建筑钢结构设计技术

建筑钢结构设计技术（精选十篇）

建筑钢结构设计技术 篇1

1建筑结构设计优化方法的应用及实践价值

1.1结构设计优化方法的应用

通常情况下, 主要是在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计中应用结构设计优化方法和技术。具体来讲, 房屋工程分部结构的优化设计包括优化设计基础结构方案、屋盖系统方案以及围护结构方案和结构细部设计等等。这些方面又包括很多细小方面的内容, 如选型、布置、受力分析、造价分析等。要严格依据相关的设计规范和使用要求, 结合工程具体情况, 来进行结构的优化设计, 促使综合经济效益得到显著提升。

1.2结构设计优化方法的实践价值

要充分考虑建筑结构长远效益, 来对建筑结构的近期投资进行减少, 并且促使建筑结构的可靠性和合理性得到显著提升。通过实践研究表明, 相较于传统的设计方法, 将设计优化技术应用过来, 可以在较大程度上降低建筑工程造价。通过优化技术的应用, 可以将材料性能给最合理的利用起来, 有效协调建筑结构内部各个单元, 并且安全度也符合建筑规范的规定。同时, 还可以合理决策建筑整体性范昂设计, 通过优化技术的应用, 可以促使建筑设计的目标得到实现。

2民用建筑结构设计与经济性的关系

2.1结构设计与用地的关系

现如今, 为了节约用地, 居民住宅大多是高层建筑, 总得建筑面积即各层建筑面积的综合, 层数与范围建筑面积所分摊的房屋成反比的关系, 具体来说, 建筑拥有着越多的层数, 单位面积所分摊的房屋面积就越小, 但是, 随着建筑层数呢增加, 房屋的总高度也逐渐增加, 这就需要增大房屋间距, 所以在某种程度上来讲, 层数的增加并不会按照同一比例增加用地的节约量。

2.2结构设计与造价的关系

建筑层数直接影响着单位建筑面积的造价, 但是在影响程度上存在着差别, 不同的分布结构所受的影响程度不同, 对于屋盖来说, 无论房屋有多少层都只需要一个屋盖, 增加建筑物的层数并不会影响对屋盖的投资, 但是, 随着层数的增加, 单位面积的屋盖造价会明显降低, 对于基础部分来说, 做为整个工程的承载者, 基础部分被各层共同利用, 在增加层数的过程中, 对于基础部门的压力增大, 对基础部门的质量要求随之提升, 虽然会降低基础部分的单位面积造价, 但由于承载力的增大, 这种造价的降低程度并不十分明显, 对于承重结构来说, 增加层数需要提升承重结构的承载力和抗震力, 这就在一定程度上提升了分部结构的单位建筑造价。

2.3高层住宅结构设计与经济性的关系

经过调查研究可以得出住宅的造价与住宅的层数有着明显的关系, 这种关系具体体现在, 如果增加住宅层数这就需要增加墙体面积和柱面积, 这就使得高层住宅的自重增加, 导致高层住宅的基础和柱的承载能力增加, 对基础和柱的质量要求也随之提高, 另外, 高层住宅在建设的过程性需要加长水卫和电气的管线, 所以层数越高造价也就越高, 降低层高, 可以节约管道材料, 降低基础和柱的承载能力, 提升建筑的抗震性, 节约了高层住宅的建筑成本, 此外, 层高的降低还可以使建筑的总高度降低, 建筑之间的日照距离缩小, 从这种意义上来说, 层高的降低也可以有效的节约土地资源。外墙的周长系数也是影响工程造价的因素, 即使在建筑面积相同的情况下, 如果高层住宅的平面图形不同, 其外墙的周长系数也就不同, 长方形或圆形的平面形状可以有效降低外墙周长系数, 降低了装修外墙、砌体、基础以及内外表面的装修费用, 并且, 方形和圆形的平面也提高了住宅建筑的承受能力, 从各个方面降低了高层住宅建筑的成本。

3结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用

结构设计优化技术具有自身显著特点, 满足建筑结构设计工作的需要, 在设计中加以合理运用具有重要现实意义。主要表现在以下几个方面。

3.1有利于建筑物美观与实用。通过采用相应的技术措施, 不仅能够提高设计水平, 还能够实现建筑结构的美观、实用。对各部分结构进行科学合理的安排, 也能降低工程建设的材料消耗, 节约工程造价成本。

3.2有利于降低建筑工程造价。实践证明, 通过优化建设结构设计, 能够节约成本6%-35%, 同时还能够合理利用各种材料性能, 协调好建筑内部结构的各个单位, 提高建筑物的安全度, 满足适用、经济、安全的目的, 对整个工程建设也具有重要的现实作用。

3.3有利于保障建筑物的安全与质量。利用相应的优化技术开展结构设计, 能够提高结构的稳固, 满足地基承载能力要求, 保障结构稳固耐用, 满足工程建设需要, 提高工程安全程度, 也有利于确保建筑工程质量。

4结构整体与局部优化

建筑结构设计具有层次性, 并且相对比较复杂, 因而必须运用技术措施优化整体与局部设计工作。就层次来说, 它包括设计体系、结构体系、安装设计体系等, 并且每个体系还包含不同的分支体系。设计中必须考虑建筑结构的具体情况, 优化每个分支体系结构, 进而完成整个设计工作。同时, 设计还包含原料选取、零部件选择、结构类型选择等内容, 具有一定的复杂性, 这也是设计中需要考虑的问题。针对这些特点, 设计中必须从整体入手, 细化设计工作, 提高设计水平。

结束语

通过上文的叙述分析我们可以得知, 随着时代的进步和社会经济的发展, 在时代飞速发展的今天, 企业在发展过程中面临着日趋激烈的市场竞争, 要想在激烈的市场竞争中获得发展和壮大, 除了要保证建筑工程结构设计的质量和安全之外, 还需要将经济性原则给贯彻过来, 最大限度的扩大建筑工程的经济效益。针对这种情况, 就需要将结构设计优化技术应用到房屋结构设计中;相关的工作人员需要不断努力, 提升自己的专业素质和综合水平, 总结设计经验, 以便设计出更好更安全的房屋建筑。

参考文献

[1]宋戈辉.结构设计优化技术在厂房结构设计中的应用[J].黑龙江科技信息, 2012 (19) .

[2]孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富向导, 2011 (26) .

