钢结构建筑设计相关论文范文
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钢结构建筑是现代建筑中的重要组成部分,它的产生与发展已经历了一段200余年的历史,其技术理论、配套体系也日臻成熟与完善。下面是学习啦小编为大家整理的钢结构建筑论文 ，供大家参考。
钢结构建筑论文 范文一：钢结构建筑浅析
[摘要]本文简要的阐述了钢结构的发展历程及建筑特点并讨论了目前钢结构设计主要面临的问题及解决措施。
[关键词]钢结构;钢结构特点;钢结构设计;构造材料
钢结构是比较广泛的一种建筑结构，随着社会的进步，一些有着特殊要求的钢结构应运而生，如：跨度较大的结构、荷载较大的结构、在地震多发区的房屋结构等，更是推动了钢结构建筑的发展。
一、钢结构建筑的发展历史
钢结构的发展与国家的钢铁冶炼技术有着密切的关系。早在公元前200多年(秦始皇时代)，我国就用铁建造桥墩，随之建造铁链悬桥，如400多年前(明代)云南的沅江桥等。
18世纪欧洲工业革命以后，由于钢铁工业的发展，钢结构在欧洲各国的应用逐渐增多，我国由于受封建主义的束缚，钢结构发展缓慢。
1949年新中国成立以后，钢结构得到了空前的发展，建造了大量的钢结构工程，如1961年建成的北京工人体育馆;1967年建成的我国第一座大跨度平板网架结构——北京首都体育馆屋盖结构。近些年随着社会的进步也建造了不少超高层建筑，如高420.5m的上海浦东金茂大厦，深圳地王大厦、广州新电视塔、天津津塔等，同时钢材生产的新技术、新产品也日益增多，如彩钢压型板、彩钢复合板、拱形厂房及彩钢制品等的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实际证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。
二、现代钢结构的建筑优点
1、重量轻、强度高：
钢材的容重大，强度却很高。建筑材料中钢材容重与屈服点的比值最小，例如，在相同的荷载条件下，钢屋架重量只有同等跨度钢筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果采用薄壁型钢屋架则更轻，只有1/10。因此，钢结构比钢筋混凝土结构能承受更大的荷载，跨越更大的跨度。
2、材质均匀，有良好的塑性和韧性：
与钢筋混凝土和木材相比，钢材的内部组织均匀，可视为各向同性材料，钢材的弹性模量大(E=2.06X105N/mm2)，具有良好的塑性和韧性。这些物理力学性能，最符合目前所采用的计算方法和结构分析中的基本假定，所以钢结构的实际受力情况与结构分析结果最接近，在使用中最安全可靠。
3、钢结构工业化程度高、施工速度快：
钢结构由各种型材和钢板组成，制作简便，精确度高，能批量生产。钢结构的工厂制作、工地安装的施工方法，可缩短施工周期，降低造价，提高经济效益。钢结构的工地拼装常用螺栓连接，不仅施工快速，对已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改建。
4、钢结构的密封性好：
钢材组织致密，采用焊接连接可做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、煤气罐、输送管道等板壳结构，最适宜采用钢结构。
三、钢结构设计的思想和技术措施
钢结构的设计应该重视，贯彻钢结构的设计思想，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，因此钢结构设计应在以下设计思想的基础上进行：
1、钢结构在运输、安装和使用过程中必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证结构安全可靠;
2、应该从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，应符合建筑物的使用要求，具有良好的耐久性;
3、尽可能节约钢材，减轻钢结构重量;
4、尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日;
5、可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。
钢结构应因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。上述措施应结合具体条件进行方案比较，采用技术经济指标都好的方案。此外，还要总结、创造和推广先进的制造工艺和安装技术，注意施工的可行性。
四、现代钢结构中建筑设计所面临的问题
1、钢结构中建筑设计的防火问题：
钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，很容易使建筑损坏，比如美国世贸中心大楼外墙是排列很密的钢柱，外包银色铝板，在美国911事件中两个塔楼分别受飞机撞击后所产生的大火使钢材软化，最终导致大楼倒塌。钢结构建筑需考虑更多的防火因素，以下为两种常用构造防火措施：一是采用钢管混凝土结构(混合结构);二是根据钢结构的部位不同分别采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆。
2、钢结构中建筑设计的防腐问题：
钢材如果长时间暴露在室外，必然会生锈老化，其自身承载力会下降，建筑的美观也会受影响,因此防腐问题也是钢结构设计需要解决的常见问题。目前的做法主要是采用新型防腐和构造材料。在设计中设计师对钢结构建筑都做出特别的要求，比如涂刷防锈、防火涂料等。另外对钢构件施工也有明确的要求，比如构件出厂前涂环氧富新一道;钢结构安装调整后，将其清洗干净，然后再补刷中间漆，两道面漆，使总漆膜厚度达到120-150微米。
3、钢结构中建筑物理问题:
(1)保温。建筑的保温措施主要集中在外围护结构上，而目前有效期解决办法有两种：1)研制、优化保温材料的构造，提高建筑热环境性能。2)防止保温材料凝结水，采用外保温和中间保温作法。
(2)吸音。在一些建筑大厅中，尤其是在音乐厅等要特别考虑声音这个因素的设计中，需要综合考虑材料的使用。目前广泛地应用于音质设计和噪声控制的解决途径的非吸声材料制成某种吸声结构或使用本身具有吸声特性的材料。
(3)隔音。噪声与建筑密不可分，噪声污染的防治与治理已经成为建筑声学重要的组成部分。有安静要求的房间，如录音室、演播室、客房等对隔声、隔振要求非常高的建筑，需要专门的声学设计。对于旅馆、公用建筑、民用住宅等，为满足人们对安静的要求，一般使用隔声性能较好的材料或结构，如砌块、混凝土墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门或吸声迷道等。
五、结论
钢结构的诸多优点使得钢结构产业有着广阔的发展前景，但钢结构的缺点也制约着钢结构产业的前进步伐，如何经济、有效的解决钢结构中的不足，将是钢结构发展的首要问题。
参考文献：
[1]王肇民. 建筑钢结构设计. 同济大学出版社，2001
[2]陈志华. 建筑钢结构设计. 天津大学出版社，2004
[3]黄呈伟 孙玉萍 钢结构基本原理. 重庆大学出版社，2002.
钢结构建筑论文 范文二：探究建筑钢结构设计
[摘 要]工业化进程加快的同时推动了住宅建筑钢结构体系的快速发展，本文围绕建筑钢结构设计，主要分析了建筑钢结构设计特点，建筑钢结构设计原则，建筑钢结构设计问题及对策。
[关键词]建筑 钢结构 设计
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)25-0125-01
伴随着科技的快速发展，在房屋建筑中广泛使用了新型材料。由于高层建筑与高耸大跨度结构中具有的优越性，使其在非居住建筑领域获得更加广泛的应用，这同时也成为二十一世纪建筑行业的重要发展方向。
一、建筑钢结构设计特点
1.钢结构材料具有较高的强度，塑性与韧性要比其他钢材建筑材料好，例如与木材、砖石作比较，其强度要高出很多。因此，在大跨度和大荷载的结构构件中频繁使用。钢材的特点还有良好的塑性与韧性。良好的塑性，在一定的条件下结构不会因为超载而产生断裂;良好的韧性，结构能够很好的适应动力荷载。钢结构具有的延伸性与吸能力还令其抗震性能十分优越。另一方面，钢材具有极高的强度，制作的构件截面极小且薄，受到压力时能够符合稳定的要求，有时无法充分发挥强度。
2.均匀的材质，钢材内部组织十分接近向同性和匀质，同时在一定的应力幅度范围内几乎是完全弹性的。因此，钢结构实际的受力状况比较符合工程力学计算的结果。在冶炼与轧制过程中钢材的质量能够获得十分严格的控制，材质在极小的范围内波动。
3.钢结构的制造比较简便，施工时间比较短。钢结构需要的材料比较单纯并且属于成材，加工十分简便，并且利用机械进行操作，因此，通常在专业的金属结构厂将钢结构制作为构件，具有较高的精确度。在工地上拼装构件，可以使用安装便捷的普通螺栓和强度较高的螺栓，有时候还能够在地面上进行拼装及焊接成比较大的单元之后进行吊装，以便能够尽量缩短施工时间。除此之外，已经建好的钢结构进行加固和改建也比较容易，采用螺栓对结构进行连接时可以根据需求实施拆迁。
二、建筑钢结构设计原则
钢结构设计必须具有充足的强度、刚度以及稳定性，整体结构达到可靠和安全要求;结构应当满足建筑使用的要求，具有较好的耐火性;设计结构方案尽量节省材料，减轻钢结构自身重量;最好能够缩短制造与安装的时间，节省工作日;钢结构构件应当方便维护和运输;在有可能的条件下，尽可能保证美观，尤其是外露结构，需要符合建筑美学的要求。按照以上原则，结合实际情况的各项要求，整体考虑结构具有的经济性、设计特点和施工合理性等。
