钢结构设计的建筑论文

钢结构设计的建筑论文（精选9篇）

篇1：钢结构设计的建筑论文

关于钢结构设计的建筑论文

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:

1.焊接: 对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守. 焊条的选用应和被连接金属材质适应.E43对应Q235,E50对应Q345. Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50.

篇2：钢结构设计的建筑论文

在建筑结构设计中,概念设计与结构措施至关重要.一定程度上它反映了一个结构工程师的设计水平.

作 者：吴桂英  作者单位：银川长城建筑设计有限公司,宁夏,银川,750001 刊 名：跨世纪（学术版） 英文刊名：CROSS CENTURY 年，卷(期)： 16(12) 分类号：X799.1 关键词：建筑结构   概念设计   结构措施  

篇3：建筑钢结构的设计思路

关键词：刚结构,稳定性,设计

1 建筑钢结构设计

1.1 基本原则

建筑钢结构工业建筑在进行钢结构设计时一定要严格遵守设计原则, 不盲目追求省料也不盲目追求外观, 严谨科学的进行规划, 保证设计的结构安全可靠, 质量过硬。 (1) 所设计的工业钢结构首先应该符合建筑物的耐久性强、钢度高、稳定性好的使用诉求。 (2) 在保证钢结构质量的基础上, 对建筑的设计应尽量减少钢材的冗余, 使钢结构重量减轻。设计以简便为主, 方便施工及日常维护。 (3) 符合以上两点后, 还应在设计上体现出建筑的美感, 如果钢结构有外露成分, 就要在设计上使钢结构和建筑融为一体, 达到美学要求。

1.2 设计过程

1.2.1 在为钢结构工业建筑进行设计时, 应广泛的收集工程相关资料。

除客户建筑资料及诉求外, 还应收集工程周边环境、工程所在地相关规范标准等资料。我国目前以《钢结构设计规范》GB50017-2003为工业建筑钢结构施工标准。前期设计除了收集资料外还应结合施工实践经验, 以达到工程设计的最优化。

1.2.2 工程钢结构设计时主要考虑钢结构横向及纵向两个结构

系统, 首先, 横向结构系统受建筑工程整体诉求的制约, 在设计上要考虑预算、钢材、钢度、钢材受力情况等实际因素的综合考量。其次, 纵向结构系统的确定则要考虑相关组成部位 (柱的支撑、车梁、压架、制动梁/桁架、墙梁) 的建筑使用需求、经济柱距离、建筑外关的审美需求等因素。最后, 还要满足工程预算, 降低工程实施难度等。

2 钢结构住宅的设计思路

2.1 工业结构的使用环境往往相对复杂、恶劣。

这就要求设计人员对工程环境进行判断, 考虑工程是否适用钢结构。钢结构体系一般适用于高温密闭且有较大的震动的车间或体形复杂、跨度大、空间高、负重大、能满足拆卸和活动的工程。

2.2 钢结构工程前期设计的重中之重是“概念设计”。

从全局的角度整合钢结构整体与分系力学关系、钢结构震害、破坏机理以及日常施工中总结的经验和迸发的灵感等因素, 对工程钢结构进行选型布置等细节操作。以解决个别案例设计分析模糊之类的问题。能行之有效的快速择出最佳方案。一般情况下, 运用概念设计产生的工程方案能大幅度的减少此阶段工程估算时间, 减少浪费。

2.3 在对钢结构进行选型布置细节后, 就要着手对钢结构构件的截面做预估。假定工程纵向体系梁柱、支撑等截面大小和形状。

在钢结构体系的架设中, 根据钢结构构件轴心受压、双向或单向受弯情况的不同, 以轧制/焊接的H型钢截面或槽钢等作为钢梁。构件截面的高度常以1/20~1/50的跨度为标准, 来适应支座与荷载的各工程实际情况。设计时有一种方法可以避免钢梁整体稳定性的复杂计算, 颇受设计人员青睐, 首先以l/b的梁间侧向支撑间距来限定翼缘宽度, 完成这步后, 再按《规范》中构件局部稳定的数值估算工程板件厚度值。

钢结构中柱截面构件的估算通常在100左右的简单值, 一般为50<λ<150, 按柱截面构件的长细比估算。

2.4 如果钢结构项目工程的条件适当时可选择P-Δ, p-δ, 但目前国内的设计多以钢结构线弹性分析为主。

今年来随钢结构建筑的发展衍生了一些专业性的有限元软件, 这些软件或多或少的可以考虑钢材弹塑性能和几何非线性, 给设计估算提供一些精确的数据。

2.5 钢结构工程的主体用钢材料通常以单一钢种施工。

出于经济层面的考量, 也有选用不同钢种构件组合结构的情况。在工程前期对钢构的设计中, 常见的钢材弹塑性验算与工程结构的内力弹性计算有冲突。目前的验算软件如sap2000可以优化截面设计, 而且可以将没有通过软件验算的钢结构构件自动上升一级截面库, 持续验算一直到通过验算, 设计完成, 节省了钢结构设计师很大一部分时间。