建筑钢结构设计技术 篇2

1结构加固常用方法及设计

建筑物结构的加固有直接加固和间接加固两种方式，相关专业的工程技术人员在设计的时候要适当的根据实际情况和使用要求选择适宜的加固方法，做到灵活的运用。加固方法分为加大截面加固法和混凝土置换加固法及预应力加固法，这些方法各有各的特点，同时我们要结合房屋建筑的实际情况在特定的情况下来选择不同的加固方法。房屋建筑结构加固设计同样具有几种行之有效的办法。首先，我们都知道的有效传统的加固方法，就是增大建筑物结构件的截面面积来进行行之有效的加固。这种方法的特点就是，它能够巧妙地使房屋建筑的截面面积增大，可以相应的提高建筑物的架构的强度并在一定程度上加大它的承载量，使原有的房屋建筑实现结构加固的目的。这种方法虽然传统，但是它不但能够有效提高建筑构件的抗压力和抗拉力等方面的重量承载量，还能够修复略微受到损伤的建筑架构，从而能够及时的保证建筑构件的安全性和经久耐用性。这种方法传统有效，但是利用这种房屋建筑结构加固的施工方法，在建筑物周围会搭设脚手架等，从而在一定程度上，不管是在房屋建筑结构加固设计的时候，还是在其施工的时候都会影响建筑物本身的使用环境。其次，在需要加固建筑物的外面可以适当的利用具有较高强度的钢筋，因为钢筋可以作为设置预应力的拉杆来使用，从而起到对房屋建筑结构进行加固的作用，这种加固办法就是预应力加固法。在房屋建筑结构加固过程中，预应力的加大会使房屋建筑结构与我们利用外面钢筋所制成的拉杆一起分担承受共同建筑物的压力，这样就在一定程度上改变了房屋建筑结构本身所具有的受力情况，能够有效的提高房屋建筑结构的`强度。这种加固方法做起来相对于前者更加快速高效，也是一种现代建筑行业进行房屋建筑结构加固的快速有效方法。再次，加固设计者可以利用房屋建筑结构与将钢板对房屋建筑外包起来的共同作用，将钢板等材料铺盖在被加固房屋建筑结构的外部，使它们固定，这样就会在一定程度上提高房屋建筑结构的强度和刚度，提高房屋建筑结构对压力所能够产生的承载能力，实现建筑结构加固的目标。

2相关工程加固前进行设计的必要性

探讨建筑围护结构保温技术与设计 篇3

建筑围护结构包括外墙、门窗、屋面三种，这三种结构是建筑散热、吸热、隔热的主要媒介，对建筑物整体的保温能效有重要意义。因此，有必要探析这些结构的保温机理，以此进行适当的保温设计，保证围护结构保温措施的有效性。

建筑围护结构实现保温的技术机理

对建筑来说，介质热传导的过程有三，分别是吸热、传热和放热。其中，吸热过程是针对室内的，由于室内温度较高，所以围护吸收热量;传热过程则在围护内部进行，自高温侧传向低温侧;放热则是通过围护结构外表面进行，将热量向室外放出。现有的保温技术基本都是通过阻绝或抑制这三个过程之一实现的。

建筑围护结构实现保温的技术设计

1.外墙结构的保温设计

目前的建筑设计中，常用的外墙保温设计有三种，分别是外保温、内保温与内外混合的保温设计。

外保温设计的技术机理是在建筑外墙的外侧设置一层相对独立的保温隔热体系，以令建筑整体都能发挥出保温隔热效能。由于该层体系从外侧包裹住了主体结构，所以能从三方面直接保护建筑结构。第一方面是应力方面，外界的温度变化必然造成热胀冷缩，进而引起一定程度的结构变形，外保温系统能有效缓冲变形应力;第二方面是气候破坏方面，雨雪的冲刷、液体的冻融、气候的干湿，这三类循环作用都会直接破坏外墙结构，外保温系统能有效避免这些破坏;第三方面是侵蚀破坏方面，空气中的酸性氣体、太阳的强烈紫外线都会侵蚀围护结构，外保温系统能有效遮挡这些侵蚀。

内保温的保温层则设置在外墙结构靠室内的一侧，其优点在于施工非常简便、快捷，而且由于技术已经相当成熟，无论施工还是检验都有固定的标准，所以质量较高，能应用相当长的时间。缺点则在于适用性上存在缺陷，一方面由于内墙、外墙、保温层交接部位会产生热桥，所以特定情况下保温能效会下降，保温层有开裂的可能;另一方面由于对室内结构有影响，对室内面积、二次装修等要求较高的建筑无法使用。

相比以上两种保温形式，内外混合式的保温设计拥有更高的适性，因为这种设计的具体方案是根据建筑围护的实际条件选择的，会依照外墙不同部分的不同特征确定适于外保温还是内保温，并以此搭配设计方案。遗憾的是，虽然该方法有很好的保温能效，并且能消除热桥危害，但该种保温方法却会危害外墙围护本身。因为混合保温会对外墙围护施加应力，所以长期下去很可能令外墙产生不同程度的形变，进而扩展成裂缝，降低其使用寿命。

2.门窗结构的保温设计

在建筑的围护结构中，门窗结构的能耗散失是最严重的，通常情况下，传热损失达到建筑总比例的三分之一，冷风渗透的比例也达到三分之一。但另一方面，建筑门窗往往有通风、采光、日照、观景等多方面的设计要求，这些要求与保温设计有一定的矛盾性，因此更应在设计上找好双方的平衡点。具体来说，在不超出上述设计要求的前提下，外门窗的洞口面积要尽可能小，气密性则要尽可能高，这样才能将冷空气的渗透控制在最低。此外，谨慎选择门窗的材料和型号，选用保温性能高、隔热效果好的门窗，提升门窗自身的保温性能，这才是门窗结构保温设计的根本。

3.屋面结构的保温设计

屋面在建筑围护结构中属于较为特殊的部分，该结构一方面对自重的要求很高，另一方面还要求良好的防水性，这就使其保温设计受到了一定的限制。因此针对屋面结构进行保温设计时要综合考虑上述因素，首先，保温材料应选择密度小、导热系数低的类型，以控制屋面的重量与厚度;其次，在满足上诉条件的前提下，屋面保温层所用的保温材料在吸水率方面要尽可能低，即隔水性要好，否则一旦遭遇强降雨，保温层被迫大量吸水，其保温效果就会大幅下降。从目前的技术水平来看，常用的保温技术有以下三种：第一种是利用具有憎水性的膨胀珍珠岩进行保温;第二种是利用硬质发泡型的聚氨酯同时进行防水处理和保温处理;第三种是在屋面上粘贴保温板进行保温，保温板粘贴在屋面的找平层，粘贴剂是与粘结胶混合的聚合物砂浆，保温板则选用STP板、酚醛板、岩棉板均可。需要注意的是，第三种技术本身不具备防水、隔水功能，所以在完成后必须处理节点和嵌缝，然后加添屋面防水层。

结语

建筑围护结构在保温方面的性能是实现建筑节能环保的重要影响因素，优秀的保温设计能在降低建筑能耗方面发挥巨大的作用。因此，要把维护结构的保温设计当作建筑产业绿色发展的一部分加以重视，优化技术、强化设计、创新材料，争取令民用建筑的保温技术能再上一个台阶，提升我国总体的环保水平。

建筑钢结构设计技术 篇4

1建筑结构设计优化技术概述

结构设计, 主要是指在操作过程中, 利用先进的技术手段, 在有限的空间中进行结构的优化, 提高空间的利用效率。同时也要注意设计与空间布局的关系, 体现专业、科学、合理性。随着计算机信息技术的发展, 对设计技术提出了更高的要求, 需要进行不断的创新。

结构设计优化, 主要在建筑整体设计中进行体现, 在分布设计中发挥着重要的作用。设计过程中, 多种类型的建筑设计都离不开结构设计, 因此, 在具体设计中, 要结合实际的工程情况, 将优化的理念贯穿在结构设计活动的始终, 实现经济效益和质量效益的统一。

在进行结构设计的过程中, 需要考虑长远的利益, 保证整个方案的科学性, 进行现有结构的优化, 至少可以节约原有费用的三分之一, 可以在很大程度上节约经济成本, 不会在应用中出现经济失衡的现象。同时通过结构设计优化技术, 可以促进施工中各个部门的协调合作, 实现资源的合理配置, 提高了资源的有效利用率, 可以达到建筑物施工安全经济的目的, 实践价值相对较高。

