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建筑工程项目中钢结构设计的稳定性分析

彭壮成

广西鲁艺建筑工程有限公司

摘要: 在建筑工程中钢结构占据着重要的位置,其稳定性与建筑物的后续使用安全密切相关。基于这种情况,为了保证钢结构的整体安全,有必要保证钢结构的稳定性。这需要钢结构稳定性设计的支持。在此基础上,探讨钢结构设计的稳定原则和要点具有重要的实用价值。
关键词: 建筑工程;钢结构设计;稳定性
DOI:10.12721/ccn.2021.157042
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1建筑钢结构设计原则

在钢结构设计过程中,为了提高钢结构的稳定性,保证施工质量,必须坚持以下原则。首先,要坚持稳定的原则。设计人员在设计、整理图纸的过程中,应根据建筑结构、施工要求、设计要点等,在图纸上准确反映钢结构的支撑部位,同时在结构稳定核心设计完成后,我们需要设计施工的稳定性和三维施工要点,为保证施工质量打下良好的基础。第二,坚持统一原则。钢结构混凝土框架设计前,必须准确计算出预期的参数值,并在实践过程中灵活运用钢结构稳定计算方法,以提高数据的科学性。最后,坚持合作原则。将单个钢结构构件焊接并用螺钉固定,得到实心钢结构。因此,设计人员在进行结构稳定性设计时,应综合考虑各种因素,充分发挥单个构件的功能和作用,以达到提高工程质量的目的。

2影响钢结构稳定性的因素

2.1钢结构建筑框架设计本身不合理

框架设计是否合理对钢结构的稳定性影响极大,而框架不合理主要体现在三个方面:(1)没有按照钢材的使用规范进行设计,例如,C型钢与方管不合理搭配使用,会造成局部结构承重能力下降,容易导致结构变形或扭曲,降低了钢结构的稳定性;(2)在设计的过程中对钢结构各方面的承载力计算不够准确,导致局部结构承重过重或过轻,也改变了局部结构受力情况,在一定程度上打破了整体结构的稳定性;(3)随着建筑成本的逐年升高,为了节约建筑成本,在设计的过程中主观性地降低钢材使用标准,使用不达标的钢材进行建筑,将降低钢结构的稳定性,增加各类安全风险。

2.2焊接设计缺陷

众所周知,钢结构建筑是由钢结构组合焊接而成的,因此焊接设计是非常关键的,尤其是焊接设计的关键部位。然而,在建筑工程中,钢结构的焊缝设计一般不受重视,焊缝的强度也不能完全计算出来,所以往往是随机设计。例如,为了加快施工速度,焊缝设计较少,焊缝长度不够。如果焊缝中存在气孔和夹渣,焊缝的强度会大大降低,不仅会降低结构的稳定性,而且容易造成焊缝缺陷部位的应力集中。当遇到外力时,极易引起焊缝开裂,增加安全风险。

2.3腐蚀因素的影响

在自然因素的影响下,钢材一旦暴露在室外环境中,很容易被腐蚀,特别是一些较薄的钢材,一旦焊缝或使用螺钉的部件被严重腐蚀,结构的稳定性就会大大降低。如果风、雪等自然因素使局部振动或压力增大,很容易引起焊缝开裂。然而,在实际结构设计中,钢筋锈蚀问题往往被设计人员所忽视。一般情况下,只要涂一层底漆,甚至不采取防腐措施,当钢材腐蚀严重时,结构的稳定性就会降低。

2.4消防设计缺陷

在施工过程中,钢材是钢结构施工的主要材料,钢材不可燃,不能燃烧。因此,钢结构的设计一般不考虑防火问题,但在实际施工中,钢结构的防火性能低于混凝土结构。由于彩钢复合板、木地板和装饰材料将用于钢结构建筑。这些材料一旦大面积燃烧,钢结构中的钢材会迅速升温,降低钢材的强度,使钢材软化、变形、弯曲,甚至造成关键焊接部位的脱焊。因此,防火设计的缺陷也威胁着钢结构的稳定性。