2.6 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。

3 建筑钢结构的稳定性设计

钢结构的稳定性设计、在各种类型的钢结构中, 由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生、为了更好地保证钢结构稳定设计中构件不失稳定, 保证工程质量及使用安全, 有必要对钢结构的稳定性设计进行详细探讨。

3.1 钢结构稳定性的概念。

钢结构强度小或失稳都会造成结构破坏, 但是强度与稳定的概念并不相同、钢结构的强度是一个应力问题, 指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力 (或内力) 是否超过建筑材料的极限强度、钢材以其屈服点作为极限强度、而稳定是一个变形问题, 构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的, 关键是找出这一不稳定的平衡状态, 避免变形急剧增长而发生失稳破坏。

3.2 钢结构稳定性设计要点。在符合钢结构设计的一般原则前提下, 要保证钢结构的稳定性还需满足以下条件:

3.2.1 钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体

考虑, 目前钢结构大多是按照平面体系进行设计, 如桁架和框架、保证平面结构不出现平面外失稳, 要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致, 如增加必要的支撑构件等。

3.2.2 实用计算方法所依据的简图与结构计算简图保持一致中

层或多层框架结构设计框架稳定分析通常是省略的, 只进行框架柱的稳定计算、由于框架各柱的杆件稳定计算的常用力法、稳定参数等是依据一定的简化典型情况或假设者得出的, 因此设计者要能保证所有的条件符合假设时才能应用。

4 建筑钢结构设计中应注意的问题

4.1 钢结构住宅的设计。

钢结构住宅有低层和多层之分、低层一般用于别墅, 而多层用于公寓、根据抗震规范GB50011对12层以下和以上房屋的不同要求, 建造钢结构住宅一般不宜超过12层。钢结构住宅抗震性能受结构布置规则性影响、因此, 其平面布置应力求规则、对称、不规则布置在地震时容易遭到损坏。

4.2 钢结构稳定性设计的经验

4.2.1 借助于计算机技术和相关软件的发展, 目前钢结构设计中

结构和构件的平面内强度及整体稳定计算可由计算机辅助完成, 而由设计者对结构和构件的平面外强度及稳定计算, 进行分析、计算和设计、为了提高效率和提供方便, 在设计时可将整个结构按标高进行分解, 简化成不同水平荷载作用下的多个布置形式的结构体系来进行强度和稳定的计算。

4.2.2 受弯钢构件的板件局部稳定可以通过几种方式实现:

(1) 限制板件宽厚比, 使之达到屈曲的极限承载能力, 不在构件整体失效前屈曲; (2) 允许板件在构件整体失效前屈曲, 然后利用其屈曲后强度达到构件的承载能力; (3) 对梁设置横向或纵向加劲肋, 以解决不考虑屈曲后强度的梁的局部稳定问题。

4.2.3 轴心受压构件和压弯构件局部稳定也可通过两种方式实

现, 分别是控制翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比和控制腹板计算高度与其厚度之比, 如果受压构件为圆管截面, 则应控制外径与壁厚之比。

城市的发展离不开建筑的建设。在我国大力推动可持续发展战略和工业发展的时代下, 钢结构工程建设以其自身工业化程度高、强度质量好、自身结构轻等优点为城市飞跃发展架起了坚固的基石。在工程的钢建设计时充分整合钢结构优点, 分析解决钢结构易出现的失稳问题等, 给钢结构工程的发展铺路。

参考文献

[1]黄友江.钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息, 2009.[1]黄友江.钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息, 2009.

篇4：钢结构设计的建筑论文

关键词：建筑结构；优化设计；建筑结构设计

前言

城市化的建设促进了建筑业的发展，由于人们对建筑的要求越来越高，传统建筑结构设计已经满足不了现任化的需求了，因此，优化建筑结构的设计是时势所趋。再者施工单位也可以通过优化建筑结构的设计的方法来降低建筑工程的造价，这样不仅提高了建筑企业的经济收益，而且在一定程度上也推动了建筑企业的发展。

1. 优化建筑结构设计的方法和作用

1.1优化建筑结构设计方法的应用

优化建筑结构设计的方法主要应用在建筑工程局部结构设计和总设计这两方面。在建筑工程结构总设计中，可以进行优化设计的有：建筑物顶部系統方案的设计、外围护栏结构方案的设计、建筑基础结构方案的设计和建筑结构细部的设计等。对这几个主要的建筑结构设计进行优化设计时，建筑结构的布置、受力和整体结构的选型及造价等各种的影响因素必须要慎重考虑，因为这些因素都直接影响建筑结构设计优化设计的效果。为了达到建筑结构设计优化的目的，在进行优化设计的时候，要全面分析建筑的实际情况，不同位置的结构设计要选择与之一致的优化设计方法。