2建筑结构设计与经济性的关系

2.1结构设计与用地关系

社会在发展, 技术在进步, 建筑市场也在不断的拓展, 高层建筑逐渐增多, 虽然缓解了城市用地紧张的情况, 但是也对建筑结构设计提出了更高的要求。结构设计优化在一定程度上完善了建筑行业的设计要求, 增加了房屋的高度, 但是房屋之间的距离也在逐渐加大, 因此在这样的情况下, 用电的面积并没有随着层数的增多而减少。

2.2结构设计与造价的关系

在建筑过程中, 层数与单位造价有着密切的关系, 但是对不同的部分, 影响程度是不同的。例如顶盖部分, 不管建筑有多高的层数, 都是共用一个顶盖。因此随着建筑层数逐渐增多, 单位面积承担的成本逐渐降低, 投资相对较少。基础部分, 是整个区域内住户的共用部分, 随着层数的逐渐增多, 所要承载的负荷相对较大, 虽然单位面积承担的成本相对降低, 但是表现形式相对不明显。承重结构部分, 例如墙体、梁柱等, 随着层数逐渐增多, 需要抗震性能和承载能力进一步提高, 针对这部分结构, 建筑中需要更大的投入, 成本造价相对提高。

2.3高层建筑结构设计与经济性的关系

随着城市化进程的加快, 为了满足人们不断增长的住房需求, 高层建筑得到了广泛的应用。由于实用性较强, 建设数量在发展中不断较多。但是高层建筑也有一定的局限, 由于层数相对较高, 施工中墙体面积和梁柱体积相对增加, 并且还会增加结构的重量, 虽然承载力有所提高, 但是在电气工程施工中, 铺设的管道线路不断增长, 增加了成本费用。针对这些问题, 可以降低层高, 在一定程度上可以节省材料和能源, 同时也可以提高抗震的性能, 成本也会相对降低。除此之外, 也可以直接降低建筑物的总高度, 在实现节能效果的同时, 也能实现节约用地的效果。在建筑中, 如果要求面积相同, 形状不同, 墙体的外周长会明显存在差异。通常情况下, 外墙的形状越接近方形或者是圆形, 周长相对减少, 后期进行装修工作量也会相对减少。另外受力性能在一定程度上也有所提高, 但是造价却得到了合理的控制。因此在实际操作中, 要考虑这方面的因素, 对墙体的形状进行合理的设计。

3结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用

3.1直觉优化技术

直觉优化技术是一种概念设计优化, 是一种新型的设计方式。在建筑施工中, 如果制定了科学的方案, 可以采用多种不同类型的结构设计方式。这个过程中, 即使确定了整体的结构框架, 在相同荷载的情况下, 可以采用不同的分析方法, 而且各种参数的取值也是不固定的, 例如材料、荷载等;另一方面, 建筑物在实际施工中存在一些细节部分方面的问题, 计算机并不完全的进行解决, 需要一些有经验的人员进行主观判断, 因此对设计人员的要求相对较高, 专业素质要过硬, 掌握多方面的知识, 综合素质强。但是这种主观判断并不是无凭无据进行操作, 完全天马行空, 而是要依靠结构设计的规律, 根据工程施工经验进行, 还是有一定的可靠性, 也是所谓的概念设计, 在设计师进行备选方案选择时, 这种方法比较常用, 效果比较明显。

3.2概念处理

在建筑结构设计的过程中, 存在许多不可控因素, 尤其是一些自然灾害, 破坏力相对较高, 对人们的生命财产危害性相对较大, 需要加以重视, 给予关注。因此, 在进行具体的设计时, 要利用概念处理的原则对问题进行充分的分析, 对结构进行科学合理的规划, 将安全隐患扼杀在摇篮之中, 将危险降到最低。尤其是在抗震方面, 需要意识到问题的重要性, 对建筑结构中可能蕴含的不安全因素进行科学的分析, 采用合理的技术进行细致的处理。另一方面, 在这个过程中, 要注意结构的刚性和均匀度, 并给予足够的重视, 遵循科学的设计原则。第一, 安全性。结构设计是建筑设计中的重要组成部分, 是整个建筑物的内在支撑, 一旦出现问题, 容易发生坍塌等事故。发生地震灾害时, 将会加大损失的严重性。因此, 在结构设计优化中, 要考虑安全性的问题, 要保证设计出的作品能够经得起实践的检验。第二, 实用性。建筑结构设计与人们的生活息息相关, 在进行优化的过程中, 要有实用性的概念, 不断缩小结构的体积, 增大房屋的空间, 同时采用质量相对较好的材料, 提高结构的承载能力, 保证结构的稳定性, 延长建筑物的使用寿命。第三, 经济性。结构设计优化中, 也体现了这方面的准则, 综合效益相对较高。第四, 延性。在结构设计中, 需要遵循延性的设计原则, 可以对突发的破坏力进行科学的防范, 进行压力的分担, 可以降低突发灾害对建筑物的不良影响。

4结语

建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分, 发挥着重要的作用。在实际操作中, 要遵循科学的原则, 处理好与质量、经济方面的关系, 采用科学的技术进行结构设计的优化, 改进现有结构设计中的不足, 提高结构的强度、刚性以及延性, 从而保证建筑物的质量。

参考文献

[1]佟月强, 郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业, 2012 (08) :252.

[2]陶小林, 杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用, 2013 (16) :264.

[3]李能能, 董斌.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建筑设计管理, 2013 (12) :73-75.

钢结构设计的建筑论文 篇5

钢结构设计步骤和设计思路【1】

摘要： 钢结构设计简单步骤和设计思路 关键词： 钢结构 结构设计 步骤 (一) 判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。

这是和钢结构自身的特点相一致的。

(二) 结构选型与结构布置此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。

运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。

所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。

同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。

[20] 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。

其理论与技术大都成熟。

亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。

结构选型时，应考虑它们不同的特点。

在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。

基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载 )，如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。

总雪载释放近一半。

降雨量大的地区相似考虑。

建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。

而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。

宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系。

我国半数以上的此类高层为前者。

对抗震不利。

[19]结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑.一般的说要刚度均匀.力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础. 柱间抗侧支撑的分布应均匀.

其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线. 否则应考虑结构的扭转. 结构的抗侧应有多道防线. 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力. 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。

通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子. (三) 预估截面结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。

主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。

根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。

翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。

确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估. 通常50<λ<150, 简单选择值在100附近。

根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等.初学者需注意，对应不同的结构，规范中对截面的构造要求有很大的不同。

如钢结构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题。

在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。

除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择安全经济美观的截面。

(四) 结构分析目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ. 新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构提供了条件。

并不是所有的结构都需要使用软件: 典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形. 简单结构通过手算进行分析. 复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析. (五) 工程判定要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做“工程判定”。

比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。

根据“工程判定”选择修改模型重新分析,还是修正计算结果. 不同的软件会有不同的适用条件.初学者应充分明了.此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离,

为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定, 但对这种误差, 会通过“适用条件、概念及构造”的方式来保证结构的安全. 钢结构设计中,“适用条件、概念及构造”是比定量计算更重要的内容.

