钢结构的优点及钢结构设计研究

钢结构的优点及钢结构设计研究

刘昌军

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摘要：伴随着我国城市化进程的加快，建筑工程得到了快速的发展。在这一过程中，由于我国建筑工程的科技进步，对于钢结构的研究也在不断地深化。建立了一套完善的钢结构施工技术体系，对提升高层建筑结构的稳定水平，促进了现代建筑技术的发展。在此基础上，结合钢结构建筑的理念，对其优势及设计要领进行了论述，以期对其在工程中的应用起到一定的借鉴作用。

关键词：钢结构；优势；设计

引言

随着建筑业的持续发展，现代建筑工程的选材、技术标准也在不断地提升。钢结构是一种新型的建筑，在建筑施工中得到了广泛的应用。这样就能达到较好的结构强度及稳定性。同时，还能对钢结构进行循环再利用，是绿色建筑发展的必然趋势。这对提升我国建筑工程的质量和适应多元化建筑工程的需要，有着十分重要的作用。尽管在工程实践中，这种新型钢结构具有诸多优越性，但是，在其设计与施工方面，仍然存在着一些值得重视的技术问题。因此，应在此基础上，加强对其的理解，改进其设计，使其更好地发挥其优越性。

一、钢结构建筑的理念

人们对其认识与运用是一个逐步深入的过程。根据工程实际，钢结构基本上是一种以钢构件为主要承载力的特殊建筑物体系。钢结构作为一种新型的建筑，在使用性能、稳定等方面有着显著的优越性。其自身的钢铁可以被循环使用。同时，由于其自身的特点，使其在设计上更具弹性，更能适应建筑物的地震作用。随着钢结构建筑的开发与应用，高强度、轻量化的建材也有了很大的发展。有关材料的使用，极大地推动了钢结构在我国的推广和建设中的应用。在当今的建筑工程中，绿色环保已经成为了一个重要的发展趋势。在此背景下，建筑行业必须对此进行清晰的认识，并在保证建筑结构的稳定与抗震性能的同时，使其达到经济、实用与绿色的目的。由于其具有材料轻质、技术系统成熟、构造构件可大批量制造、施工高效、造价低等优点。相对于传统的建筑材料，钢结构在抗冲击性能、抗冲击性能等方面都有很大的优势。

二、钢结构的优点

（一）高强度的冲击韧性

与一般的钢筋混凝土房屋相比，钢结构建筑具有较好的稳定性而不是较好的抗震性能。钢结构建筑物由于自身自重小，因此在地震作用下承载能力大。在地震作用下，墙体可以有效地吸收地震波，避免建筑坍塌，保障建筑的安全。同时，钢结构又是一种极高的可塑性，这一点与一般的钢筋混凝土结构有着明显的区别。对于钢筋混凝土建筑物，若在检验时发现有不符合条件，大量的工程构件需被拆除，而在工程中，只要将有缺陷的构件替换掉，就可以被拆除，从而减少工程的错误修正费用，保障工程的顺利进行。

（二）易于施工

从工程实践来看，钢结构建筑在建筑强度、材料密度等方面都有较大的优越性。同时，由于其自身的施工工艺比较简单，便于施工人员在施工中的迅速布置，保证了工程的顺利进行。在施工时，无须对混凝土的配合比进行任何操作。相对于一般的钢筋混凝土结构而言，它的施工方便性更高，而且能省去繁琐的施工工序，大大提高了工程的效率。另外，在工程施工中，由于需要大量的钢架构件进行拼接、安装，所以可以采用更多的机械进行辅助，大大缩短工程施工的工期。

三、钢结构建筑的设计原理

（一）以建筑物的形式为基础进行结构的选型

钢结构由于其良好的抗震性能，在高层、超高层建筑中得到了广泛的应用。由于建筑物的高度不断上升，因此，在进行建筑设计时，应根据建筑的高度来合理设定有关的指数。在不同的高度，对结构的设计有不同的要求。因此，在进行工程设计时，必须保证所选用的钢结构与建筑物的高度相适应，以达到工程质量的要求。

（二）对建筑的稳定和平面的使用情况进行全面的考量

在进行钢结构设计时，首先要考虑的是其稳定性能，以及其平面布局的合理性。一份好的结构设计计划，既要确保建筑本身的使用功能，又要确保工程建设的顺利进行。这就需要设计者在设计时，对每一个设计依据都要进行相应的分析。在此基础上，进一步完善和完善设计细节，并对其进行实用性和科学性的论证，以保证其能满足建筑的稳定需求，为后续的工程建设提供便利。

（三）强调总体测量

在钢结构的设计中，骨架的计算是十分重要的一环。构架计算精度的高低，不仅关系到构架设计的科学性，而且关系到构架自身的稳定。要保证设计方案的实施效果，就必须注重对相关文献的量化分析。并对工艺进行了持续的优化，避免了工艺参数的误差。在对建筑物的稳定进行分析时，若有问题，应及时加以改善，避免因设计不当而导致建筑物的质量下降。

四、钢结构建筑的设计要点

（一）提高钢结构的耐火和耐蚀特性

尽管钢结构建筑的结构强度很高，但其耐火性能与混凝土相比仍有很大的差异。所以，在钢结构建筑的设计中，应注意其耐火、耐腐蚀等方面的问题。我们可将耐火材料包覆在重要的构造位置，或喷上耐火材料。同时，建筑的消防措施还可与建筑的装潢工程有机地结合起来。在室内装饰工程中，为了提高建筑物的耐火性能，应广泛采用新型耐火材料，并采用喷漆等方法。另外，为保证钢结构的抗腐蚀性能，还需对钢结构进行镀锌或喷漆处理，以达到较好的防腐蚀作用。

（二）列网格法

在钢结构建筑中，柱间距的确定是一个重要的施工工艺。在此过程中，需要从建筑的平面划分出发，根据建筑上梁的位置及建筑横断面的高度对建筑结构进行调整，并利用隐蔽钢梁的形式来确定柱面。在施工过程中，应注意管身和外墙的相对位置，保证外墙高梁的高度和外墙的高度一致，从而保证结构的合理。

（三）变形极限

变形限位技术能较好的满足钢结构建筑的抗侧性能需求。当采用钢桁架结构进行结构抗震时，应按规范要求进行相应的设计，并进行相应的计算和配筋。若不能正确地进行核算，将会使工程造价上升，从而影响工程的总体经济效益。为保证建筑的抗震性能，并能有效地控制其成本，可采用钢筋混凝土组合结构。在保证工程质量的前提下，既能有效地控制工程造价，又能保证工程质量和安全。

结语

钢结构作为一种稳定、抗震、可循环使用的结构形式，对绿色建筑的发展起到了积极的推动作用。但是，在使用钢结构的时候，必须要对钢结构建筑的特征有一个全面的认识，要清楚地认识到它的设计原理和特征，要对它的应力进行精确地分析，并根据它来进行设计，从而使设计方案更加科学，这对于最大限度地发挥它的优越性是非常重要的。因此，在我国，特别是在建筑业中，钢结构得到了广泛的应用。因为大部分的建筑场地都是有限的，所以必须使用钢结构来建造。其次，在建筑体系中，必须采用与建筑相关的钢结构。比如中央空调，水系统，电力系统，这些都降低了整个空间的使用率。所以，将轻型钢结构应用于现代化的建筑工程，可以获得较高的经济效益。

参考文献

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