1.梁柱体系。平面一般利用梁柱普通体系。梁使用热轧焊接钢梁，焊接柱为箱型钢柱，设计整个结构为刚性框架结构，由梁、板和柱承担竖向荷载。框架中的梁和柱、梁和基础全部按照刚性进行设计连接，现场利用高强螺栓与焊接共同发挥连接作用。
2.抗剪设计。计算分析表明，在整体水平荷载与地震力发挥作用下，上述局部结构体系的刚度比较弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷载。钢框架剪力墙结构系统中间部分的楼梯和电梯之间利用钢筋混凝土剪力墙，以便能够很好的抵抗水平外力造成的冲击。
3.楼盖体系。各层楼盖通常使用钢筋混凝土，按照结构计算楼盖厚度为110mm，在计算结构中，该楼盖具有足够的厚度，符合无限刚性的平面假定。
三、建筑钢结构设计问题及对策
(一)独立基础设计荷载取值不恰当
多层钢筋混凝土框架建筑大部分使用独立基础，当主要地基受力层没有软弱粘性土层时，没有达到8层并且高度不会超过25米的民用框架房屋或者多层框架厂房，可以不验算地基与基础的抗震承载力。也就是说，在8度之内的地震区域，大部分多层钢筋混凝土框架房屋可以不实行地基与基础的抗震能力的检验。可是设计这些房屋的基础时应当考虑风荷载造成的影响。整体计算多层钢筋混凝土框架房屋时，必须记录风荷载，不要因为风荷载不发挥作用就不进行考虑。
(二)基础结构实施的设计
为了确保构件具有的延性，应当在梁内配置符合要求的钢筋。耐火极限是两小时，预应力筋无粘结的保护层厚度应超过40mm。当前高层断肢剪力墙系统出于埋置深度的考虑，通常会设计地下室。基础则会利用桩筏基础。怎样对桩实行合理造型，将会对地下室的整体设计产生重要的经济影响。
比如某一建筑工程，上部十九层带地下室，经过详细勘察，可以选择25米的预应力管桩，单桩桩长是34米，承载力特征值是900kN。使用25米桩共计290根，使用34米桩共计200根。通过比较桩身分析两种设计方案，总体桩延米数量相当，可是需要满樘布置25米桩，筏板厚度需要1200mm，而34米桩则采用墙下布置，可以将筏板减少到900mm，具有显著的经济性。因此，应当对基础选型的设计方案进行比较，才可以确定最终的合理经济方案。
(三)平面结构设计
一般来说，针对高层建筑，除了特殊的设计要求以外，高层建筑物不适合应用不规则的平面设计，应当尽量要求形状规则和简单，尽量均匀分布的承载力与刚度。对于不同抗震等级的建筑，其平面和突出部位尺寸的数值都应当在适合的范围内，同时最好不要使用重叠角部的平面图形。设计抗震结构时，高层建筑物应当尽可能调整布置结构与平面形状，防止出现防震缝。当必须设计防震缝时，针对框架结构来讲，高度不会超出15米时，缝宽不应当比100mm小，当高度已经超过15米时，应按照不同程度的烈度适当增加高度。断肢剪力墙在高规中具体是指不超过300mm的截面厚度，各肢截面的厚度与高度比值超过4但是不会超过8的剪力墙。按照实验获得的数据以及经验得出的数据，在高层建筑中对短肢剪力墙的应用增加了较多的限制，因此，在建筑钢结构设计过程中，设计人员需要尽量或者不使用短肢剪力墙。
(四)竖向设计结构
高层建筑物中最为重要的就是竖向结构，他对建筑物整体质量造成了直接影响。高层建筑物竖向应当尽量的均匀和规则，避免产生较大的内收和外挑。为了确保中心的稳定性，建筑物整体竖向结构应当属于上小下大的造型，同时逐渐发生变化。假如竖向结构不垂直或者并不是规则的上小下达的造型，此时就要单独外加设计来保证整体建筑物的平衡，维持稳定性。建筑物假如属于竖向内收造型，站在抗震角度分析，建筑楼层侧向上的刚度应超过上一楼层的70%。
(五)楼盖设计结构
高层建筑物中的楼盖设计，也会对整体建筑物质量造成影响。许多公司出于对成本的考虑，一般选择楼板预制作，这样就会增加建筑物抗震设计风险。国家明确规定，当高层建筑物超过50米时，高层建筑物的复杂结构应当使用现浇楼盖设计，混凝土等级强度不能小于C20。
(六)设计抗震等级
高层建筑物更加应当重视合理设计抗震等级，设计抗震时，建筑混凝土钢筋结构构件应当按照抗震设防分类、强烈程度、结构类别等采取不同的抗震级别，并且应当满足对应的结构要求。
结束语
我们能够看出，我国高层建筑钢结构住宅正在高速发展，可是从设计结构到安装制作等各个环节我们与外国建筑水平存在着比较大的距离。作为设计人员应对高层建筑的钢筋混凝土结构进行更深一步的研究，提高我国建筑钢结构设计水平。
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