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建筑钢结构设计要点

2025-09-16 14:22:08 

在建筑钢结构设计中,设计师需要遵循相应的设计原则,严格把握相关的设计要点,使整体结构与细节部分有机协调,对其中易产生问题的环节要加强质量控制,全方位提高钢结构建筑质量,保证建筑物的使用性能以及整体设计的美观性、经济性。

建筑钢结构设计要点

1、遵循设计原则

建筑钢结构设计需要遵循以下几方面原则:

1)稳定耐久原则。钢结构设计中应充分考虑稳定性,稳定问题是钢结构设计中面临的一个重要问题,若因设计不当出现结构失稳,不但造成巨大经济损失,甚至还可引发严重人员伤亡。因此,设计人员应充分把握钢构件及结构的稳定性能,处理好钢结构的稳定问题,确保钢结构的安全可靠性。

2)便利高效原则。在进行建筑钢结构设计时,要高效利用钢材资源,减轻结构自身重量,便于运输、安装与维护。

3)实用美观原则。在确保钢结构整体稳定性与耐久性等基础性能的基础上,还应重视设计的美观性,尤其是外露结构需符合相应的建筑美学要求。

2、正确选用钢材及焊缝质量等级

在进行建筑钢结构设计时,需依照现行规范要求,将钢材与焊缝质量等级标注于设计方案中。目前建筑钢结构设计中未明确焊缝质量等级,焊接作为基本的钢结构连接方式,其质量优劣关乎整体结构安全与稳定性,因此设计人员需要根据钢结构的材料以及承载力等明确焊缝质量等级。建筑钢结构所使用的钢材具有较高的性能要求,包括良好的抗拉强度、屈服强度等,在设计方案中,要充分考虑钢材选用的科学性,这对于钢结构的使用性能影响重大。

3、重要功能实现的设计要点

1)防火性能设计

虽然钢材的熔点比较高,但如果处于高温环境下,钢结构也容易产生物理及化学性质变化,进而影响到整体结构的安全性。因此,在进行建筑钢结构设计时,要充分考虑到防火性能的实现。温度越高,钢结构的强度及承载力等都会相应降低,如超过300℃,钢结构的屈服点与极限强度便显著下降;在400℃以上的高温环境中,钢结构强度及承载力只有平时的1/2;而达到600℃以上,其内部结构会遭受完全破坏。因此,设计师需要考虑到钢结构的防火性能设计,应用阻热法与水冷却法等措施,使钢材构件在规定的时间内温度升高低于临界值,避免火灾对钢结构产生严重的破坏。

2)防污性能设计

建筑常见污染,包括噪声污染、光污染等,为了降低这些污染对建筑物使用造成的不良影响,在设计时就需要进行防污性能设计。噪声污染的产生,主要是由于建筑结构的隔音效果较差而导致的,而光污染则是由于结构设计不合理导致光线干扰建筑物使用,在进行建筑钢结构设计时,设计者要重视防污性能设计。例如可通过在墙体内部填充玻璃棉的方式有效吸收声音,提高建筑物的防噪音性能。

3)防腐性能设计

提高建筑钢结构的抗腐蚀性也是保证建筑物正常使用功能和使用寿命的重要因素。钢结构的防侵蚀性一直以来都是建筑行业致力研究的课题。随着建筑使用时间的增加,钢结构不可避免地会暴露于室外,经过风雨等自然力的侵蚀必定会发生老化和生锈,不仅建筑的美观度会受到影响,其稳定性和安全性也会大大降低。为了解决这类问题,各种钢结构防腐材料应运而生。在钢结构表面涂抹防锈、防腐,以及防火蚀涂料是当前钢结构设计中最常见的做法之一。

4、结构选型与布置

钢结构设计应该渗透“概念设计”理念,在结构选型与布置环节,这一设计理念至关重要。设计者对于难以进行理性精确分析的问题,可着眼于整体结构与分体系间的破坏机理、力学关系等,合理确定细部构造措施。在结构选型中,需考虑不同钢结构形式特点,如针对屋面覆盖跨度比较大的建筑物,可设计索模结构体系,针对有较大悬挂荷载的工业厂房,可以网架替代门式钢架。结构布置是整个钢结构设计中的难点部分,设计师既要考虑结构整体刚度大小要求,同时又要考虑刚度的均匀性,包括剪力墙设置位置、柱子主方向朝向等,如对结构布置缺乏仔细分析,那么会影响到整体钢结构的抗力有效性和传力途径的合理性等,既影响建筑物的质量,同时又背离了经济性原则。

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