1.2优化建筑结构设计方法的实践价值

优化建筑结构设计的设计是具有一定的实践价值和经济学意义的。在目前建筑结构设计的应用中，与传统的建筑结构相比建筑结构设计的优化设计方法使用了先进的技术方法，这样大大降低了建筑工程的整体造价，通过合理地运用结构优化设计的方法，有效提高了建筑材料的利用率，并是整体的建筑结构得到一致的协调，既降低了建筑施工的成本，也增加了建筑的稳定性和提高了建筑的美观度，提高建筑企业的经济价值，体现了建筑的经济学意义。

2. 优化建筑结构设计的组成部分

对房屋建筑工程来说，优化结构设计在实现房屋建筑的价值方面上提供了支撑和帮助。为了满足市场的需求，在建筑结构设计中，需要体现结构设计优化技术的优势。而房屋结构设计优化的具体步骤有：

2.1计算方案必须是最优秀的

在房屋结构的优化设计中存在复杂多样的问题，例如多约束、多变量的非线性优化的问题等。而在计算的过程中，对有约束性的优化问题要转化成为无约束性的问题来进行求解，这样才能选择最优秀的设计方案。

2.2建筑结构优化模型

2.2.1合理选择设计的变量

正常情况下，设计的变量是以主要影响设计要求的因素作为参数，其余影响因素的则作为预定参数，例如只要按照结构的要求或局部性的设计就能满足设计要求的、不会对设计要求造成大影响的、变化范围不会太大的等因素。通过这样使计算、设计及编制程序的工作量大大减少。

2.2.2目标函数的确定

确定目标函数时，选择的一组截面几何的尺寸、失效概率、建筑钢筋的截面积等都必须要符合预定条件的，这样就可以使总费用得到最低限度的降低。

2.3最终结果的分析

通过分析计算方案的结果，从而得到最为优秀的设计方案。在进行投资的时候，为了节省投资的成本，很多开发商往往忽略了要进行设计优化的步骤，对优化设计带来的好处不重视。开发商在资金的投入方面必须要进行全方位的考虑，不要只顾单边的利益，不能存在蝇头小利的想法，所以，在进行建筑结构优化的时候，不能存在片面的强调节约和不重视技术的要求等情况，否则会让建筑工程达不到预想的功能；也不能只重视技术而忽略经济方面的考虑。这样会造成设计浪费的情况。

3.建筑结构优化设计在建筑建构设计中的应用

3.1房屋建筑结构工程师要积极参与设计

优化设计的方法应用在现实的建筑结构施工中不仅仅是降低工程的造价，而且还能够改变建筑的适用性能。所以，在实际的建筑结构设计中，可以参照模型结构优化的设计和结构设计优化的方法来进行。但现在很多早期的程序设计者们在建筑阶段不参与到建筑结构设计中去，这对于建筑设计的结果有着直接的影响，甚至会增加某些程序的设计难度，使建筑总投资的成本增加了。因此不同的建筑类型选择的结构和设计方案也是不一样，为了确保优化设计的方法的合理性，设计人员必须在程序开始时就要参与结构优化，这样才可以获得一个好的开端。

3.2优化设计对实际建筑结构问题的处理

由于在建筑结构设计优化设计中固然会存在诸多的问题，因此要优化建筑结构就要进行合理的结构调整，如果使用结构优化设计的手法不当，那么就会破坏建筑结构，从而影响到建筑物的整体稳定性和安全性。一些意想不到的事故也常常会出现在建筑结构设计优化设计的过程中，所以需要有效及时的进行解决。对存在于优化设计中的安全隐患，要制定切实可行的预防措施，有效控制对建筑物造成的破坏力度。

3.3 积极配合协调好各单位的工作

要将优秀的房屋建筑结构设计变成现实的话，施工单位必须要与各种单位例如建设单位、机电安装等的管理单位做好相互协调的工，并一起探讨建筑优化的措施和方案，使施工工作得到顺利进行。因此，施工人员要服从单位领导的安排，履行好自身的职责；设计人员要参与结构设计及和施工的全过程，这样只样优化的方案才能得到更大的收益。

4.总结语

作为建筑企业在进行建筑施工中，其主要的目的就是在节省资源的同时获取最大化的经济效益。在房屋结构设计中，建筑结构的优化设计通过灵活运用结构设计优化的技术，帮助建筑企业实现这个目的。因此，在进行建筑结构的设计中，了提高建筑结构的可靠性和稳定性，企业应该采取合适合理的方法来优化建筑结构的设计。

