主要是由各種桿件連接在一起而形成的，因此不可避免的需要出現(xiàn)很多連接節(jié)點部位，這些部位相對來講都屬于結(jié)構(gòu)細(xì)部。而一個鋼結(jié)構(gòu)建筑的品質(zhì)高低正是體現(xiàn)在這些細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計實施中。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的細(xì)部設(shè)計越好，其最終的鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量越高。
1.2要在建筑策劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)建筑作為一種具有很大實用價值的建設(shè)內(nèi)容，其在設(shè)計中必須要考慮到設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與可行性。與其他結(jié)構(gòu)的建筑一樣，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計雖然較為新穎奇特，但并不代表其能夠完全按照藝術(shù)化的設(shè)計方式進(jìn)行建筑設(shè)計。而還是應(yīng)當(dāng)遵循建筑的設(shè)計要求，根據(jù)相應(yīng)的建筑策劃來對設(shè)計出業(yè)主、施工方都非常滿意的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案方案。
2、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計所面臨的問題及其相應(yīng)的解決對策建議
鋼結(jié)構(gòu)建筑與混凝土結(jié)構(gòu)等其他建筑的設(shè)計施工方式不同，應(yīng)用方式也有很大差異，且其防火性、隔熱保溫性、防腐性、隔音性與吸音性等方面的性能相對較差，這使鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用發(fā)展受到一定的阻礙與限制，為了解決這些問題，必須要在設(shè)計中改進(jìn)設(shè)計方式，提高設(shè)計質(zhì)量，來確?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果能夠滿足各種技術(shù)參數(shù)的要求。
2.1消防問題
消防問題是每個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中都需要充分考慮到的設(shè)計內(nèi)容，也是一項不可忽視的設(shè)計環(huán)節(jié)。對于鋼結(jié)構(gòu)建筑來講，火災(zāi)事故對其所造成的影響要比對其他建筑結(jié)構(gòu)所造成的影響更大，危害也相對更大。這是因為盡管鋼材不易燃燒，但其卻是一種良好的熱導(dǎo)體，能夠在發(fā)生火災(zāi)時迅速升溫。而鋼材的強度與剛度是隨著其自身溫度的升高而逐漸降低甚至消失的，這樣的話，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢較大時鋼材會逐漸軟化，導(dǎo)致建筑的整體結(jié)構(gòu)倒塌。為此，必須要對鋼結(jié)構(gòu)采取一定的防火措施。一般可以采用新型防火材料進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)或者涂刷防火涂料等方式進(jìn)行防火設(shè)計，并建立一定的消防報警系統(tǒng)，以更好的保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火性能。
2.2防腐問題
鋼材如果長時間暴露在室外受到風(fēng)雨等自然力的侵蝕，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響。因此防腐問題也是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計需要解決常見問題，目前的做法主要是采用新型防腐和構(gòu)造材料。在實際建筑設(shè)計中設(shè)計人員在遇到鋼結(jié)構(gòu)建筑中對所設(shè)計的建筑都做出特別的要求，比如涂刷防銹涂料，防火涂料屬于油漆類。防火涂料一般做法為先刷紅丹防銹底漆兩度，再刷鋼結(jié)構(gòu)面漆兩度(面漆顏色由甲方定)。另外對鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工也有確定的要求，比如構(gòu)件出廠前涂紅丹防銹底漆一道;鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后，將其清洗干凈，然后再刷一度底漆，兩度面漆。然而現(xiàn)在雖然有各種不同類型的防腐涂料但較為有效的防腐涂料還需外國進(jìn)口，但隨著我國綜合國力的增強，相信未來定將會生產(chǎn)出更優(yōu)秀的新型防腐涂料。
2.3保溫問題
外部環(huán)境對建筑的熱輻射主要從兩個方面影響建筑的熱環(huán)境：一是透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)，并被室內(nèi)表面所吸收，產(chǎn)生了加熱的效果;二是被建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面吸收，其中一部分熱量通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)逐漸進(jìn)入室內(nèi)。由于玻璃可以讓陽光直接射入室內(nèi)從而迅速升高室溫，特別是隨著新型玻璃材料的不斷出現(xiàn)，玻璃的熱工性能逐步改進(jìn)，建筑采光與建筑保溫之間的矛盾已日趨淡化，“遮蔽”與“阻隔”走向平衡。所以對建筑的保溫措施主要集中在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，而目前對此解決辦法有兩種較為有效：
