鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的變形問題

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)在許多工程結(jié)構(gòu)中都普遍被采納，主要由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，加工難度小，材料易于獲取等特點(diǎn)。在工程質(zhì)量要求越來越高的今天，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用都受到了較高的關(guān)注，需要對(duì)工程中的實(shí)際問題進(jìn)行合理分析，才能夠設(shè)計(jì)出符合工程需求的鋼結(jié)構(gòu)。本文將通過簡要分析鋼結(jié)構(gòu)變形的影響因素，探討鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；變形；措施

一、前言

中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了我國工程建設(shè)的發(fā)展，隨著工程建設(shè)規(guī)模和數(shù)量的逐年攀升，新技術(shù)和新材料被更加廣泛的引入到工程應(yīng)用中，為工程建設(shè)水平的提高和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的擴(kuò)大產(chǎn)生了很大的推動(dòng)力。其中鋼結(jié)構(gòu)的引入也是由于工程技術(shù)的發(fā)展而被寄予重望的新型材料，具有突出的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)密度低、易于施工等優(yōu)勢，被越來越多的項(xiàng)目選用。

二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)的高超性能離不開科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，因此需要對(duì)設(shè)計(jì)工作予以重視，避免發(fā)生變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性喪失，才能夠保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量和工程質(zhì)量。

1.對(duì)不同層面的應(yīng)力設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮材料的不同性能，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的不同層面應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，這一工作的開展多數(shù)依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。這一步驟是保障鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)。另外在結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇時(shí)，設(shè)計(jì)師還應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)際情況，充分考慮地理環(huán)境和氣候的影響，將這些因素增加鋼結(jié)構(gòu)的承載能力要求必須作為設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。

2.設(shè)計(jì)中考慮剪切力的分布

現(xiàn)代化的工程項(xiàng)目中不再是傳統(tǒng)的橫平豎直結(jié)構(gòu)，很多彎曲面的設(shè)計(jì)或者斜柱的設(shè)計(jì)已經(jīng)更加廣泛的沖擊著人們對(duì)工程項(xiàng)目外觀的認(rèn)識(shí)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來講，這樣的結(jié)構(gòu)需要承受與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的剪切應(yīng)力，那么在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該結(jié)合結(jié)構(gòu)外形特點(diǎn)，進(jìn)行合理的受力分布，取得更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止鋼結(jié)構(gòu)變形帶來質(zhì)量安全問題。

3.適當(dāng)分配柱體和梁結(jié)構(gòu)受力

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要通過總體結(jié)構(gòu)考量受力設(shè)計(jì)，不能簡單將受力集中設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)某個(gè)位置，對(duì)于柱體和梁的受力更應(yīng)該進(jìn)行平衡，主要考慮水平載荷出現(xiàn)突然增加而導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)變形失效，那么對(duì)與受力設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該提前將這種極端情況考慮到設(shè)計(jì)要求中，不能將受力集中在鋼結(jié)構(gòu)的柱體上，還應(yīng)該加強(qiáng)梁在橫向剪切應(yīng)力的承受能力。這樣就能夠在不同方向受力時(shí)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗變形能力，尤其在出現(xiàn)地震等危險(xiǎn)的情況時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)還能夠保持良好的穩(wěn)定性，這樣才能夠保證工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

三、目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

雖然鋼結(jié)構(gòu)在工程中的已經(jīng)得到了很多應(yīng)用，但是還有很大的提升空間，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的影響還存在一些需要改變的問題。在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上還存在一些實(shí)踐性問題。實(shí)際上鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度受到材料和力學(xué)性能以及初始輸入量即安裝的受力影響，這些都會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形量的變化。而現(xiàn)在的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很多參數(shù)的輸入和選擇都只能根據(jù)現(xiàn)有的工程施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并沒有更加科學(xué)和準(zhǔn)確的理論推倒，那么一旦結(jié)合了工程實(shí)際情況的不同，偏差量就會(huì)增大，嚴(yán)重影響了鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的保持，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程中的鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法長期滿足工程設(shè)計(jì)參照的要求。這種實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)給鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來的偏差問題還體現(xiàn)在其它方面，工程施工過程中還面臨一種關(guān)于大跨度的施工內(nèi)容，這樣對(duì)整體結(jié)構(gòu)的和局部結(jié)構(gòu)之間如何形成總體穩(wěn)定性能十分困難，那么設(shè)計(jì)依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)的話必然造成穩(wěn)定性系數(shù)降低。還有一點(diǎn)就是鋼結(jié)構(gòu)中柱體承力和梁承力的平衡關(guān)系，這兩個(gè)部分是更結(jié)構(gòu)的主體，因此兩者的承力情況直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要在設(shè)計(jì)中加強(qiáng)。