参考文献：

[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期

[2]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2012，12（26）：56～58

[3]冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期

篇5：《简单的建筑结构设计》教学设计

一、教学内容分析

本节是江苏版《建筑及其设计》中的第二单元

建筑结构及其简单设计中的第三节。在第一节建筑结构类型中,主要讲述了建筑物承受的荷载、重点介绍了由受力构组成的建筑结构及其类型，按照受力构的材料可分为：木结构、砖石结构、钢筋混泥土结构以及钢架结构等；按照建筑结构受力情况分为：柱、梁板结构，拱券结构，桁架结构、钢架结构，悬索结构等等。在第二节探索建筑结构的受力中，就第一节中的各种结构类型进行了受力分析，并进行了简单的技术试验。在此两节的基础上，本节对各种建筑结构类型进行简单的设计制作模型，并能进行简单的技术试验。

二、教学对象分析

在以上两节的基础之上，同学们对建筑的结构有了初步的理解，对各种结构类型产生了很大兴趣，表现出较强的创作设计制造欲望，希望能制作出各种建筑结构的模型并能进行简单的技术测试，深入了解各种建筑结构，因此，这节主要让他们分组做出各种建筑结构类型。

三、教学目标及分析

1了解各种建筑机构，运用系统的方法确定建筑机构的各受力构。

2制定模型制作的流程，完成模型的制作，能够对模型的进行正确的评价。

3让同学们感受小组合作的乐趣和重要性，体验设计与制作的成就。

4．教学重点：各种建筑结构，如拱券结构，桁架结构，悬索结构等及其各种结构的受力分析并能了解不同的建筑结构对建筑物稳定性和强度的影响。

．教学难点：具体建筑结构受力构的分析与设计及其各构之间的连接设计。

四、教学策略及媒体运用

在第二单元建筑结构及其简单设计中，主要是让学生了解建筑结构的含义以及各种结构类型，并能对其进行受力情况的分析，从而得出影响建筑物稳定性和强度的主要因素。因此，在同学们了解建筑结构的基础上，让他们分组研究某一个结构类型，绘出设计图纸，并根据图纸统筹取料，设计制作出建筑模型，进而进行简单的技术试验，最后分析总结各种建筑结构的特点。

五、教学准备

设备：组合锯床、钻床、磨床、车床；电脑等

材料：桐木板（16×10）、直尺、胶水、什锦锉、砂纸等

六、教学过程 过程 教师活动

学生活动及预期目标 设计思路

知识回顾

讲述各种建筑结构如：拱券结构，桁架结构、钢架结构，悬索结构等

根据各种建筑结构类型，绘制简单的结构图形，并进行简单的稳定和强度等方面的分析。

巩固知识，让学生进一步了解各种建筑结构

搜集资料

提供建筑网站和建筑方面的书籍

上网查找资料以及翻阅图书，查找各种建筑结构图，详细了解它们的结构。

锻炼学生自主探究学习方法，多渠道搜集信息。

设计绘图

根据材料和设备，提出设计要求。

绘制建筑结构设计图

注明尺寸以及构之间的连接方式。

体验设计全过程，培养学生的设计创新能力

模型制作

准备好设备和各种材料

根据设计图纸取料，自己制作建筑模型

篇6：浅谈钢结构建筑防火设计

首先我们来分析一下钢结构建筑的火灾特点，钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接关系到整幢建筑的安全，它们大都采用钢材，钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。钢结构在温度达到350℃、500℃、600℃时，其强度分别下降1/3、1/2、2/3，在高温条件下其内部应力也会发生改变，使钢结构承重体系出现问题，按理论计算，在全负荷下，钢结构失去平衡稳定性的临界温度为500℃，一般火场温度都在800℃-1000℃左右，在这样的高温条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变形，大约15分钟内就会倒塌。9月11日，美国纽约的世界贸易大厦在恐怖袭击中倒塌，导致300多名消防队员无辜丧生。飞机满载燃油撞击大楼后，造成大楼承重的钢结构筒体的保护层被破坏，在强烈的高温作用下，钢结构筒体承载强度迅速下降，短短20分钟后这个世界上最著名建筑就消失在我们面。我国青岛市的正大食品厂钢结构厂房发生特大火灾，造成厂房大面积倒塌，很多工人葬生火海;1972年天津市体育馆发生火灾，致使屋顶坍塌，造成巨大人员伤亡。这些众多的火灾案例都暴露出了钢结构建筑存在的一个致命弱点就是耐火性极差，这就给我们广大建筑设计人员提出了一个新的课题，怎样才能做好钢结构建筑的防火设计，使钢结构建筑更好地服务于我们的经济建设。