工程师们不应该过分信任与依赖结构软件.美国一位学者曾警告说：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。” 注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法. (六) 构件设计构件的设计首先是材料的选择.

比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn). 通常主结构使用单一钢种以便于工程管理. 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面. 当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235.

构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面.这和结构内力计算的弹性方法并不匹配. 当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。

由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算，直至通过，如sap等。

这是常说的截面优化设计功能之一。

它减少了结构师的很多工作量。

但是，初学钢至少应注意两点： 1.软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定.目前所有的程序都不能完全解决这个问题。

所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查. 2.当上面第(三)条中预估的截面不满足时，加大截面应该分两种情况区别对待。

(1) 强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度，其中,抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。

(2) 变形超限，通常不应加大板件厚度，而应考虑加大截面的高度，否则，会很不经济。

使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能，很难考虑上述强度与刚度的区分，实际上，常常并不合适。

(七) 节点设计连接节点的设计是钢结构设计 中重要的内容之一.在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定.

常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免. 按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接.

初学者宜选择可以简单定量分析的前两者.

常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式. ;连接的不同对结构影响甚大.比如,有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题,但会产生较大转动, 不符合结构分析中的假定. 会导致实际工程变形大于计算数据等的`不利结果.

连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法, 初学者可偏安全选用前者.设计手册[2}中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便. 也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成. 具体设计主要包括以下内容:

建筑钢结构设计技术 篇6

【关键词】房屋建筑；结构加固；设计；施工技术

引言：房子建造关系到大家平時日子的方方面面，它的质量会影响使用的安全性，因此在建筑工程过程中，房子建筑构造加固规划和施工技术变得越来越重要，为了进一步建加强筑物的构造加固性，削减人员伤亡和财产损失，应在必定程度上不断的加强房子建筑构造加固技术的规划，改善施工技术。

1.结构加固方法以及相关的技术分析

进行加固施工时，其加固施工及加固计划的拟定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不一样状况拟定不一样的加固计划。

加固工程方案的优劣，在一定程度上是房屋建筑结构加固技术顺利实施的为要前提，没有良好的施工方案是阻碍加固工程施工重要因素。有的加固方案固然具有解决问题的可行性，但是，因为其方案在施工过程中增加了一定的施工难度，而造成施工工期长、劳动用工大、安全系数低的弊端，结果必将影响到加固质量。

2.房屋建筑结构的常用加固技术

2.1直接加固的一般方法

（1）增加钢筋截面法类似于混凝土的加固办法，以增加了截面积的办法来加强房屋的巩固度，此运用己经非常老练，习惯规模广，建造起来也对比简单，更换混凝土加固办法，操作需要很长的时刻，所以影响修建物的运用此外，这种加固办法后，修建物内的净空面积会有所减小，此办法合适用于通常混凝土构造的修建。

（2）有粘结外包型钢加固法，该方法具有良好的加固作用，建筑的有点就是施工的环节相对较少，但是这种方法需要大量的钢筋，导致更高的本钱，因此不适合使用在加固一般的建筑物上，主要用于结构强度高的建筑物，同时需要被加强的区域不能扩展等的建筑上。使用钢板的缘故，这种方法并不合用于加固高温场所的建筑结构。

（3）粘贴钢板加固法。在该过程中使用粘贴板，对于建筑钢筋结构来说，不需要加湿，并有一个相对短的时间来施工，这将不会对用户和工作的日常生活产生明显影响，除此之外，该方法不会导致建筑物外观的损害，也不会导致降低使用的空间。这种方法的最大缺点是粘合加固来加强效果，因此粘合的水平对加固效果有直接的影响，从而不易控制加固效果因此，这种方法主要用于补强加固静态前提下的构件。

（4）张贴纤维增强塑料加固法钢筋加固法，望文生义与张贴有关，类似于张贴钢板加固的办法，但也存在一些区别，主要是资料方面用于进一步加固资料是塑料的，所以不必忧虑相对湿度和侵蚀性，由于资料自身重量比较轻，并且本钱比钢低得多，但是，塑料资料具有明显的缺陷，温度不能太高，容易泛起火灾因而，使用过程中这个办法应当使构造巩固并妥善处理高温易燃的问题。

2.2与混凝土结构加固改造配套使用的技术

（1）关于托换技能。系托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技能的概称属于一种综合性技能，由有关构造加固、上部构造顶升与复位以及抛弃构件撤除等技能构成。合用于己有建筑物的加固改造。

（2）关于植筋技能。系一项对混凝土结构较简捷、有效的衔接与锚固技能。可植入一般钢筋，也可植入螺栓式锚筋；己广泛应用于己有建筑物的加固改造工程中。

（3）关于外包钢加固技能。外包钢加固法分为湿式与干式两种状况湿式外包钢法，在原有构件和型钢之间，使用环氧树脂或许乳胶水泥等粘结，将新旧资料之间进行有用协同，保证工作全体性，可是具有着比较大的工作强度，干式外包钢法，即原有构件和型钢之间没有任何粘结效果，当然有时候以水泥砂浆添补，可是并不能完成联系面拉力与剪力的传递，难以保障原构件和型钢的全体工作，只能完成独自受力这种方法根本对原构造构件的截面尺度更改不大，仅是前进构件承载力，添加刚度与延性，一般在屋架、砖窗间墙、梁、混凝土柱等构造构件、构筑物加固中使用广泛。

3.实施中的施工技术

做好前期的设计和预备工作后，进入正规的实施阶段，工程实施中也要有良多的留意点，要把握技术要点和施工方法

（1）对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定，这些工作看起来简朴，实在非常的重要，所以这个工作一定要当真的对待，尽量做的细致一些。而且必需要有专业的实验室对原旧钢结构以及加固用的新钢材进行取样实验，出具权势巨子评定讲演，明确出符合前提的原料、需采购新钢材、焊条规格型号、焊接连接工艺的技术。

（2）对原旧钢结构进行喷砂除锈，清除表面笼盖的所有侵蚀的氧化层及渣物，然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度，与设计一起研究，通过一系列专业的计算和讨沦，确定实用可靠的处理、加固、改造方案。

（3）原有旧钢结构只需生锈或者有必定的残渣等就会逐步的被破坏下去，所以必定要将钢锈、外表笼盖的腐蚀氧化层及渣物完全铲除，用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行完全的铲除作业，单个腐蚀严峻的部位要前进警惕，必要的话能够投入相应的劳动力，人工用钢凿、榔头、砂轮机来进行凿、磨作业。喷砂除锈的砂子选用中细黄砂，必定要提早晾干。

4.房屋建筑结构加固施工时应留意的问题

（1）尽量削减破坏原有构造，充分利用原有构造的承载才能。在建造工程设计制作时应充分考虑钢筋目前的状况，断定钢筋加固计划，尽量留存修建的原有构造，以尽量削减损失和损伤，尽量削减乃至取消撤除，这更适合原配的即是最佳的这一原则应当确实剖析和探究现有的构造应，经由恰当的测验和构造可靠性剖析测验，准确断定原有房子的构造和承载才能，以尽可能坚持原貌或许留存它不应当健忘的当地，尽量依照本来的工程设定加固的特色，不要使得新旧之间有很大距离。

