鋼結構建築設計相關論文範文
鋼結構建築是現代建築中的重要組成部分,它的產生與發展已經歷了一段200餘年的歷史,其技術理論、配套體系也日臻成熟與完善。下面是小編為大家整理的鋼結構建築論文 ，供大家參考。
鋼結構建築論文 範文一：鋼結構建築淺析
[摘要]本文簡要的闡述了鋼結構的發展歷程及建築特點並討論了目前鋼結構設計主要面臨的問題及解決措施。
[關鍵詞]鋼結構;鋼結構特點;鋼結構設計;構造材料
鋼結構是比較廣泛的一種建築結構，隨著社會的進步，一些有著特殊要求的鋼結構應運而生，如：跨度較大的結構、荷載較大的結構、在地震多發區的房屋結構等，更是推動了鋼結構建築的發展。
一、鋼結構建築的發展歷史
鋼結構的發展與國家的鋼鐵冶煉技術有著密切的關係。早在公元前200多年秦始皇時代，我國就用鐵建造橋墩，隨之建造鐵鏈懸橋，如400多年前明代雲南的沅江橋等。
18世紀歐洲工業革命以後，由於鋼鐵工業的發展，鋼結構在歐洲各國的應用逐漸增多，我國由於受封建主義的束縛，鋼結構發展緩慢。
1949年新中國成立以後，鋼結構得到了空前的發展，建造了大量的鋼結構工程，如1961年建成的北京工人體育館;1967年建成的我國第一座大跨度平板網架結構——北京首都體育館屋蓋結構。近些年隨著社會的進步也建造了不少超高層建築，如高420.5m的上海浦東金茂大廈，深圳地王大廈、廣州新電視塔、天津津塔等，同時鋼材生產的新技術、新產品也日益增多，如彩鋼壓型板、彩鋼複合板、拱形廠房及彩鋼製品等的生產，使建築結構充滿現代化時代氣息，實際證明鋼結構建築在我國更具有廣闊的發展前景。
二、現代鋼結構的建築優點
1、重量輕、強度高：
鋼材的容重大，強度卻很高。建築材料中鋼材容重與屈服點的比值最小，例如，在相同的荷載條件下，鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/3~1/4，如果採用薄壁型鋼屋架則更輕，只有1/10。因此，鋼結構比鋼筋混凝土結構能承受更大的荷載，跨越更大的跨度。
2、材質均勻，有良好的塑性和韌性：
與鋼筋混凝土和木材相比，鋼材的內部組織均勻，可視為各向同性材料，鋼材的彈性模量大E=2.06X105N/mm2，具有良好的塑性和韌性。這些物理力學效能，最符合目前所採用的計算方法和結構分析中的基本假定，所以鋼結構的實際受力情況與結構分析結果最接近，在使用中最安全可靠。
3、鋼結構工業化程度高、施工速度快：
鋼結構由各種型材和鋼板組成，製作簡便，精確度高，能批量生產。鋼結構的工廠製作、工地安裝的施工方法，可縮短施工週期，降低造價，提高經濟效益。鋼結構的工地拼裝常用螺栓連線，不僅施工快速，對已建成的鋼結構也易於拆卸、加固或改建。
4、鋼結構的密封性好：
鋼材組織緻密，採用焊接連線可做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、煤氣罐、輸送管道等板殼結構，最適宜採用鋼結構。
三、鋼結構設計的思想和技術措施
鋼結構的設計應該重視，貫徹鋼結構的設計思想，做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量，因此鋼結構設計應在以下設計思想的基礎上進行：
1、鋼結構在運輸、安裝和使用過程中必須有足夠的強度、剛度和穩定性，保證結構安全可靠;
2、應該從工程實際情況出發，合理選用材料、結構方案和構造措施，應符合建築物的使用要求，具有良好的耐久性;
3、儘可能節約鋼材，減輕鋼結構重量;
4、儘可能縮短製造、安裝時間，節約勞動工日;
5、可能條件下，儘量注意美觀，特別是外露結構，有一定建築美學要求。
鋼結構應因地制宜、量材使用，切忌生搬硬套。上述措施應結合具體條件進行方案比較，採用技術經濟指標都好的方案。此外，還要總結、創造和推廣先進的製造工藝和安裝技術，注意施工的可行性。
四、現代鋼結構中建築設計所面臨的問題
1、鋼結構中建築設計的防火問題：
鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，當建築採用無防火保護措施的鋼結構時，一旦發生火災，很容易使建築損壞，比如美國世貿中心大樓外牆是排列很密的鋼柱，外包銀色鋁板，在美國911事件中兩個塔樓分別受飛機撞擊後所產生的大火使鋼材軟化，最終導致大樓倒塌。鋼結構建築需考慮更多的防火因素，以下為兩種常用構造防火措施：一是採用鋼管混凝土結構混合結構;二是根據鋼結構的部位不同分別採用厚型或薄型的防火塗料，並在露明部位加塗裝飾漆。
2、鋼結構中建築設計的防腐問題：