2.3.1研制、優(yōu)化保溫材料的構(gòu)造，提高建筑熱環(huán)境性能。例如在建筑物得內(nèi)外表面或者外層結(jié)構(gòu)的空氣層中，采用高效反射材料，可以將大部分的紅外射線反射回去，從而建筑物起到保溫和隔熱作用;此外還可運用高效節(jié)能玻璃，硅氣凝膠，新型節(jié)能墻體材料，達(dá)到節(jié)能的目的。
2.3.2防止保溫材料凝結(jié)水外保溫和中間保溫作法?？煞乐贡夭牧嫌捎谡羝臐B透積累而受潮。內(nèi)保溫作法則保溫材料有可能在冬季受潮，外保溫可避免主要承重結(jié)構(gòu)受到室外溫度的劇烈波動影響，從而提高其耐久性。外保溫作法對外表面的保護(hù)層要求較高內(nèi)保溫和中間層保溫則由于外表面是由強度大的密實材料構(gòu)成，飾面層的處理比較簡單。
2.4吸音問題
在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳中頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時到達(dá)聽眾的雙耳，缺少側(cè)向反射帶來的圍繞感。在這類建筑的設(shè)計中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強度、防火、吸濕、加工等多方面。目前廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計和噪聲控制中的解決途徑是吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)。
2.5隔音問題
在當(dāng)前城市人口密集化程度越來越大的今天，各種噪音污染為題愈發(fā)嚴(yán)重。為了能夠還人們一個清靜的生活空間， 加強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。噪聲規(guī)劃、噪聲控制等理論也逐漸演化開來。人們可以聽到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇。人們可以聽到談話、鳥鳴、音樂、泉水叮咚、歌聲等;但也能聽到吵鬧、機器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。但主要是有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等建筑對隔聲隔振要求非常高，需要專門的聲學(xué)設(shè)計。對于旅館、公用建筑、民用住宅人們對安靜的要求也越來越重視。并盡量靠近聲源，會提高隔聲效果。一般隔聲間外墻使用隔聲性能較好的材料或結(jié)構(gòu)，如磚、混凝土、紙面石膏板墻等，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。
3、結(jié)語
總之，在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計中，必須要綜合考慮多方面的因素來對其進(jìn)行設(shè)計，包括建設(shè)方要求的高度、跨度需求，以及外觀質(zhì)量要求等。另外還要注意施工設(shè)計中重點考慮的細(xì)部連接問題、防火防腐問題、保溫隔音問題等等。可以說，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計是具有很大科技含量的，這需要建筑設(shè)計人員自身具備較高的設(shè)計能力，并充分了解鋼結(jié)構(gòu)的特點以及其設(shè)計注意要點，通過精心設(shè)計來提高鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量。
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鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計研究論文范文二：淺析高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計
【摘 要】目前隨著高層建筑的不斷興起，在高層建筑的結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)以其強度高、自重輕、抗震性好及材料可回收等諸多優(yōu)點得以在高層建筑中廣泛應(yīng)用。由于鋼結(jié)構(gòu)在許多方面優(yōu)于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，其不僅穩(wěn)定性較好，而且可以在廠房加工完成后再到現(xiàn)場進(jìn)行裝配，有效的加快了工程建設(shè)的速度。目前在高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)已得到廣泛的應(yīng)用。本文分析了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點和鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，同時對鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并進(jìn)一步對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了說明。
【關(guān)鍵詞】高層建筑;鋼結(jié)構(gòu);設(shè)計
1 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點
1.1 加工和安裝一體化，成本較低，施工速度較快