（2）加强改造过程中，常常使用的加固连接技术的是植筋和锚栓技术，这种技术对于混凝土结构的建筑来说简朴而有效的。现行《混凝土结构加固设计规范》与《混凝土结构后锚固技术规程》关于锚固长度区别很大，而且按照《混凝土结构加固设计规范》的划定，对于常规的梁柱等构件，难以满足的锚所需要的厚度宽度长度，在一定程度上采用植筋锚栓技术时需要留意最小边距和最小间隔，特别需要留意原有构件钢筋密集部位钻孔和定位的可能性，尽量小心，不要损坏原来的截断和构件。

（3）在房屋建筑结构加固和施工的前期，需要当真调查，检测，分析工程设计的细节，并与施工单位积极协调和配合，共同设计出经济，安全，公道，可行的和适当的加固方案，并选择可行的替换品，以避免重复设计，在一定程度上加强监视检查工程，加强执行力度，进一步消除风险，在一定程度上确保项目的顺利进行。

总结：总而言之，在正常情况下会老化建筑物，自然灾害的影响下会致使更高程度的损坏，尤其是在开展我国家，很多地震，因而，加强了房子和其他建筑物的稳定性在必定程度上是非常重要的。加强房子结构，需求高技术，只要在稳定性好房子内进行寓居，才能够进一步的保证房子建造的安全，才能在必定程度上真正推进我国建筑行业的健康以及可持续的开展。

参考文献：

[1]牛鸣非，张颖. 房屋建筑结构加固设计及施工技术应用研究[J]. 科技创业家，2014，03：48.

[2]周树平. 浅析房屋建筑结构加固设计及施工技术应用[J]. 门窗，2014，05：201-202.

建筑结构中井字梁设计技术 篇7

关键词：建筑结构,钢筋混凝土,井字梁,设计

随着我国综合国力的提升,建筑业迎来了一个蓬勃发展的时期,并且在可以预见的将来还将长期保持这种发展态势。在建筑业的这轮发展期内,各种大空间建筑的发展越来越多涌现。从降低梁高,增大建筑净空方面考虑,由于井字梁优秀的双向受力性能,在大空间建筑中受到青睐,在礼堂、宾馆以及大型商场等大空间公共建筑的入口大厅处得到了很多应用。

1 钢筋混凝土井字梁概述

钢筋混凝土井字梁这一结构形式实际是从钢筋混凝土双向板演化而来的。双向板作为一种受弯构件,在增大其跨度以满足大空间的要求时,势必同时带来厚度的增加,这一点是显然的。但问题也随着而来:板下部受拉区的混凝土抗拉能力很低,一般在设计时都不予考虑而仅将其作为安全储备,导致了材料的浪费,同时板中所配钢筋的承载能力很大一部分被自重所消耗,很不经济。为了解决这一问题,减轻大跨度双向板的自重,可将板下部受拉区混凝土的一部分挖去,将受拉钢筋布置在双向相交的几条线上,再将这“几条线”适当增高便形成了梁结构,这样钢筋和混凝土能更加合理的工作,其承载能力的利用率也得到提高,相应提高了结构的经济性。双向板经过这样变形,成为了双向井字式的区格梁板,而且两个方向上的梁高度相同,没有主次之分,也即钢筋混凝土井字梁。

钢筋混凝土井字梁结构可广泛应用于不适宜采用钢网架结构的大空间建筑屋(楼)盖筋混凝土结构。作为一种双向受力构件,井字梁能够降低梁高,增大建筑净空,提供更多的使用面积,且使建筑外观更加美观。钢筋混凝土井字梁最主要的参数之一是其截面的尺寸,它对结构混凝土用量和承载能力和配筋方式起着直接作用,是设计中的一项重要参数。

钢筋混凝土井字梁结构是一种交叉梁系,具有前述种种优点,但它毕竟不同于普通的受力梁,设计时应有自己该考虑的因素。而作为一种经常遇到的结构形式,广大设计人员又必须牢固掌握其设计方法,因此探讨钢筋混凝土井字梁结构的合理设计方法就具有重要的工程实际意义。该文从钢筋混凝土井字梁的平面布置方式、井字梁的计算与配筋和井字梁设计中应注意的几个问题等方面详细介绍了钢筋混凝土井字梁结构的设计构造要求和计算方法,并提出设计中应注意的几个问题,供结构设计同行参考。

2 钢筋混凝土井字梁的平面布置方式

2.1 正交井字梁

正交井字梁的方向平行于屋(楼)盖矩形平面的两条边,梁的长边与短边长度之比小于或等于1.5,且长短边的尺寸相差越少越好。

2.2 斜交井字梁

斜交井字梁一般用在屋(楼)盖矩形平面长短边之比大于1.5的情况。这种情况下,斜向布置的井字梁承载能力要比正交的好。当屋(楼)盖矩形平面长短边尺寸相差不多时,平面四角的井字梁由于长度短而具有较大的刚度,可以作为中部长井字梁的弹性支撑,对长边的受力是有利的。从方便计算上考虑,斜交井字梁一般按对称于矩形平面的纵横轴布置,斜交的交角可以是90°也可以是45°,故其对不规则屋(楼)盖平面的适应性较强。

2.3 三向井字梁

三向布置井字梁多用于屋(楼)盖为三角形或六边形平面的情况,具有良好的空间作用,受力合理,结构刚度大,能够有效减小结构高度,增大建筑净空。

2.4 设有内柱的井字梁

当屋(楼)盖的井字梁内布置有内柱时,主梁可沿柱网双向布置,而次梁则布置在主梁形成的网格内,主梁和次梁的高度不一定要求相等,可按情况灵活设置。

2.5 设有外伸悬挑部分的井字梁

为了减少井字梁跨中弯矩和挠度,使梁内弯矩分布更平缓,有时可在单跨简支梁和多跨连续梁的一端或两端设置外伸悬挑。

3 井字梁楼盖构造

1)采用钢筋混凝土井字梁方案的屋(楼)盖平面结构跨度应处于一定范围内,跨度过大或过小时都不宜采用井字梁结构,一般以8～24 m为宜,且应使长短边跨度相差尽量小。一般来说,当梁长跨和短跨跨度之比处于1～1.5之间时最为理想,应尽量给与保证。若由于种种原因无法满足此要求的话,宜在长向跨度中间设置大梁,将长跨梁分割为2个短跨梁,从而形成两个井字梁体系。除此之外,采用斜交井字梁也是一种很好的解决方法。

2)井字梁屋(楼)盖的区格尺寸应尽量根据计算图表确定,一般可按1.2～3 m来取,该范围内的尺寸一方面能够较好的满足建筑和结构的受力要求,另一方面经济性也较好。

3)从承载能力角度考虑,井字梁屋(楼)盖混凝土强度等级不宜过低;从减少或避免屋(楼)盖混凝土产生收缩裂缝的角度考虑,井字梁屋(楼)盖所采用的混凝土强度等级也不宜过高,一般来说可取C20,跨度较大的情况下也可取C30。

4)井字梁和支承边梁宜采用铰接节点连接,且应采取相应构造措施保证边梁具有足够大的刚度。当两者采用刚性节点连接时,需对边梁进行抗扭验算,包括强度和刚度两个方面,并使边梁截面高度高出井字梁高度20%～30%。

5)当井字梁或其支承边梁与柱相连接时,应将井字梁或支承梁考虑为框架梁,并对其验算地震条件下的抗弯、抗剪和抗扭承载能力,并采取相应的抗震构造措施。当梁截面尺寸无法满足计算要求时,可在梁高度不变的情况下适当增大梁的宽度。