3钢结构设计中稳定性的设计方法

3.1结构选型

为了使建筑钢结构有一个稳定的体系,在选择结构时,一方面钢结构的平面布置应遵循简洁、规则、对称的原则,以保证刚度中心与质心重合。当发生地震时,可以有效地避免结构的扭转效应,从而提高建筑物的安全性。另一方面,不宜采用搭接转角或细腰钢结构布置,也不宜采用凹凸竖向结构,以保证钢结构的竖向布置能上下衔接。另外,注意建筑钢结构的底部设计,通常选用T型、L型、U型钢结构,减少自然灾害对建筑钢结构的影响,从而提高建筑的稳定性。

3.2防腐设计

建筑物所在区域的雨水、阳光和大雾会对建筑物的钢结构造成一定的腐蚀,进而影响建筑物的稳定性。电化学腐蚀和化学腐蚀是钢结构常见的腐蚀现象。为了解决钢结构的腐蚀问题,研究人员必须根据不同地区的自然环境设计能提高钢结构抗腐蚀性能的表面涂层,使钢结构在高温高湿的环境中也能保持较高的稳定性。

3.3结合钢结构剪力

现阶段,建筑工程的形态学越来越复杂,建筑结构中不对称设计的案例比比皆是,逐渐形成了一种潮流。与传统的建筑形式相比,这种新的建筑形式需要在设计稳定性方面付出更大的努力。在钢结构的具体设计过程中,为了简化工作,设计师经常将垂直构件直接标记为柱子,倾斜柱直接标记为斜杆。这种设计方式虽然对建筑的稳定性没有影响,但在进行剪力调整时受到的干扰更大。倾斜的柱子承受着垂直和水平方向的荷载。如果设计人员没有充分考虑垂直荷载,则会产生较大的剪切误差,影响建筑钢结构的整体稳定性。更复杂的是剪切力的具体设计过程,该项目必须考虑实际施工条件,进行综合分析和调整项目的功能组件的建设条件,以满足承载力要求。

3.4防火设计

建筑钢结构的耐火性相对较差,当建筑外部温度达到430℃以上时,其负载能力就会急速下降,进而降低建筑的安全性。因此,在对建筑钢结构进行防火设计时,首先,应选用防火性能较强的材料,如涂层厚、黏性高的材料,其较高的阻燃性能能够提升钢结构的防火性能。其次,施工时要对材料进行阻燃与防锈处理,使得建筑钢结构满足防火标准,同时获得较高的防火水平。

3.5细部设计

钢结构的整体稳定性明显有利于正常施工和长期使用。为了实现这一目标,必须加强节点的详细设计。详细设计有效地弥补了整个工程的缺陷,减少了整个钢结构的缺陷,避免了工程安全和质量的潜在风险。首先,设计师必须考虑整个建筑的初始需求,制定相应的设计方案。钢筋混凝土结构是建筑工程中应用最广泛的结构形式,大大提高了结构的强度和稳定性。此外,薄壁、圆形和小角度型材主要用于薄壁轻钢结构。这些结构需要更大的刚度。在建筑物的设计和施工中,细部节点的连接应符合要求,保证连接的稳定性,保证施工和使用的安全。

3.6钢结构构件及节点的科学设计

钢结构构件和节点的稳定性直接影响钢结构的整体稳定性。因此,必须科学计算局部构件的截面,特别是支撑柱和钢梁的截面。应充分考虑钢材的弹性和柔韧性。如反复验算梁腹板剪力网截面的强度,反复计算大跨度钢梁的变形和承载力;其次,螺栓构件的螺栓设计要科学,不仅要设计高强度螺栓,还要设计扭剪型和摩擦型螺栓;最后,对焊缝的强度和强度进行科学计算,合理设计焊缝的长度和宽度。

结论

简而言之,尽管钢结构是建筑行业不可或缺和重要的建筑材料,但我们也必须承认,钢结构的应用存在许多缺陷,这些缺陷与建筑质量直接相关。因此,在建筑行业的发展中,加强对钢结构稳定性的关注和研究很重要。一方面,钢结构稳定性的设计者必须加强对专业技能的研究,不断提高设计水平和能力;另一方面,参与建筑的人应当加强设计理论的研究。我们相信,在许多领域的共同努力下,我国建筑部门钢结构的稳定性将不断提高。

参考文献:

[1]王国平.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点分析[J].住宅与房地产,2019(18):112.

[2]马鑫,陆俊虎.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].建筑工程技术与设计,2019,000(027):804.

[3]罗玉兰.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].建筑·建材·装饰,2019(006):211,220.