由于鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，鋼結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行規(guī)模化的生產(chǎn)，而且構(gòu)配件之間具有良好的通用性和互換性，這就加快了鋼結(jié)構(gòu)建筑的加工和安裝一體化進(jìn)程，有效的降低了建設(shè)的成本，施工速度加快，有效的縮短了工期，建筑企業(yè)可能更早的確保經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)。
1.2 鋼結(jié)構(gòu)使建筑更富功能化
鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與功能一體化后，使鋼結(jié)構(gòu)建筑的功能性更有效的突顯出來，可以有效的實現(xiàn)技術(shù)和藝術(shù)之間的相融性。
1.3 能夠滿足超高度和超跨度的要求
由于鋼結(jié)構(gòu)可以稱為勻質(zhì)體，無論其強度和彈性都較高，即使在相同的受力條件下，鋼結(jié)構(gòu)由于自身重量較輕，所以其可以做成跨度和高度都強于混凝土和木材等結(jié)構(gòu)形體，目前超高層建筑的建設(shè)，就是利用鋼結(jié)構(gòu)的大跨度和較高高度的特點。
2 鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計原則
2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定
在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其中穩(wěn)定性是一個十分關(guān)鍵的問題，一旦設(shè)計中沒有把握好穩(wěn)定性這一關(guān)，則會帶來不必要的損失。而導(dǎo)致設(shè)計中穩(wěn)定性問題出現(xiàn)的原因通常都是由于設(shè)計人員自身的原因所導(dǎo)致，首先是缺乏相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗，沒有充分掌握結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的穩(wěn)定性概念，其次是對于一些新型結(jié)構(gòu)不夠了解，從而導(dǎo)致設(shè)計中薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。
2.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案
在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要對工程的地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計，確保所選擇的基礎(chǔ)方案的合理性，所以在設(shè)計過程中不僅需要具有詳細(xì)的地質(zhì)勘察報告，而且還需要對地基變形進(jìn)行驗算，確保基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)合理性。
2.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖和計算方法
在進(jìn)行設(shè)計時需要對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定計算，目前在進(jìn)行單層和多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，則只進(jìn)行框架柱的穩(wěn)定計算，但在實際施工過程中，框架的種類較多，所以在設(shè)計中需要設(shè)定典型條件，從而確保設(shè)計中的能夠簡化計算工作。
3 鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用
3.1 安裝布置和結(jié)構(gòu)的選擇
鋼結(jié)構(gòu)并不是所有建筑都適合的，通常情況下平面較為規(guī)則的建筑則宜采用鋼結(jié)構(gòu)，其他一些較為復(fù)雜的軸線、扭轉(zhuǎn)較大的住宅平面則不適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。而在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時還需要充分的考慮到建筑的負(fù)荷量，控制好水平位移，因此在設(shè)計時需要對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的考慮，如把樓梯間、電梯間墻體、單元分戶墻、廚房和衛(wèi)生間的墻體等設(shè)計成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。
3.2 對變形的設(shè)計考慮
抗側(cè)力結(jié)構(gòu)可以是鋼結(jié)構(gòu)，也可以是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用鋼桁架作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成純鋼結(jié)構(gòu)時，要按照以下規(guī)定進(jìn)行：在風(fēng)的作用下，層間位移1/400，頂點位移1/500;在地震的作用下，層間位移1/250，頂點位移1/300。因此，采用鋼桁架作抗側(cè)力結(jié)構(gòu)就會增加用鋼的數(shù)量，增加了工程造價。如果根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的限值1/300來控制整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的話，在地震的情況下，鋼筋混凝土剪力墻就會出現(xiàn)損害，這樣的設(shè)計考慮還是缺乏規(guī)范。若按鋼筋混凝土剪力墻限值有1/800的控制力度時，鋼梁、鋼柱截面會因地震力加大而不斷增加。