4 井字梁的计算与配筋

4.1 井字梁截面的确定

2个方向的井字梁高度应取相同值,当屋(楼)盖承受的均布荷载q=6～10 kN/m2时,井字梁高度可取两个方向梁跨度较小值的1/15～1/20。若屋(楼)盖承受较大的均布荷载,如q>10 kN/m2,可对梁高度值适当增大,取1/12～1/25。

梁截面宽度的取值方法与普通梁的相同,即按梁高度的一定比例取值。考虑到井字梁的跨度较小,一般承受较小的剪力,从而可以减小梁截面的宽度。梁截面宽度的取值与井字梁井格的大小是负相关的,井字梁越大,提供给梁的侧向约束作用就越大,相应梁的宽度就可以取小值,反之则需取大值。

4.2 井字梁的内力计算

根据井字梁间距大小的不同,所采用的计算方法也各异。当梁间距不大于1.25 m时可将梁的混凝土折算成混凝土板的厚度,近似按照双向板进行计算;当梁间距大于1.25 m时,则应按井字梁进行计算。考虑到井字梁的计算相对来说较为复杂,可作出以下假定以简化计算:

1)忽略梁所受的剪力和扭矩的作用,这是由井字梁的跨度一般较小得到的。

2)梁在两个方向上具有相同的刚度。基于这2个假定,可按照结构设计计算手册所提供的计算图表计算出井字梁弯矩、剪力和挠度的设计控制值。

4.3 井字梁的配筋

井字梁的配筋和普通梁的配筋并无本质上的区别,2者的区别仅在一些细节上面,设计中可在以下几个方面加以注意:

1)两方向梁的交点处短跨梁的纵向受拉钢筋应布置在长跨梁纵向的下方,并保证节点处箍筋的配置,这一点与双向板的规定是相同的。

2)两个方向梁在布筋时需注意纵向受拉钢筋在梁节点处应当延伸至各井字梁的端支座处而不能断开,这是由于两个方向梁节点并不能作为一般支座而只能视为弹性支座。

3)由于井字梁不分主次梁,故梁节点处不必设置附加横向钢筋,但需各自布置适量构造负筋,用来承担特殊荷载产生的负弯矩。

5 井字梁设计中应注意的几个问题

5.1 井字梁的受力规律

1)通过改变边梁的刚度,可以调整两方向连接在框架柱上和支撑在边梁上的井字梁内力分配关系。

2)通过调整与框架柱相连和与边梁相连的各井字梁截面尺寸,可以改变各井字梁之间的内力分配关系。

3)通过减小与框架柱相连的井字梁端部尺寸,可以有效降低井字梁的端部弯矩和框架柱的柱端弯矩。

5.2 井字梁与柱的关系

1)井字梁与柱子采取“避”的方式,调整井字梁间距以避开柱位;避免在井字梁与柱子相连处井字梁的支座配筋计算结果容易出现的超限情况;减少梁柱节点在荷载作用下,由于两者刚度相差悬殊而成为受力薄弱点以致先破坏,由于井字梁避开了柱位,靠近柱位的区格板需另作加强处理。

2)井字梁与柱子采取“抗”的方法,把与柱子相连的井字梁设计成大井字梁,其余小井字梁套在其中,形成大小井字梁相嵌的结构形式,使楼面荷载从小井字梁传递至大井字梁再到柱子。

5.3 井字梁的荷载计算

《井字梁结构静力计算手册》等各类手册中的荷载值并未包括构件自重,故设计井字梁结构时不能忽视梁自重荷载而仅考虑梁上均布恒载和活载,由于井字梁结构属空间共同受力体系,因此无法简单地将每条井字梁的自重用均匀线荷载按两边支座简支去计算内力,再与梁上均布荷载所引起的内力进行叠加。

5.4 井字梁支座处反力

在井字梁结构设计中,某些设计人员计算井字梁支座处反力时往往仅将该梁最大剪力作为井字梁支座处反力,而忽略了周边板的三角形或梯形荷载。实践证明,周边板的三角形或梯形荷载引起的反力与梁最大剪力相比是不能忽略的,在基础设计中特别是采用浅基时这部分荷载对基础的影响更大,并在很大程度上影响基础的安全性。

5.5 井字梁支点附加筋和支座负筋

若井字梁结构设计和受力条件合理,则在交叉点处一个方向的梁向另一个方向的梁传递的荷载为P=k·q·a·b(k为荷载传递系数,k<1)。当井格尺寸a=b=1.5 m,荷载q=10 N/m2时,则应为P<22.5 kN,可见在井字梁交叉点处没有必要设置吊筋来承担井字梁之间所传递的集中荷载,但应保证在井字梁交叉处外梁侧设置箍筋。

在井字梁支座为简支且承受均布荷载的情况下,井字梁不需专门设置受力负筋,因矩形井字梁结构边界长宽比在一定范围内,其上部为受压区,下部为受拉区。虽然存在一个方向的梁向另一个方向的梁传递荷载的情况,但2个方向的梁并无严格意义上的主次梁之分。对于井字梁结构的设置,更应体现其整体受力的特点,就像四边简支的双向受力构件,只需按一定的要求在2个方向的梁底配置受拉钢筋,上部配置架立筋即可。

6 结 语

由于钢筋混凝土井字梁结构在使用上能给建筑物提供较大空间,因此这种结构形式在工程设计中日益常见。结构设计人员应该根据工程的实际情况,例如荷载条件、经济指标、配筋参数等因素进行综合考虑,并充分注意到井字梁的力学特点,确保设计的合理性和安全性。

参考文献

[1]实用建筑结构设计手册[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]熊丹安.钢筋混凝土框架结构设计与实例[M].武汉:武汉理工大学出版社,2005.

[3]建设部GB50010—2002混凝土结构设计规范[S].

[4]建设部GB50011—2001建筑抗震设计规范[S].

高层建筑结构设计技术分析 篇8

1.1 高层建筑结构分析的基本假定

(1) 弹性假定。目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下, 结构通常处于弹性工作阶段, 这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时, 往往会产生较大的位移, 进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的, 应按弹塑性动力分析方法进行设计。 (2) 小变形假定。小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题 (P-Δ效应) 进行了一些研究。一般认为, 当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时, P-Δ效应的影响就不能忽视了。 (3) 刚性楼板假定。许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大, 而平面外的刚度则忽略不计。一般来说, 对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是, 对于竖向刚度有突变的结构, 楼板刚度较小, 主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况, 楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。 (4) 计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种: (1) 一维协同分析。 (2) 二维协同分析。 (3) 三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度, 按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲, 有7个自由度。

1.2 高层建筑结构静力分析方法

(1) 框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多, 由于采用的未知量和考虑因素的不同, 各种方法解答的具体形式亦不相同。框架-剪力墙的机算方法, 通常是将结构转化为等效壁式框架, 采用杆系结构矩阵位移法求解; (2) 剪力墙结构。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。不同类型的剪力墙, 其截面应力分布也不同, 计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确, 而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多, 机时耗费较大, 目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况; (3) 筒体结构。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。

