建筑鋼結構工程隨著城市化建設的不斷推進,高層及大型建筑越來越多,使得鋼結構工程應用日趨增多。基于此,本文對鋼結構工程的設計原則及其設計要點進行了探討分析,并對建筑鋼結構工程的注意事項進行了探討分析。
1.鋼結構工程的立面設計。傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構工程通常設計大量的采光窗,而大量的采光窗會破壞墻面的線條造型,建筑鋼結構工程則不會受此困擾。輕鋼結構屋面則大量使用屋面采光板,不僅采光均勻,而且不會破壞墻面的線條造型,既適用又美觀,目前非常適合聯(lián)合型建筑,順便也解決了建筑的通風問題。建筑鋼結構工程的立面設計主要由工藝布置來決定的,立面要求簡潔恢弘,同時簡單統(tǒng)一突出重點。設計師們往往為了突出建筑結構的重點,會在建筑入口、外天溝或者收邊泛水的地方使用跳躍性色彩和冷色調(diào),起到畫龍點睛的作用,勾勒出建筑鋼結構工程體態(tài)輕盈、色彩豐富,給人耳目一新的感覺。
2.鋼結構工程的溫度伸縮縫設計。建筑鋼結構工程的溫度變化會導致鋼結構工程發(fā)生形變,因此需要設置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的設置有兩種:一種是橫向設置溫度縫,另一種是縱向設置溫度縫,選擇哪一種設置則根據(jù)具體建筑設計情況而定。溫度縫的設置就把建筑分為了若干個溫度區(qū)段,鋼結構設計規(guī)范則決定了每個溫度區(qū)段的長度。其中處理溫度伸縮縫的方法又有兩種即雙柱設置法和單柱設置法,一般選擇前者來處理。倘若設置的是縱向溫度伸縮縫,可在屋架支座處設置一個滾動支座,倘若設置的是橫向溫度伸縮縫,則可在框架梁與檁條連接處采用槽鋼夾板滑動方式或者橢圓孔滑動方式。
3.鋼結構工程的保溫隔熱與防火設計。建筑鋼結構工程的導熱性能特別好,當其處于不同溫度的環(huán)境下,鋼結構的抗拉強度和塑性都會有所變化,大致分為四個層次:一是受熱溫度在100℃以上;二是受熱溫度在100~250℃之間;三是受熱溫度在250~500℃之間;四是受熱溫度在500℃以上,并且在這四個溫度區(qū)間鋼結構的抗拉強度和塑性會發(fā)生不同的變化,隨之對鋼結構產(chǎn)生不同程度的影響。其中當鋼結構所處溫度在第二到第四區(qū)間時鋼結構會分別出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象、徐變現(xiàn)象、鋼材節(jié)后塌落。
4.鋼結構工程的防腐設計。鋼結構工程中的鋼材主要組成部分是鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵以及其他化合物,其中有些物質(zhì)暴露在空氣中時就會被空氣氧化還原發(fā)生質(zhì)變,即稱腐蝕。所以,當空氣中有腐蝕性介質(zhì)或者鋼構件處在潮濕的環(huán)境下而未對鋼結構作出相應的保護措施時,建筑鋼結構工程的銹蝕就會愈加明顯。鋼結構銹蝕輕微時會使鋼材發(fā)生形變,比如使鋼構件截面厚度發(fā)生變化,或者在構件表層形成銹坑層等,嚴重時甚至使鋼構件結構發(fā)生大的形變,因此建筑鋼結構工程設計時需要加強結構腐蝕設計。
二、建筑鋼結構工程設計的注意事項
(1)鋼結構適用性判斷的注意事項。通常鋼結構工程多是用于跨度和荷載較大、體型復雜的高層建筑中。要求其能夠承受較高的溫度、方便拆卸、能夠承受大幅度的振動、密封嚴實,因此在鋼結構設計之前必須要對這些方面進行全面的分析,考慮所設計的鋼結構是否適用、能否滿足要求。
(2)鋼材選擇的注意事項。建筑鋼結構工程設計中的選材非常重要且難度較大。究其原因,一方面是我國鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展,鋼材的種類繁多,要從眾多的鋼材種類中選出適合某種建筑工程的鋼材是有難度的;另一方面是因為目前鋼結構建筑的種類也在不斷增加,不同建筑物對鋼結構的強度、變形度、疲勞應力等方面的要求也不一致,因此選擇合適的鋼材顯得至關重要,否則就不能發(fā)揮出鋼結構建筑的功用。
(3)建筑鋼結構工程受力體系以及細部節(jié)點設計的注意事項。建筑鋼結構工程設計方案確定后,需要對鋼結構的受力體系以及細部節(jié)點進行具體的計算和完善。首先,針對鋼結構受力體系設計而言,現(xiàn)今很多鋼結構都是采用的桿系結構,這種結構要求鋼材強度大、截面尺寸?。辉谏a(chǎn)的時候可以在現(xiàn)場組裝、構件之間的約束作用小。因此其設計的重點是保證構件節(jié)點之間的連接穩(wěn)固性。其次,對于鋼結構建筑的細部節(jié)點設計而言,鋼結構建筑的設計要求細致且設計內(nèi)容復雜,都需要對細部節(jié)點進行嚴格的設計。
科技的進步發(fā)展,使得建筑鋼結構工程的應用范圍日益廣泛,其不僅用于輕鋼結構和大跨結構,更多的應用于高層建筑中,與混凝土結構相比,其具有自重輕、抗震性能好、工期短和施工方便快捷的優(yōu)點,因此對其結構設計進行分析具有重要的現(xiàn)實意義。
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