如何才能做好钢结构建筑的防火设计呢?我认为应该做到以下三个方面：

一、根据建筑物的火灾危险性和重要性，合理确定建筑的耐火等级，

各种建筑由于其使用功能和重要性的不同，火灾危险性存在差异，我们设计时要根据业主提供的建筑要求，根据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》，确定建筑物的火灾危险性，再根据火灾危险性，确定建筑的耐火等级，比如一个60米高的综合楼，根据《高规》其属于一类高层建筑，它的耐火等级应为一级，其梁、柱、屋顶承重构件的耐火极限应分别不低于2小时、3小时、1.5小时，如果我们在设计时没有正确核定耐火等级，确定的耐火等级过高或过低，都会造成我们设计失误，过高造成浪费，过低则造成不安全。

二、设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法。目前我国钢结构主要采用三种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法，它们都是通过一定的技术手段来提高钢结构的耐火极限。具体而言，喷涂法就是在钢结构表面涂上一层防火涂料，形成一个保护膜，从而提高建筑构件的耐火极限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂层其耐火极限不同;包敷法是采用砖、混凝土、硅钙板等材料将钢结构包裹，从而形成保护层，提高构件耐火极限;水淋冷却法是在钢结构上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形成一层连续的水膜，达到保护作用。我们在设计时，要根据不同建筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护方法，达到经济和安全要求。

篇7：房屋建筑结构加固设计的论文

使用寿命在房屋建筑工程中是一个非常重要的问题，多数房屋在使用过程中因为受到使用功能的改变、火灾、地基不均匀沉降、超载等不同因素的影响，寿命缩短的很严重，而结构加固技术的使用正好可以有效延长建筑的使用时间。

1.2增强房屋建筑耐久性

房屋建筑在使用过程中，因为受到多种因素的影响，其耐久性受到了严重的影响，结构加固技术的使用可以从结构上使建筑物耐久性得到加大。

1.3提高房屋建筑抗震性

作为一种自然灾害，地震的发生为社会发生造成了严重影响，近年来我国地震频现，因此在房屋建筑使用过程中应该对抗震性给予充分重视，结构加固技术的使用可以使既有房屋建筑稳定性得到大大加强，有效提高建筑的抗震能力，进而更好的与现代社会发展的需要相适应。

2我国房屋建筑施工加固设计的使用现状

2.1房屋建筑施工加固技术体制不合理

目前我国的施工技术与管理方式比较粗放，同时密集化与专业化的`程度也不高，尚未形成相应的技术创新体系。在房屋建筑施工过程中应该在技术人才培养机制上进行不断的创新，同时对房屋建筑施工技术体系进行不断的完善与创新，进行体系建设。正因为房屋建筑行业存在一定的特殊性，因此不能完全依靠传统体制，这样会使产业升级技术的更新换代受到影响，或者产业升级速度太慢等问题的存在都会对市场创新受到影响，加上房屋建筑施工技术在创新上存在一定的滞后性，需要进行大量的创新实践和运用，这样才能对施工进度与施工质量进行有效保证。值得一提的是，建筑施工技术创新很容易会不适应实际的市场需求，加上一些新的技术成果容易受到相关政策的影响，进而不能及时进入到建筑施工之中。

2.2建筑施工技术与理念非常落后

科学的理论与正确的理念是行动的先导，在建筑行业中也是如此，企业领导、项目负责人以及施工人员在工作中都离不开科学的理论与正确的思想作指导。从目前房屋建筑施工中来看，很多企业领导者、项目负责人不重视施工技术、材料的创新性，严重忽视了施工过程中的创新理念，在这种情况下，整个工程建设在设计与施工过程中始终沿用着传统的思路，不重视引进先进的理念与技术，在理念与施工上不能与时代要求相适应。施工企业严重忽视了建筑技术在创新工作上的重要性，以上这些因素是造成房屋建筑创新性缺乏的重要原因。

3房屋建筑工程中经常使用的几种加固设计技术

3.1粘贴钢板加固技术

这项技术在建筑加工施工中十分常见，这项技术的优点主要在于加固施工的时间比较短、钢筋混凝土结构不需要加湿、外观损害比较少等，因此不能对建筑物的正常使用造成影响。但是因为加固技术的效果主要由建筑结构胶的质量所决定，所以粘合的材料与施工水平都会随建筑物的加固效果产生影响。因此一般来说这种技术经常在钢筋混凝土构件薄弱部位以及受拉区的静态固件中使用。

3.2增补受拉钢筋技术

这项技术主要是指在房屋建筑主体结构中一些受力集中的地区，使受拉钢筋得到增加，利用这种方法对梁体结构的承载力水平进行改善。在这样的过程中，增补钢筋和既有梁体结构之间的连接可以利用全焊接与半焊接等方式来实现。在二者连接的过程中，可以与实际情况相结合，在干法外包与湿法外包两种方式之间进行灵活的选择。