2 高层建筑结构的分析方法和计算原则

从理论上讲, 多高层建筑结构并非理想弹塑性体, 应根据不同材料的结构、不同的受力形式和受力阶段, 采用相应的计算分析方法。一般包括线弹性分析方法、考虑塑性内力重分布的分析方法、非线性 (几何非线性、材料非线性) 分析方法等;对于体形复杂、结构布置复杂的高层建筑结构, 模型试验分析也是一种重要的结构分析方法。

目前国内规范体系是采用弹性小变形 (线弹性) 方法计算结构的作用效应 (内力和位移) 和截面承载力设计, 对比较柔软的结构, 通过近似方法考虑重力二阶效应的不利影响;对复杂的不规则结构或重要的结构 (如甲类建筑、9度抗震设防的乙类建筑和框架结构) , 验算其在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形, 作为二阶段设计的要求。因此, 一般情况下, 高层建筑结构的内力与位移仍按线弹性方法计算, 框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。

线弹性分析方法是最基本的结构分析方法, 也是最成熟的方法, 可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、试验研究和工程实践表明, 在承载能力极限状态和正常使用极限状态下, 线弹性分析结果可以满足工程精度要求, 保证结构安全。

3 平面结构空间协同工作模型

该计算模型是20世纪80年代以前国内高层建筑结构最常用的结构分析模型, 主要为适应当时计算机容量小、速度低, 而高层建筑结构层数多、杆件多和计算量大的情况。

4 剪力墙平面有限元分析模型

剪力墙某些局部受力状况非常复杂。剪力墙是平面结构, 又往往被门窗洞口划分成框支墙或带连梁的肢墙, 其实际受力状态与上述各种计算模型有不同程度的差异。特别是在不规则开洞的墙体和框支剪力洞口附近的墙体, 如果直接采用上述三维空间分析模型的分析结果难以反映这些局部墙体的真实受力情况。所采用的最简单的单元是普通的三角形单元和普通矩形单元, 如图1所示。这些单元每一个节点有两个独立自由度u、v。由于单元简单, 易于程序的编制, 早期应用较多。但是普通三角形和矩形单元的精度较低, 分析时往往需要采用相当多的单元数量, 即要很多的未知量才能得到必要的精度;而且还难以反映洞边的应力集中现象。实际上, 工程中则采用高精度单元。

5 结论

5.1 高层建筑结构是复杂的空间结构, 比较合理的分析方法是采用三维空间结构计算模型, 楼板按弹性考虑。但这样会增加计算工作量和设计费用, 所以一般情况下可采用楼板在自身平面内为无限刚性的假定;如结构平面和立面简单、规则, 可采用协同工作方法计算。

5.2 目前, 高层建筑按三维空间结构计算, 主要有两种计算模型:空间杆——薄壁杆件模型、空间杆——墙元模型。相对而言, 空间杆——墙元模型比空间杆——薄壁杆件模型更符合实际结构, 计算结果也更精确一些, 建模时对各种剪力墙更容易处理一些, 但计算速度较慢、计算机硬盘和内存空间要求较大。

5.3 对于复杂高层建筑结构, 应至少采用两个不同力学模型的三维空间结构分析软件进行整体内力和位移计算, 以保证分析结果符合实际情况。

5.4 对程序计算结果应进行分析和判别, 不能盲目地使用程序计算结果。

摘要：为了保证高层建筑结构的安全性、适用性、耐久性, 有必要充分研究高层建筑结构设计的特点及设计的要点, 本文首先对高层建筑结构设计的特点进行分析, 并针对这些特点, 提出对高层建筑结构设计要点进行分析。

关键词：高层建筑,结构设计,技术分析

参考文献

[1]陈冬军.高层建筑结构分析与设计简介[J].科技创新与应用, 2012, 6.

浅谈建筑结构设计优化技术 篇9

关键词：建筑结构,优化设计技术,应用

随着社会的不断进步, 人们的生活水平在不断提高, 人们对建筑的需求也不再是以前的能够居住的基本要求了, 大多数人在考虑建筑质量的前提下, 开始关注建筑结构的外观以及周边环境。这对于建筑行业来说是一大发展机遇, 但也是一个大的挑战。建筑结构的设计不仅仅是提高建筑的质量, 还要将如何优化建筑外观、匹配周边环境、减少施工环境污染等问题考虑在内。优化建筑结构的设计技术是很多建筑企业共同的目标。因此, 对建筑结构设计优化技术的应用, 有利于建筑行业的可持续发展。

1 建筑结构优化技术应用的意义

相比传统的建筑结构, 现今人们对建筑的需求不再是适合居住这样简单。不同的行业、不同的居民都有自己理想的建筑结构, 为了满足多种多样的建筑需求, 建筑行业必须要优化建筑结构设计。一套完美的建筑, 它的设计关乎到很多因素, 包括采光性、建筑占地面积、建筑间距等。但是, 影响建筑结构设计的因素又存在千丝万缕的关系, 以建筑占地面积为例, 很多人认为想要节约占地面积就可以修建高层建筑。但是修建高层建筑就必须考虑建筑的采光性, 以及高楼的适当间距, 这些因素都会有一个平衡点, 只有通过优化建筑结构设计找出它们的平衡点, 才能修建出完美的建筑。

2 建筑结构设计优化技术的具体应用

2.1 建筑结构设计模型的优化

建筑结构设计模型的可靠性直接关系到建筑结构的可行性, 合理设计建筑结构模型是建筑结构优化设计的关键。建筑结构模型设计主要利用了数学中函数模型与数值模拟的技术。首先, 选择合理的设计变量。选择设计变量时, 选择影响较大、变化明显的因素, 可以将那些影响较小的、变化范围较小的因素设定为预定参数, 即数学函数模型中的常数;第二, 建立函数模型。根据已经选择的设计变量和预定参数, 结合实际设计的建筑结构, 在一定的约束条件下确定目标函数。确定适当的目标函数是建立建筑结构模型优化的前提;第三, 明确约束条件。不同的约束条件下得出的设计模型是不一样的, 因此, 明确每一个设计模型的约束条件是提高建筑结构设计模型可靠性的基础;最后, 建筑行业的项目设计组需要对优化后的建筑结构模型进行数值模拟, 检验设计模型的可靠性、设计项目的可行性, 同时确定建筑结构设计是否符合设计效果。

2.2 房屋建筑结构类型选择的优化

不同的房屋建筑结构类型的建筑造价成本是不同的。只有明确不同的房屋建筑结构类型的适用条件, 才能合理选择结构设计方案, 保证建筑结构设计经济效益的最优化。房屋建筑结构类型主要有抗风墙类型、框架类型、混合结构类型三种。每一种房屋建筑结构类型都是利弊共存的。因此, 优化房屋结构类型选择的关键是找出不同房屋建筑结构类型的利弊平衡点。另外选择的房屋类型满足实际的建筑设计要求和居住者的需求。

2.3 信息化技术应用的优化

21世纪是一个信息化、数据化的时代。当然, 跟随时代的步伐, 建筑结构设计的优化也必然涉及信息化技术的应用。例如, 在设计建筑结构模型时, 项目设计小组根据确定的目标函数进行数值模拟时, 需要结合应用计算机的信息技术。信息化技术的应用, 规避了大部分传统建筑结构设计中存在的弊端, 提高了建筑结构设计工程师的工作效率, 优化了建筑结构设计方案, 降低了建筑行业的总造价。建筑结构设计中, 信息化技术的合理运用, 是建筑结构设计最优化的一大助力。其中最具代表性的是TBCAD系统。TB-CAD系统的结合使用, 成为当今建筑行业的共通点。

