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多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计与分析

时间:2022-10-30 19:50:04 来源:网友投稿

zoޛ)j馟iZ材料用量[1]。在复合建筑结构设计的环节,充分利用钢结构设计软件来强化建筑结构计算,全面掌握多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计要点,根据已有经验来进行科学有效的设计。建筑工程具有工期长、结构设计繁琐等特点,因此在复合建筑结构设计环节,必须要充分利用专业技术来进行有效设计,将人员的安全放在首位,积极对建筑结构设计方案的有效性作出有效评价,选取可行性更高的设计方案。结合建筑工程结构设计实例来进行节点设计、构件设计、框架钢结构设计,促进了建筑结构设计水平的有效提升[2]。

1 多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计要点

在多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计的过程中首先需要了解钢结构建筑体系的主要特点,在此基础上,积极掌握建筑结构设计要点,严格按照标准技术要求操作,提高了结构设计的有效性。钢结构模块与复合建筑结构的机械化程度较高,对相关设计人员提出了较高的技术要求,因此建筑结构设计人员在设计之前一定要先了解钢结构模块与复合建筑结构的特点,在了解这些情况之后才能顺利的开展建筑结构设计的工作[3]。在对钢结构模块与复合建筑结构进行设计的环节,主要以安全性为主,在此前提下,尽量展现建筑结构的功能和美观性,给人们提供一个优良、和谐的生活环境。选用一些色彩鲜艳的钢板,其轻型为主,更好的体现多层钢结构模块的优势。

1.1 节点设计要点

对多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构的设计工作来说,要尽量采用轻型钢结构,尤其是要对钢框架复合建筑结构的节点设计提高重视,这是建筑结构设计工作的关键环节。焊接是第一步:严格遵守焊接焊缝相关尺寸及其形式的规定,保证焊条与连接金属的材料一致,E50对应Q345.E43对应Q235时,要选择强度较低的E43。避免焊缝加大,尽量保持焊缝重心与被连接构件的重心接近。

第二步栓接:采用铆接形式进行,积极使用高强螺栓,螺栓的常用强度等级是8.8s和10.9s,在此环节主要考虑受力特点[4]。高强螺栓的最小尺寸为M12,,还有大一点的尺寸M16,M30。因此在实际螺栓连接的过程中需要根据具体情况来选择合适尺寸,有效保证了板材与钢结构的有效连接。及时进行板连接,同时科学的验算梁腹板的抗剪力,严格按照吊装顺序进行高强螺栓连接,并及时固定好。

1.2 构件设计要点

第一步要考虑框架柱:在对轻型钢结构进行建筑结构设计的过程中,考虑了建筑结构的框架柱,保证建筑框架有较强的承受能力,及时明确来自框架柱两个方向的弯矩。

第二步考虑受力状况:设计了I型钢、H型钢,更好的了解建筑结构算法的合理性,使其可以最大限度的承受外力,保证了建筑结构不会失稳,提高了整个建筑使用的安全性[5]。 实例:在楼盖设计环节,以楼盖结构的稳定性为主,先将其竖向荷载及时分配,保证了整个建筑结构的抗压力一定,提高对楼盖抗震设计的分析,然后将压型钢板+现浇混凝土进行了组合,使其形成了组合型建筑楼板。在设计建筑结构支撑体系的过程中,将住宅支撑体系进行了分轴支撑处理,同时还对门、窗等部位的孔隙作出了及时有效处理,为建筑结构设计中的支撑体系构建创造了优良条件,大大提升了建筑结构支撑体系的稳定性。

1.3 框架钢结构设计要点

第一步:设置支撑框架结构,使得框架两个方向的支撑框架均匀,更好的满足了框架钢结构侧移刚度设计要求。

第二步:自觉遵循框架钢结构设计规范来设置框架钢结构,在支撑结构侧移刚度达不到标准设计要求时,框架钢结构轴压稳定系数达到了框架鋼结构计算的基本标准。

框架钢结构设计的要点:框架钢结构支撑体系要达到不小于结构底部抗震能力的28%以及框架钢结构最大抗剪力的1.6倍,只有满足这个条件,才能更好的发挥支撑框架钢结构的实际作用。在实际实际中,如果框架钢结构达不到标准的支撑条件,那么,框架钢结构的平面可以设置成H型号钢,使其向短边方向延伸,大大提升了支撑结构框架的的侧移刚度。将框架钢结构柱设置为90°直角,便于向两个方向发生层位移交,这样一来更好的满足了多层钢结构建筑结构焊接截面的基本要求。在H型钢柱焊接的环节,需要及时采取局部变厚措施,需要将局部变厚范围控制在贴板范围内,有效提高了焊接构造操作的时效性。钢结构中的各个节点紧密的连接起来,保证建筑结构设计质量,这对框架钢结构的设计效果产生了直接影响,梁腹板承担了梁端的全部剪力,柱与梁腹板有效连接起来,这对梁端剪力计算创造了有利条件,设计人员根据梁总跨度和梁部两个方向的弯矩力来决定框架钢结构的抗剪承载力,更好的确保了梁端全截面塑性模量计算的科学性[6]。

1.4 模块设计要点

第一步:明确设计目标。在对框架钢结构进行模块设计的环节,首先要明确框架钢结构建筑的模块设计目标,积极根据框架钢结构建筑的标准化设计来进行操作,最大限度的节省建筑结构设计成本,提高资源利用率。

第二步:模块化设计。首先提高框架钢结构设计的可移动性和可周转性,为了达到最佳的建筑结构设计效果,及时明确了模块化建筑结构的设计特点。然后对建筑结构体系作出综合性分析和研究,接着深入的了解吊装条件以及连接节点的基本要求,以此来确保模块尺寸设计的科学性与合理性[7]。