3.3外包型钢加固技术

这项技术主要是指用型钢外包在钢筋混凝土结构的四角上，这样一来原来的结构构件的承载能力就会得到大大的提高。这种技术主要可以分为干式与湿式两种外包方法，一般来说湿式外包型钢法比较常用，这种方法可以使结构承载力得到有效提高。外包型钢法的受力非常可靠，同时施工方法也非常简单，但是需要用到的钢材量非常大，同时加固施工的成本也非常高，因此，一般房屋建筑的加固不会使用这种方法，而选择将这种技术用在建筑物梁、柱等位置上。

3.4碳纤维加固技术

这项技术主要是指通过树脂胶结合擦聊将碳纤维板粘贴在结构的表面上，通过这种方式促进结构承载力得到提高，这种技术的优点主要在于它的强度比较高、材料的重量比较小，在使用过程中不需要对材料腐蚀等问题进行考虑，此外适用的领域也非常广，施工材料价格比较低，因此成为现代结构加固设计中比较常用的一种加固技术。但是因为这种技术的耐高温性能并不强，一般来说要求在温度环境60℃以内使用，否则就需要采取一些保护性的措施。

3.5预应力加固技术

这项技术主要是指利用施加预应力的钢绞线、钢拉杆等对结构构件承载力进行提高，它是一种集加固、卸载以及改变结构受力于一身的加固方法。因为受到荷载与预应力的双重作用，使拉杆出现了轴向拉力预应力偏心受压的情况，在这种情况下构件的抗弯能力得到了增加，同时外荷载效应得到了减少，最终使结构受弯变形的程度得到了有效控制，同时也大大提高了构件斜截面的承载力。这种技术的缺点在于在加固施工过程中需要专门的施工机具设备与工序，并要求在60℃以内的温度环境中应用，否则就需要采取一些保护性的措施。

4结语

篇8：浅谈钢结构建筑的设计

1 钢结构的优点

在传统的建筑施工工艺中, 我们很少涉及钢结构材料, 而且由于国家政府对于钢材的使用也有着一定的限制, 因此钢结构材料就逐渐的被人们放弃。但是, 随着科学技术的不断发展, 建筑施工水平也逐渐的提高, 人们对钢结构材料也有了新的认识, 而且由于我国对钢材的控制制度也逐渐的放宽, 从前的“节约使用钢材”逐渐的演变为“合理使用钢材”, 人们也认识到了钢结构的优点, 下面我们就对钢结构的有效进行以下几点总结。

1.1 材料的强度高

钢结构材料和其他的建筑材料相比, 如混凝土、砖石等都有着超强的强度, 而且在进行大跨度高荷载的建筑结构中, 钢结构材料有着明显优势, 这主要是因为钢结构材料有着良好的塑性和韧性。在一般情况下不会出现断裂的现象, 而且钢材也是抗震性较好的材料。

1.2 材质均匀

从材质上进行分析, 我们可以清楚的了解到, 钢结构的材质比较均匀, 而且各方面都有着同向性的特点。在一定应力的作用下, 钢材料也具有超强的弹性, 其不容易发生断裂。因此, 我们可以判断出这些材料的材质比较均匀。

1.3 钢结构制造简便

由于钢材料都是一些轻质的成材, 因此进行工程施工时, 加工和运输都比较便捷, 而且在进行加工的过程中都是采用的机械操作, 这也使得钢材的精准度大幅度的提高, 并且在进行工程安装的时候, 都是采用的比较简便的安装零件进行安装, 有些部位还可以直接采用焊接的方法, 对其进行现场施工, 这不仅对建筑结构起到了较好的加固工作, 也大幅度的加快了工程进度。

1.4 钢结构采用轻度钢材

由于钢结构的都是采用的轻度钢材, 因此重量要比一般的混凝土施工材料轻, 虽然钢结构的重量要比混凝土施工材料的轻, 但钢材的密度和强度却比混凝土大得多, 因此也为一些较为复杂的施工方法提供了方便的条件, 也大大促进了建设行业往更好的方面发展。

1.5 抗震性能好

目前, 在进行钢材料选择时都是采用的柔性结构, 而且自身重要较轻, 因此在面对地震灾害时, 钢结构有着极好的抗震能力。而且近几年来, 地震灾害频繁发生, 这也给我国带来了严重的损失, 因此推广钢结构的应用是很有必要的。这不但减少了经济的损失, 而且还大幅度降低了人员的伤亡, 有利于我国社会经济的发展。

1.6 钢结构材料的可塑性

这也是钢结构材料较为独特的优点, 它可以根据业主的喜好进行不同程度的变化, 而且在生产塑性过程中成本消耗极小, 这也是其他结构材料无法做到的。

同样的任何事物都有正反两个方面, 我们在长期使用的过程中我们可以发现, 钢材料的耐腐性和耐火性较差, 而且它的防护成本也比其他的结构材料要高, 因此在进行施工的施工尽量要保证钢结构材料不会受到腐蚀, 或降低腐蚀的程度。目前, 由于科学技术的不断进步, 人们也研发出了一种新型的钢材料, 这种材料大幅度的改善了防火防腐性差的问题, 使得在在各类建筑中的到了广泛的应用。