3.3 柱網(wǎng)的確定以及柱斷面型式的選擇
柱網(wǎng)的確定主要根據(jù)平面的分割情況、結(jié)合梁的位置和截面高度、以及鋼梁的隱蔽方法來決定。通過外墻處的柱距可以確定柱網(wǎng)，處理好沿外墻鋼梁和外墻窗上皮的高度關(guān)系，柱網(wǎng)就能基本確定。鋼柱的截面型式分為三種：圓管柱、方管(箱形)柱和H型鋼柱。其中，管柱內(nèi)灌注混凝土，制作成鋼管混凝土柱，其比鋼筋混凝土的承載力高出很多，同時還能節(jié)省用鋼。在節(jié)點的構(gòu)造作法上，方管柱結(jié)構(gòu)簡單科學(xué)。但是，管柱在與鋼梁連接上下翼緣部位，需要用橫隔板的形成貫通節(jié)點，在一定程度上增加了操作的難度，也增加的工程造價。H型鋼柱，當(dāng)外包鋼筋混凝土?xí)r形成鋼骨混凝土柱。H型鋼柱的加工和使用都比較簡單，只是需要較多的鋼材。
4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意哪些問題
4.1 鋼結(jié)構(gòu)的選型和布置
進(jìn)行高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要充分的考慮建筑條件、荷載能力、使用功能、制作安裝和材料使用等因素的影響，而且在確保結(jié)構(gòu)體系具有良好的抗震性和防火性。同時在使用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時還需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的使用情況及性質(zhì)來進(jìn)行綜合的考慮，要在唯鋼結(jié)構(gòu)的剛度的情況，使其受力均勻，減少建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時確保各層的抗側(cè)力強度，確保建筑的使用功能得以滿足。
4.2 構(gòu)件的選擇
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員要注意正確選用質(zhì)量合格的鋼材、連接材料和焊接材料。鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材應(yīng)該具有抗拉強度、延展強度、伸長度、冷縮度和硫、碳等物質(zhì)含量的合格證明。在地震頻發(fā)區(qū)，鋼材除以上要求以外，還要求它們具有合格的沖擊韌性強度。焊接材料的質(zhì)量直接影響整個鋼結(jié)構(gòu)的安全，所以應(yīng)該要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的受力性能和焊縫的受力情況，確定焊接材料的等級。
4.3 鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計中，應(yīng)該要根據(jù)設(shè)防強度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度，采用不同的抗震結(jié)構(gòu)。首先，鋼結(jié)構(gòu)的剛?cè)岫鹊倪x擇應(yīng)該結(jié)合跟那個結(jié)構(gòu)的具體高度、體系和場地條件驚醒綜合性判斷，使鋼結(jié)構(gòu)同時滿足變形和強度的要求。受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定要通過限制構(gòu)件的寬厚比較，達(dá)到受彎的極限能力，然后利用其受彎的極限能力達(dá)到構(gòu)件的承載能力。其次，高層鋼結(jié)構(gòu)因該采用全鋼框架，當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度不足時，可采用中心支撐框架、鋼框筒等結(jié)構(gòu)形式。最后，設(shè)計人員要加強各構(gòu)件之間的連接，保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震時鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
4.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火設(shè)計
在利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要對其抗火設(shè)計進(jìn)行重視。盡管鋼材是非燃燒材，但由于鋼材具有較好的導(dǎo)熱性，而且在高溫下膨脹系數(shù)的增長會導(dǎo)致鋼材強度喪失，從而使其在火災(zāi)中極其脆弱，所以需要對其抗火設(shè)計進(jìn)行加強。
5 結(jié)束語
在高層建筑施工中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是整體工程中極其重要的部分，由于其具有其他結(jié)構(gòu)所無法比擬的優(yōu)點，所以在當(dāng)前建筑行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。而且隨著設(shè)計水平的不斷提升，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)所存在的問題也將逐漸解決，這就有效的推動建筑行業(yè)的調(diào)整發(fā)展，使國民經(jīng)濟(jì)得以快速的增長。
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