鋼材如果長時間暴露在室外，必然會生鏽老化，其自身承載力會下降，建築的美觀也會受影響,因此防腐問題也是鋼結構設計需要解決的常見問題。目前的做法主要是採用新型防腐和構造材料。在設計中設計師對鋼結構建築都做出特別的要求，比如塗刷防鏽、防火塗料等。另外對鋼構件施工也有明確的要求，比如構件出廠前塗環氧富新一道;鋼結構安裝調整後，將其清洗乾淨，然後再補刷中間漆，兩道面漆，使總漆膜厚度達到120-150微米。
3、鋼結構中建築物理問題:
1保溫。建築的保溫措施主要集中在外圍護結構上，而目前有效期解決辦法有兩種：1研製、優化保溫材料的構造，提高建築熱環境效能。2防止保溫材料凝結水，採用外保溫和中間保溫作法。
2吸音。在一些建築大廳中，尤其是在音樂廳等要特別考慮聲音這個因素的設計中，需要綜合考慮材料的使用。目前廣泛地應用於音質設計和噪聲控制的解決途徑的非吸聲材料製成某種吸聲結構或使用本身具有吸聲特性的材料。
3隔音。噪聲與建築密不可分，噪聲汙染的防治與治理已經成為建築聲學重要的組成部分。有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、客房等對隔聲、隔振要求非常高的建築，需要專門的聲學設計。對於旅館、公用建築、民用住宅等，為滿足人們對安靜的要求，一般使用隔聲效能較好的材料或結構，如砌塊、混凝土牆等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。
五、結論
鋼結構的諸多優點使得鋼結構產業有著廣闊的發展前景，但鋼結構的缺點也制約著鋼結構產業的前進步伐，如何經濟、有效的解決鋼結構中的不足，將是鋼結構發展的首要問題。
參考文獻：
[1]王肇民. 建築鋼結構設計. 同濟大學出版社，2001
[2]陳志華. 建築鋼結構設計. 天津大學出版社，2004
[3]黃呈偉 孫玉萍 鋼結構基本原理. 重慶大學出版社，2002.
鋼結構建築論文 範文二：探究建築鋼結構設計
[摘 要]工業化程序加快的同時推動了住宅建築鋼結構體系的快速發展，本文圍繞建築鋼結構設計，主要分析了建築鋼結構設計特點，建築鋼結構設計原則，建築鋼結構設計問題及對策。
[關鍵詞]建築 鋼結構 設計
中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X201525-0125-01
伴隨著科技的快速發展，在房屋建築中廣泛使用了新型材料。由於高層建築與高聳大跨度結構中具有的優越性，使其在非居住建築領域獲得更加廣泛的應用，這同時也成為二十一世紀建築行業的重要發展方向。
一、建築鋼結構設計特點
1.鋼結構材料具有較高的強度，塑性與韌性要比其他鋼材建築材料好，例如與木材、磚石作比較，其強度要高出很多。因此，在大跨度和大荷載的結構構件中頻繁使用。鋼材的特點還有良好的塑性與韌性。良好的塑性，在一定的條件下結構不會因為超載而產生斷裂;良好的韌性，結構能夠很好的適應動力荷載。鋼結構具有的延伸性與吸能力還令其抗震效能十分優越。另一方面，鋼材具有極高的強度，製作的構件截面極小且薄，受到壓力時能夠符合穩定的要求，有時無法充分發揮強度。
2.均勻的材質，鋼材內部組織十分接近向同性和勻質，同時在一定的應力幅度範圍內幾乎是完全彈性的。因此，鋼結構實際的受力狀況比較符合工程力學計算的結果。在冶煉與軋製過程中鋼材的質量能夠獲得十分嚴格的控制，材質在極小的範圍內波動。
3.鋼結構的製造比較簡便，施工時間比較短。鋼結構需要的材料比較單純並且屬於成材，加工十分簡便，並且利用機械進行操作，因此，通常在專業的金屬結構廠將鋼結構製作為構件，具有較高的精確度。在工地上拼裝構件，可以使用安裝便捷的普通螺栓和強度較高的螺栓，有時候還能夠在地面上進行拼裝及焊接成比較大的單元之後進行吊裝，以便能夠儘量縮短施工時間。除此之外，已經建好的鋼結構進行加固和改建也比較容易，採用螺栓對結構進行連線時可以根據需求實施拆遷。
二、建築鋼結構設計原則
鋼結構設計必須具有充足的強度、剛度以及穩定性，整體結構達到可靠和安全要求;結構應當滿足建築使用的要求，具有較好的耐火性;設計結構方案儘量節省材料，減輕鋼結構自身重量;最好能夠縮短製造與安裝的時間，節省工作日;鋼結構構件應當方便維護和運輸;在有可能的條件下，儘可能保證美觀，尤其是外露結構，需要符合建築美學的要求。按照以上原則，結合實際情況的各項要求，整體考慮結構具有的經濟性、設計特點和施工合理性等。
1.樑柱體系。平面一般利用樑柱普通體系。樑使用熱軋焊接鋼樑，焊接柱為箱型鋼柱，設計整個結構為剛性框架結構，由樑、板和柱承擔豎向荷載。框架中的樑和柱、樑和基礎全部按照剛性進行設計連線，現場利用高強螺栓與焊接共同發揮連線作用。