2.4 建筑结构节能设计的优化

众所周知, 建筑行业工程施工是造成环境污染、能源耗费的重要成因, 这也成为阻碍建筑行业发展的关键。因此, 为了实现真正的绿色发展, 建筑行业必须要对建筑结构节能设计进行优化。具体来说, 对于建筑结构中朝南的部分, 需要增加窗户的面积, 使光照面积最大化, 保证较高的采光性。建筑的北面, 需要做好保温工作。同时房屋的屋顶设计也可以保证保温效果的最优化。但是, 也不可以忽视房屋的通风纳凉能力设计, 这样才能从根本上做到节能环保。

3 建筑结构优化技术应用的不足

首先, 为了保证建筑结构设计的优化效果, 项目设计组应该将优化工作纳入前期的方案设计中。建筑结构的优化设计是整个项目的关键, 很多建筑行业并没有将前期的设计方案优化, 因此, 仍然会出现很多问题。另外, 优化工作必须涉及到各个细小的部分, 建筑结构的设计优化也是如此, 细小部分的优化直接关系到建筑结构设计的优化效果。

4 结语

建筑结构设计优化技术的应用是建筑行业发展进步的必要条件。建筑行业一直都致力于结构的优化设计。建筑结构的优化设计不仅能满足使用者的需求, 降低了总造价, 提高了工作效率, 使得建筑结构设计优化, 实现了绿色发展。

参考文献

[1]赵世民.浅谈建筑结构设计优化技术[J].房地产导刊, 2015, (12) :111.

[2]叶萍, 王克兴.浅谈建筑结构设计中如何应用优化技术[J].商品与质量, 2015, (43) :350.

[3]张晗.浅谈结构设计优化技术的实践应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013, (18) .

建筑钢结构设计技术 篇10

1 建筑钢结构的特点

钢结构材料轻质高强、承载力高且自重轻, 钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对较高, 钢结构断面可选择较小的断面尺寸。

钢结构具有良好的延性和抗震性能, 属理想的弹塑性结构。按抗震设计规定弹性计算阶段的结构层间位移限制, 对钢筋混凝土结构规定为h/550, 而对钢结构则可放宽至h/300, 二者相差1.8倍。不仅吸能而减弱地震作用, 还具有良好的适应强震变形能力。

2 功能及应用领域

2.1 功能

(1) 钢结构变电站在平面布置时除满足工艺要求外, 还应保证传力路线明确, 使结构具有必要的刚度, 特别对产生水平动力的设备, 应使水平动力荷载很好的传递到各框架上。根据变电站特点和使用需求, 建议主厂房采用纯框架钢结构。纯框架钢结构平面布置灵活, 结构各部分刚度均匀, 构件易于标准化和定型化, 构造简单, 易于施工。由于变电站大都层数不多, 因此框架结构是一种比较经济合理的结构体系。

(2) 标准化生产、质量高, 立体化施工、工期短。

钢结构构件都在专业工厂由机械化生产制造后, 运至现场安装, 工业化生产程度高, 质量得到有效控制和保证。

钢结构工程的柱一般取2~3层为一个施工段, 在现场一次吊装, 而且柱子的吊装、钢框架的安装、组合楼盖的施工等, 可以实施平行立体交叉作业, 缩短了大量工期。实例工程的楼盖采用的钢与混凝土的组合结构, 楼板采用压型钢板上现浇混凝土的非组合楼板。压型钢板代替了模板取缔了繁琐的支模、拆模工序, 压型钢板采用铆钉固定直接固定在钢梁上, 然后在压型钢板上进行板筋的绑扎浇筑混凝土, 加快工程建设速度。

(3) 布置灵活, 能合理利用空间。利用钢材强度高的特点, 可采用大开间布置, 使建筑平面能够合理分隔, 灵活方便。

(4) 钢结构变电站采用闭口型压型钢板悬吊系统, 此悬吊系统用于悬挂各类母线筒、通风管道、吊顶、水电及空调管路等设施, 取消混凝土结构的预埋件, 可随时增加悬挂点, 具有灵活方便的特点。单点吊装可达225kg, 可以满足通常情况下的吊挂要求。

(5) 环保节能。钢结构建筑采用工厂化加工、现场装配完成, 大部分干式施工, 因而施工占地少、节约用水、产生的噪声小、粉尘少, 大量减少混凝土和砖瓦的使用。使用寿命到期时, 拆除结构所产生的固体垃圾较少, 且废钢资源可回收再利用, 符合全寿命周期管理理念。

2.2 应用领域

(1) 钢结构变电站的钢构件在工厂加工制造后, 运至现场安装, 钢柱取2~3层为一个施工段, 在现场一次吊装, 而且柱子的吊装、钢框架的安装、组合楼盖的施工等, 可采用平行立体交叉作业, 缩短了大量工期, 特别适合于施工工期较短的工程。

(2) 钢结构建筑采用工厂化加工、现场装配完成, 大部分采用干式施工, 施工用水量少, 混凝土工程量少, 受季节影响小, 适合于施工期较短、场地缺水的工程。

(3) 钢结构建筑大部分工作在工厂完成, 现场只有拼接工作, 产生的噪声小、粉尘少, 适合于施工场地小、对环保要求高的地方, 特别适用于城市闹市区。

2.3 关键控制点

钢结构工程施工的难点是施工过程控制, 主要包括工期控制、施工质量控制。在施工组织合理的情况下, 钢结构比混凝土结构的施工工期短。如果招标、施工组织、钢构件加工等环节组织不好, 就可能影响项目的进度。钢结构对总包方及钢结构承包商的技术要求较高, 总包方主要的技术人员应对钢结构施工有一定的经验、有自己的深化设计人员, 且在开始施工时不宜更换技术人员。在施工中, 控制好施工质量是整个工程成败的关键。

钢结构的施工工艺相对复杂, 对施工人员要求较高, 需要钢结构施工企业具有相应的资质。施工现场的管理应具有相应的施工技术标准、质量管理体系、质量控制及检察制定, 整个施工工程需要在严格的质量管理下进行。

3 主要技术性能指标

(见表1)

4 应用实例

某110k V变电站新建工程, 该工程占地面积3042m2, 建筑面积2457m2, 高度11.5m。设有循环道路, 围墙为毛石基础, 铁艺护栏。室外消防管线及接地网, 事故油池、化粪池、提升井、阀门井。变电站终期安装110/10.5k V50MVA有载调压油浸式自冷变压器3台, 本期安装2台;110k V终期进线3回, 本期进线2回;10k V终期出线42回, 本期出线28回;10k V电容器组终期6组, 本期4组。

该变电站土建工程于2015年4月9日开工, 10月30日土建竣工。钢结构外观美观大方, 内部简洁实用, 满足变电站各项使用功能。

5 结束语

环保、节能、高效的建筑材料的应用, 是当前变电站建设设计和施工的重要要求。钢结构建筑因其在使用功能、材料性能、受力特点等方面存在居多优点, 可优先适用于施工工期较短、施工期要求较为严格、施工场地缺水较为严重、施工场地较小、施工场地对环保要求较高的变电站建设, 特别适用于城市中心区。