2 钢结构布置钢结构设计的基本原则

由于在进行钢结构有着很好的强度和稳定性, 这也极大了符合现代建筑的要求, 而且还有效提高了建筑工程结构的质量。不过在进行结构设计时, 应该有着一定的基本原则:在进行钢材使用设计时, 要尽量节省钢材, 减少钢材结构的重量, 尽可能的缩短制造安装时候, 而且要尽量保持耐久性, 而且进行结构施工的时候, 还要多注重建筑的美观, 并且还要从经济实惠的角度上对其进行思考, 只有这样才有利于我国的建筑行业的发展和进步。

在钢结构梁柱工程施工中, 为了提高梁柱系统的稳定性, 施工人员就采用普通的体系结构对其进行施工。其中在对梁结构进行施工的时候, 施工人员是采用H形截面钢梁, 而柱结构则是利用的焊接箱型钢, 从而将整个建筑结构施工体系设计成为一个刚性框架结构, 整个建筑结构的竖向荷载就有梁、板、柱这3个钢结构体系来承担, 从而有效的提高了钢结构建筑的稳定性和可靠性。

根据相关数据表明, 钢结构抗剪系统在建筑结构的水平荷载和地震力的作用下, 其钢结构体系的刚度比较弱, 这就使得该钢结构建筑体系的整体结构质量受到了一定的影响, 因此为了保证建筑结构的稳定性, 施工人员就要在钢结构体系的中部设置钢筋混凝土剪力墙, 来抵抗水平荷载对建筑结构的冲击。

在钢框架建筑结构施工过程中, 由于抗剪系统在使用的过程中所受的荷载除了竖向的压力以外, 还有着水平荷载的作用, 施工人员在对钢结构建筑进行设计的时候, 在钢框架剪力墙进行施工是除了采用住下独基的施工方法以外, 还要利用筏板基础。

3 钢结构在住宅上的设计应用以及推广

3.1 结构自重轻

根据比较, 相同的建筑造型, 6层钢结构住宅重量仅相当于4层砖混结构住宅的重量。建筑总质量小, 地震力效应小, 且延性好, 相应抗震性能优良。历次大地震灾害资料对比都说明了这一点。

3.2 材料各向同性

符合力学假定, 提高了设计精度。

3.3 易于保证质量

由于工厂化加工制造, 精度高, 易于保证质量, 与混凝土相比, 更符合结构设计要求。同时施工速度快, 工期缩短40%以上, 可使建筑物更早的投入使用, 提早产生效益。

3.4 减少污染, 费用低

在设计中由于业主的要求, 经常要进行变更, 采用钢结构较易配合变更。施工时干式作业减少了对环境的污染, 且构件运输方便, 费用低。

3.5 可提高层间净高

可在梁腹板处开孔走管道, 不像混凝土结构在梁底通过。因此, 在楼层高度一样的情况下, 采用钢结构可提高层间净高。

4 结语

由此可见, 钢结构设计在我国的社会经济发展的过程中有着十分重要的作用, 我们要对其各个方面对其进行研究探讨, 然后再应用在建筑施工当中, 才能促进我国建筑行业的发展。但是, 目前钢结构在我国施工工程中还存在着一定的不足, 因此我们还需要在不断的实践中去改进和完善, 在符合我国当前的国情的情况下进行有效的发展。

摘要：本文通过对钢结构建筑的设计内容进行简要的介绍, 讨论了钢结构建筑的应用。以供相关人士的参考。

关键词：钢结构,优点,应用

参考文献

[1]王春雷, 贺辉.现代钢结构建筑设计的特点及问题分析[J].黑龙江科技信息, 2008 (04) .

篇9：现代钢结构建筑的设计探究

关键字：钢结构：钢结构建筑：发展概况

中图分类号：TU391 文献标识码：A

近年来，随着钢结构建筑的应用和发展，国内钢结构市场不断扩大，导致全国各地大量新建和转产钢结构制作安装企业一拥而上，仅沈阳市就有各类钢结构制作安装企业90余家。这里既有国内知名的大型企业，也有不少个人承包的小作坊，良莠不齐。上述情况导致钢结构建筑发展中存在一些不容忽视的问题，国家有关部门应对钢结构行业实施有效的宏观管理，引导该行业在市场经济条件下的健康有序发展，提高整个钢结构行业的整体水平。