模块设计要点:模块尺寸必须达到标准的运输要求,保证了模块尺寸能够满足节点连接要求,这是模型设计的关键。比如在建筑屋面结构设计以及单元设计的过程中,明确了建筑屋面的设计总面积为281平方米,同时在单元结构设计中还有一个娱乐房间、两个客厅、两个卫生间、三个卧室,采用了两层房屋的建筑结构设计,因此建筑屋内空间足够大。下图所示为钢结构建筑的设计规划图。

图1为钢结构建筑的设计规划图

1.5 模型设计要点

首先规划设计图,在框架钢结构建筑结构设计的环节,及时规划建筑钢结构设计图,然后明确了技术要求,工程耐火等级为2级,使用年限为50年,采用了钢框架结构,使用了压型钢板非结合型楼板,场地土类别为:二类,该建筑的抗震类别为乙类。继而设计墙体材料,墙体材料主要使用加气混凝土砌块,基本血压为0.4KN/m2,楼梯间3.5KN/m2,阳台3.5KN/m2,结构基本构建的截面为H型700×300X12,主梁为H500×250×10×13,H550×250×12×16,H450×120×10×12。

2 多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构计算结果

2.1 工程概况

某钢结构建筑主要采用了五层钢框架结构,其中在梁、柱等部位都采用的是钢结构截面,使用了Q235钢。在建筑屋面部位采用了轻压型YX75-200-600-现浇混凝土钢板结构,实际设计中切实做到了建筑结构的外围防护,还在内隔墙部位增加了蒸压加气混凝土砌筑。设计人员不仅考虑了建筑结构设计的安全性,还尽量展现了建筑结构设计的实用性和美观性,因此该设计更好的满足了现代人们对多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计提出的高要求。阅读建筑结构荷载规范,得知,钢结构建筑地基基本风压为0.4KN/m2,同时各个楼层的荷载标准值要达到2.1KN/m2,整个建筑屋面的活荷载标准值为1.6KN/m2[8]。为了保证最佳的设计效果,对设计方案进行了反复审核和安全性考虑,根据实际情况对多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构重新进行了优化设计。

2.2 计算结果

对钢结构建筑的荷载值进行科学计算,YX51-380-720型压型钢板0.21KN/m2,PVC保温材料0.01KN/m2,钢结构斜梁自重为0.01KN/m2,建筑结构支撑体系0.15KN/m2,懸挂设备总重为0.29KN/m2,合计:0.67KN/m2。建筑内部地面的粗糙类别为B类,在此环节严格按照钢结构建筑荷载规范来对风荷载高度变化值作出及时有效的分析与研究。背风面建筑屋面的风荷载为+0.53和-0.61,在实际设计中充分考虑了地震作用,对轻型钢结构建筑在抗震强度等于、大于7度的情况进行了及时分析,强化对框架钢结构建筑的抗震性能计算,从而确保了建筑结构具有较高的抗震能力。建筑结构屋面可变荷载标准值计算:建筑屋面的活荷载值为0.52KN/m2,屋面荷载与雪荷载的较大值为0.51KN/m2,墙面以及柱体的自重标准值为为0.5KN/m2,风荷载标准值计算:根据轻压型框架钢结构设计规程得知,建筑结构的基本风压值为1.03×0.44KN/m2,等风荷载高度<9.6米时,迎面柱的风荷载值要达到+0.22和-1.1。风荷载标准值具体为:迎风面:0.42×5×0.21=0.44KN/m2,背风面:-0.43×5×0.52=-1.12KN/m2,横梁:-0.46×5×1.0=-3.3KN/m2。屋面的恒荷载标准值为0.62×6=3.72KN/m2,活荷载标准为在0.5×6=3.0KN/m2。

3 结束语

有效降低了建筑工程总造价,减少了钢结构的用量,全面掌握多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计要点,根据已有经验来进行科学有效的设计。对钢框架复合建筑结构的节点设计提高重视,这是建筑结构设计工作的关键环节,为了达到最佳的建筑结构设计效果,及时明确了模块化建筑结构的设计特点,主要对建筑结构体系作出综合性分析和研究,以科学、合理的设计来提高多层钢结构与钢框架复合建筑结构设计水平,充分体现了结构设计的有效性。

参考文献

[1] 张鹏飞, 张锡治, 刘佳迪,等. 多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计与分析[J]. 建筑结构, 2016(10):95-100.

[2] 王惠艳. 基于物质点法多层钢结构复合建筑研究[J]. 辽宁科技大学学报, 2016, 39(5):385-391.

[3] 张鹏飞. 多层钢结构模块结构设计与力学性能研究[D]. 天津大学, 2016.

[4] 陈志华, 钟旭, 余玉洁,等. 多层模块钢结构住宅项目关键技术及实践[J]. 建筑技术, 2018, 49(4):27-27.

[5] Ye jihong. Research progress of multi-storey light steel building structure -- structural system of light steel keel-type composite shear wall structure [J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2016, 48(6):1-9.

[6] Chen Hey. Discussion on structural design of multi-storey steel structures [J]. Architectural knowledge, 2017(13) : 25-25.

[7] He yali, zhao mingyang. Exploration on structural design of multi-storey steel structure [J]. Research on urban construction theory, 2014(12) : 21-21.

[8] Dilixia, tian lijun, li yinbiao. A brief discussion on the existing problems of steel structure in architectural design [J]. Real estate guide, 2015(10) : 28-28.

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