2.抗剪設計。計算分析表明，在整體水平荷載與地震力發揮作用下，上述區域性結構體系的剛度比較弱，因此需要利用佈置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力牆結構系統中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力牆，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的衝擊。
3.樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結構計算樓蓋厚度為110mm，在計算結構中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。
三、建築鋼結構設計問題及對策
一獨立基礎設計荷載取值不恰當
多層鋼筋混凝土框架建築大部分使用獨立基礎，當主要地基受力層沒有軟弱粘性土層時，沒有達到8層並且高度不會超過25米的民用框架房屋或者多層框架廠房，可以不驗算地基與基礎的抗震承載力。也就是說，在8度之內的地震區域，大部分多層鋼筋混凝土框架房屋可以不實行地基與基礎的抗震能力的檢驗。可是設計這些房屋的基礎時應當考慮風荷載造成的影響。整體計算多層鋼筋混凝土框架房屋時，必須記錄風荷載，不要因為風荷載不發揮作用就不進行考慮。
二基礎結構實施的設計
為了確保構件具有的延性，應當在樑內配置符合要求的鋼筋。耐火極限是兩小時，預應力筋無粘結的保護層厚度應超過40mm。當前高層斷肢剪力牆系統出於埋置深度的考慮，通常會設計地下室。基礎則會利用樁筏基礎。怎樣對樁實行合理造型，將會對地下室的整體設計產生重要的經濟影響。
比如某一建築工程，上部十九層帶地下室，經過詳細勘察，可以選擇25米的預應力管樁，單樁樁長是34米，承載力特徵值是900kN。使用25米樁共計290根，使用34米樁共計200根。通過比較樁身分析兩種設計方案，總體樁延米數量相當，可是需要滿樘佈置25米樁，筏板厚度需要1200mm，而34米樁則採用牆下佈置，可以將筏板減少到900mm，具有顯著的經濟性。因此，應當對基礎選型的設計方案進行比較，才可以確定最終的合理經濟方案。
三平面結構設計
一般來說，針對高層建築，除了特殊的設計要求以外，高層建築物不適合應用不規則的平面設計，應當儘量要求形狀規則和簡單，儘量均勻分佈的承載力與剛度。對於不同抗震等級的建築，其平面和突出部位尺寸的數值都應當在適合的範圍內，同時最好不要使用重疊角部的平面圖形。設計抗震結構時，高層建築物應當儘可能調整佈置結構與平面形狀，防止出現防震縫。當必須設計防震縫時，針對框架結構來講，高度不會超出15米時，縫寬不應當比100mm小，當高度已經超過15米時，應按照不同程度的烈度適當增加高度。斷肢剪力牆在高規中具體是指不超過300mm的截面厚度，各肢截面的厚度與高度比值超過4但是不會超過8的剪力牆。按照實驗獲得的資料以及經驗得出的資料，在高層建築中對短肢剪力牆的應用增加了較多的限制，因此，在建築鋼結構設計過程中，設計人員需要儘量或者不使用短肢剪力牆。
四豎向設計結構
高層建築物中最為重要的就是豎向結構，他對建築物整體質量造成了直接影響。高層建築物豎嚮應當儘量的均勻和規則，避免產生較大的內收和外挑。為了確保中心的穩定性，建築物整體豎向結構應當屬於上小下大的造型，同時逐漸發生變化。假如豎向結構不垂直或者並不是規則的上小下達的造型，此時就要單獨外加設計來保證整體建築物的平衡，維持穩定性。建築物假如屬於豎向內收造型，站在抗震角度分析，建築樓層側向上的剛度應超過上一樓層的70%。
五樓蓋設計結構
高層建築物中的樓蓋設計，也會對整體建築物質量造成影響。許多公司出於對成本的考慮，一般選擇樓板預製作，這樣就會增加建築物抗震設計風險。國家明確規定，當高層建築物超過50米時，高層建築物的複雜結構應當使用現澆樓蓋設計，混凝土等級強度不能小於C20。
六設計抗震等級
高層建築物更加應當重視合理設計抗震等級，設計抗震時，建築混凝土鋼筋結構構件應當按照抗震設防分類、強烈程度、結構類別等採取不同的抗震級別，並且應當滿足對應的結構要求。
結束語
我們能夠看出，我國高層建築鋼結構住宅正在高速發展，可是從設計結構到安裝製作等各個環節我們與外國建築水平存在著比較大的距離。作為設計人員應對高層建築的鋼筋混凝土結構進行更深一步的研究，提高我國建築鋼結構設計水平。