1.钢结构建筑设计

钢结构建筑设计的构思成功关键所在是技术构思，特别是在建筑创作中设计构思与结构构思应该是一体化的，而在方案设计的深化中，需要同结构工程师，设备工程师，有时包括机械工程师密切配合。此时技术表现是自然而然的事情，无论是空间形式，形式体量还是构造节点与其结构形式相比都显得尤为重要。建筑形象的构思是一个由概念形象的创作过程，是建筑创作的难点之一，也是建筑设计中备受关注的核心问题之一。现代科学思维被融入到建筑学之中，建筑设计的宗旨从单纯的追求美发展到追求问题的合理解决，回顾工业革命以来建筑与科学技术关系的发展，可以明显地发现建筑对技术变革反应的迟滞性。近年来，新项目的规划、建筑和景观设计方法发生了巨大的变化。设计的复杂化与精致度要求越来越高，对细部设计要求也越来越高。细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，使建筑带有强烈的科技感。各种细部看起来都非常精致，从中不仅体现出技术美，而且体现出人的智慧和能力。

2.现代钢结构中建筑的设计

2.1防火保护的设计

火灾是对钢结构建筑的最大危害，钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为400 度时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的1/2;温度达到600 度时，钢材基本损失全部强度和刚度，因此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。从发生的钢结构建筑火灾案例可以发现两类现象。防火保护的钢结构在火灾中没有达到规定的耐火时间而破坏;防火保护的钢结构在火灾中超过了预期的耐火时间而没有破坏。建筑的构造防火问题一般在钢筋混凝土结构上较易解决，而在钢结构建筑上则需考虑更多的因素。

2.2防腐保护的设计

钢材如果长时间暴露在室外受到风雨等自然力的侵蚀，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建筑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。在实际建筑设计中设计人员在遇到钢结构建筑时，对所设计的建筑都做出特别的要求，如涂刷防锈涂料，防火涂料属于油漆类。防火涂料一般做法为先刷红丹防锈底漆2度，再刷钢结构面漆2度（ 面漆颜色由甲方定） 。另外对钢结构建筑的钢结构构件施工也有确定的要求，如构件出厂前涂红丹防锈底漆1道;钢结构安装调整后，将其清洗干净，然后再刷1度底漆，2度面漆。然而现在虽然有各种不同类型的防腐涂料，但较为有效的防腐涂料还需从外国进口，随着中国综合国力的增强，中国也将会生产出更优秀的新型防腐涂料。

2.3污染防护的设计

外部环境对建筑的热辐射主要从两个方面影响建筑的热环境。透过窗户进入室内，并被室内表面所吸收，产生了加热的效果;被建筑的外围护结构表面吸收，其中一部分热量通过建筑围护结构的热传导逐渐进入室内。在一些建筑大厅中，尤其是在音乐厅中顶棚反射板增加的反射声几乎同时到达听众的双耳，缺少侧向反射带来的围绕感。在这类建筑的设计中，需要综合考虑材料的使用，包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面。目前广泛地应用于音质设计和噪声控制中的解决途径是吸声材料和吸声结构。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。噪声规划、噪声控制等理论也逐渐演化开来。对于旅馆、公用建筑、民用住宅人们对安静的要求也越来越重视，并尽量靠近声源，会提高隔声效果。一般隔声间外墙使用隔声性能较好的材料或结构，如砖、混凝土、纸面石膏板墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门。

3.现代钢结构建筑设计的趋势分析

高效性能钢材主要是指钢材的强度比较高，塑性和韧性也比较好，耐火性能优良，价格比较适中的钢材，也包括用高效性能钢材生产出的具有良好截面特性的型材等。研发出高效性能的钢材并应用于钢结构建筑上，可以提高钢结构建筑的承载能力，降低钢结构建筑的造价。充分发挥每一种结构形式的优点，促进结构形式的发展，形成诸如组合结构、杂交结构、预应力结构等新型结构形式，以达到节约材料、降低造价的目的，是今后发展钢结构建筑中值得研究的课题。加强设计计算方法的改进，结构设计考虑优化理论的运用，人们已经做了大量的工作，今后还应继续研究改进。在设计计算中引入计算机辅助设计及绘图，编制通用或专用的计算软件，改进计算手段，提高设计计算的准确度和效率。轻型钢结构建筑是以轻型高效钢材和轻质高效维护材料组装而成的低层或多层钢材料建筑，具有非常突出的优点，属于绿色环保建筑体系，是我国今后一段时期内重点发展的新型钢结构建筑体系。钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，它是以钢结构为骨架，配以多种复合材料做成的轻型墙板和楼板拼装而成。所用材料绝大部分为工厂标准化、系列化、批量化生产，现场经过简单拼装即可，砖、瓦、砂、石的现场作业极少，是住宅产业现代化的一个标志。

参考文献：

[1]马树新，关于钢结构建筑设计的建议[J]，建筑学报，2014