现代钢结构设计的

摘 要：文章介绍了现代钢结构的优点,现代钢结构设计的基本原则,现代钢结构的设计等多方面的内容,为现代钢结构设计人员提供了参考.

关 键 词：现代钢结构优点设计基本原则

随着科学技术的不断发展,各种建筑工程逐渐呈现大型化的特征,不但空间相对扩展,其跨度也在不断延伸.在这种情况下,传统的建筑材料和建筑方式已经远远不能满足形势发展的需要,在这种情况下,现代钢结构的出现弥补了传统建筑材料的不足,逐渐成为现代建筑不可或缺的重要结构.尽管现代钢结构有着相当多的优点,但是现代钢结构的设计过程中仍然存在着许多问题和难题,为此,大力加强现代钢结构设计的研究,不但可以大力推进现代建筑的发展速度,而且还可以大大提高现代建筑的安全性.

一、现代钢结构的优点

1、现代钢结构安装布置相对灵活

现代钢结构组织结构比较均匀,其强度和弹性模量都比较高,因此可以进行大开间安排,这样能够使整个建筑平面分割合理,处理起来也相对灵活方便.

2、现代钢结构构件的自重相对较轻

和传统的建筑材料相比较,钢结构构件的自重要轻1/3―1/2左右,这样就可以降低处理建筑的地基或者钢结构基础的费用；同时,在发生较大震动时,钢结构的反应比较小,能够抵抗较强的震动,特别是具有较强的抗地震能力.

3、现代钢结构的施工周期相对较短

现代钢结构中相当多的配件以及建筑的主要构件都是工业化制作,不但质量能够得到保证,而且施工时各构件之间大多都是使用强度较高的螺栓进行连接,这样就会使得构件之间的组合安装相当迅速,施工的周期也比较短.

4、现代钢结构经济效益相对较高

钢结构由于采用现代设计以及现代化设备制造,制造比较快捷,运输也比较方便,并且工程建造的周期也比较短,资金运转也比较快,钢材还可以循环使用,经济效益也相对较高.

5、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、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、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等.这是和钢结构自身的特点相一致的.

二、现代钢结构设计的基本原则

1、现代钢结构的稳定性原则

为保证现代建筑的稳定性,在进行现代钢结构设计的过程中,必须考虑整个建筑体系以及建筑各组成部分的稳定性.尽管现代钢结构最终组建起来的是具有宏观立体性的现代建筑,但是在进行设计时,现代钢结构基本上都是建立在平面基础之上的.

2、现代钢结构的稳定计算

在进行现代钢结构的设计过程中,无论是单层框架结构还是多层框架结构,设计人员常常不对框架进行稳定分析,只是进行框架柱的稳定性计算.即使进行框架柱的稳定性计算,也必须对框架进行整体性分析,在得出柱计算长度系数（此时柱计算长度系数和框架稳定计算等效）的基础上进行.但是,在实际操作中,由于框架结构种类繁多,如果按照每一个框架结构进行计算,那么必将浪费大量的人力物力和财力,为了能够尽可能提高计算效率,就必须对一些特定的典型条件进行设定.

3、现代钢结构的结构计算必须和构造设计相统一

现代钢结构的结构计算与构造设计相统一,是每一位钢结构设计人员必须随时关注的问题,特别是现代钢结构中的细微部位的构造和构件稳定性计算都必须做到绝对的配合,只有这样才能确保整个钢架结构的稳定性.

在设计过程中,对于传递弯矩与不要求传递弯矩的每一个节点进行连接时,必须满足他们的刚度与柔度,在桁架节点应该尽最大可能避免出现杆件偏心现象.这些内容都是设计人员必须认真考虑的细节问题,只有这些问题考虑清楚,现代钢架结构才有可能比较稳定.但是,只有这些设计是远远不够的,如果现代钢结构的稳定性能发生改变时,在钢架结构的设计过程中必须具体问题具体分析,进行针对性设计.

三、现代钢结构的设计

1、现代钢结构的结构布置

在进行钢结构的结构布置时,首先必须考虑组成整个钢结构体系的各种钢结构的特点.例如如果在轻型钢结构的建筑中,存在着相当大的悬挂荷载,此时可以使用网架结构,而不使用门式钢架结构.为了保证整个钢架结构的稳定性,必须认真考虑整个建筑体系的特征、荷载分布、性质等诸多因素,并进行综合处理.

2、现代钢结构的截面设计

当钢结构的形式确定之后,首先可以凭借自己的经验估算构件截面,对构件截面的尺寸、形状进行检测设,普通情况下钢梁可以使用轧制、槽钢或者H型的钢截面.按照荷载以及支座的状况,截面高度一般为跨度的2%―5%.在对冀梁宽度进行设计时,要严格按照规定对梁之间侧向支撑之间的距离进行确定,尽可能不进行钢梁的整体稳定.

3、现代钢结构的支撑设计

支撑设计是保证现代钢结构稳定性的重要设计,通过有效的支撑设计可以构建合理的内力分配体系啊,从而有效改善现代钢结构的整体刚度分布状况,巩固其薄弱环节,从而使整个钢结构抵御水平荷载的能力更加强大.在进行现代钢结构支撑体系的设计过程中,必须严格遵守下面的原则：实现纵向荷载的明确合理地进行传递；确保整个钢结构平面外稳定,给钢结构以及各组成构件的整体稳定性设计侧向支点；使钢结构的安装更加快捷方便；满足现代钢结构的强度以及刚度的要求,使其具有更强的可靠性.

4、现代钢结构的节点设计

现代钢结构的设计中,节点的设计是非常重要的一个环节,节点设计是不是合理,对于整个钢结构的可靠度、稳定性以及建设周期、建设成本都有着至关重要的关系.在进行节点设计时,首先必须综合考虑节点的形式、构件的选择、传力特性等内容,然后对节点形式进行恰当选择究竟是使用钢节点、半钢节点还是铰接点.目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析.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.

四、小结

总之,现代钢结构取代传统的建筑材料,是现代科技的体现,大力加强现代钢结构的设计研究,可以不断改进设计中出现的问题,寻找最适合的设计方法,只有这样,才能够不断推进现代建筑的发展速度,提高现代建筑的安全性.