四、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免變形的有效途徑

1.根據(jù)安全設(shè)計(jì)原則選擇合適的基礎(chǔ)

為了避免鋼結(jié)構(gòu)的變形那么在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要有一個(gè)扎實(shí)的基礎(chǔ)，因?yàn)槿魏喂こ添?xiàng)目除了結(jié)構(gòu)是安全的保障，地基將是保證質(zhì)量安全的基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要結(jié)合地基的特點(diǎn)再進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)，這樣當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該是讓地基結(jié)構(gòu)跟鋼結(jié)構(gòu)之間相互配合，共同達(dá)到較高的工程穩(wěn)定性效果。這樣的設(shè)計(jì)前提是地基從設(shè)計(jì)到施工能夠有完善的質(zhì)量保證，這也是鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性發(fā)揮的基礎(chǔ)。

工程基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)依據(jù)工程項(xiàng)目的規(guī)模，這里項(xiàng)目高度、承重都是重要的影響，此外在科學(xué)選擇工程基礎(chǔ)類型時(shí)，還需要結(jié)合工程所處位置的地理?xiàng)l件，對(duì)施工進(jìn)行合理安排，防止由于施工技術(shù)影響工程基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，對(duì)于有些工程的地下設(shè)施結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有很大的影響，那么在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該對(duì)地下室隔間進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)以提高工程穩(wěn)定性。

2.進(jìn)行多手段的優(yōu)化設(shè)計(jì)

實(shí)際上現(xiàn)有的工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還利用了很多經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，主要源于我國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論發(fā)展的落后，現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給予設(shè)計(jì)人員更多的支持和幫助，提高了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和精度，但是在實(shí)際的項(xiàng)目實(shí)施過程中，難免遇到工程變更，這些與設(shè)計(jì)方案之間的差異性必須能夠繼續(xù)保障鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能，那么設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該將這種可能的變更考慮到計(jì)算中，即使發(fā)生了參數(shù)的調(diào)整，可以對(duì)整體結(jié)構(gòu)的性能不會(huì)產(chǎn)生破壞性影響，或者能夠通過其它不關(guān)鍵參數(shù)的改變而實(shí)現(xiàn)。

3.關(guān)注結(jié)構(gòu)材料的選擇

鋼結(jié)構(gòu)在防火方面還應(yīng)該通過與其它材料配合才能夠?qū)崿F(xiàn)較好的效果，這也說明了鋼結(jié)構(gòu)材料的選擇對(duì)其性能會(huì)產(chǎn)生很大影響。因此在不同結(jié)構(gòu)組成的部件中對(duì)材料參數(shù)和加工技術(shù)都區(qū)別要求，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該有所區(qū)分達(dá)到更高精度的計(jì)算效果。

結(jié)束語：

通過本文的分析可以看出，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)下的工程建設(shè)發(fā)展對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有著巨大需求，鋼結(jié)構(gòu)作為一種安全質(zhì)量水平較高的新型材料成為工程設(shè)計(jì)界的新寵，為了鋼結(jié)構(gòu)更長遠(yuǎn)的發(fā)展，需要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)能力，其中較為關(guān)鍵的變形問題需要設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分的考慮，為鋼結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用奠定更加扎實(shí)的基礎(chǔ)，使我國建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)水平提升一個(gè)新高度。

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