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摘要:现如今,我国建筑行业发展迅速,建筑材料和结构的运用也更加复杂多样。钢结构是一种典型的建筑结构类型。它主要是通过焊接和铆钉等方式来完成钢板材料的连接,由于钢结构施工简便,自身性能较好被广泛的用于现代大型建筑施工项目中。本文将介绍钢结构的节点简单分类,重点阐述钢结构节点设计的要点,希望对施工单位实际运用有所帮助。
关键词:钢结构;节点设计;界面构件
引言
随着我国经济水平的提高和科学技术水平的进步,在建筑行业中不断扩大了对于钢材料等建筑结构的应用范围和规模。由于钢结构具有良好的延性和较高的质量,且安装施工十分方便,在现代建筑施工中被广泛的应用。在钢结构设计过程中,不仅要从结构整体出发,也要考虑细节,不能忽视节点的处理,连接节点的设计与建筑工程质量是息息相关的。这就要求建筑行业的设计以及施工人员要充分掌握连接节点的分类,以及钢结构节点设计的要点,才能更好的让钢结构在建筑施工中发挥其应有的作用,从而推动我国建筑行业的进步与发展。
1建筑钢结构的特点
钢结构是一种新的建筑结构形式,在当前建筑设计中因其自身的特点,在整个工程施工中得到了较为广泛的应用。其一,具有良好的抗震性。钢结构中钢材是主要的材料,其自身具有较强的塑形和韧性,让整个钢结构有了良好的抗震性,也在一定程度上延长了钢结构的使用寿命,在发生变形时不容易出现突然的断裂,同时,采用柔性的连接方式,也有助于其发生变形后主动复位,增强了其整体的抗震能力。其二,较好的抗裂性能。在工程实践中,砖混结构的建筑受到温度的影响,墙体会出现裂缝,且在墙体发生开裂之后,其保温性能和防水性等都会下降,会直接影响到建筑物的使用性能;与此相比,钢结构抗裂性较好,钢材的强度较高,使用钢材建造的房屋能减少承重墙的数量,同时能有效减少裂缝的出现。其三,良好的耐久性。钢结构的广泛使用,与木质等结构相比,其抗腐蚀性较强,这在一定程度上也提升了整体建筑的抗腐蚀性。数据表明,钢结构的耐久性是砖混结构等耐久性的1.5倍,且在使用中还具有良好的隔热性。其四,施工简便。钢结构的设计时间较短,一般工厂首先根据钢构件的形式进行生产,然后将构件运输到施工现场进行拼装作业,这整个过程都可以靠机械化完成,速度比较快,且施工比较精确,有效保证了质量。
2建筑钢结构节点的分类
(1)钢结构刚性节点。只有在建筑整体的连接节点创建完成后,节点的建筑功能才得以有效的发挥。刚性节点就是在建筑结构受力变形过程中梁柱夹角保持不变或变形微量的节点。为了建筑结构能够最大程度的承载建筑的质量,就需要钢结构的各节点与梁结构出现的角度不会有大的差别,也要控制好节点连接的稳定性和强度。(2)钢结构铰接节点.铰链是连接在两个物件之间的装置。铰链节点就是在钢结构的连接过程中,当刚性节点在连接主要梁和柱身之间只有垂直方向的剪力结构时,其不会使钢结构发生弯矩,铰链结构能自由的转动。铰链节点在施工过程中安装也比较简单,操作性和实用性较高。一般会在建筑的各个端部采用钢结构铰链节点来连接各个结构,以此来增强端部的承载力。(3)钢结构半刚性节点。半刚性节点是处于刚性节点和铰链节点之间,它既能够帮助钢结构塑造形态,还能承受弯矩的力量。半刚性连接介于刚性和柔性连接之间,必须具有一定的抗弯能力。可以有效的增强建筑的抗震能力。它的弯矩能力高于钢结构梁的承载能力。但就现实的施工设计来看,半刚性的节点设计有一定的难度,在现实设计中很少被广泛地应用。一旦设计不当,就会使得钢结构的弹性刚度加大,影响连接各构件的安全,对整个建筑的施工安全和使用安全有一定的危害。
3设计建筑钢结构的基本要点
3.1节点设计
建筑钢结构的设计中另一个非常重要的内容之一就是对连接节点的设计,在对结构进行分析之前就应该对连接节点的形式有一定的设计。在以往的建筑设计中,时常发生有建筑最终设计的节点与结构分析模型中使用的存在较大的差异,这时坚决不允许的应该予以避免。具体说来对节点的设计有以下几种:(1)栓接:在当前的钢结构建筑中使用铆接的方式已经较少了,通常情况下,建筑中的主结构采用高强螺栓,其中高强螺栓又可以根据其受力的不同分为承压型螺栓和摩擦型螺栓,而在次结构中则采用普通的螺栓进行连接即可。(2)焊接:焊接时钢结构最为常见的连接方式,在对钢材料进行焊接的时候应该根据规定和规范进行处理。对于焊接中焊条的选择则应该根据连接的钢结构材料进行选择,举例来说焊接Q235材料应该选用E43型焊条,对于Q345钢材应该选择E50型焊条。在对刚材料进行焊接的过程中一般采用电弧焊,具体焊接过程要根据设计要求进行规范操作。(3)连接板:钢结构中的梁柱间通常采用端板进行连接,其中连接板的厚度应该根据条件按照要求进行计算,连接节点应该对其强度和稳定性进行验算。另外在对建筑钢结构的节点设计中还应该考虑加工制造的工艺水平,端板进行焊接时的屈曲度以及材料对接时应留有的缝隙等,这些都应该在施工制造中引起足够的重视。
3.2增强钢结构设计中的抗震性
增强钢结构设计中的抗震性能,从平面设计的层面进行思考。力求在设计的过程中,保证平面的规则、对称。平面形状要保证建筑物支撑剪力墙以及高楼层的,弹性水平位移和质心的水平位移达到平衡。在钢结构建筑设计中,要强调剪刀墙的配置调整。设计者在最初就要重视连接构件的重要性,这样才不会因为钢结构的不合理而造成建筑物的安全隐患。
3.3重视钢结构构件的设计
构件设计是钢结构设计的重点,在设计中要考虑钢材的合理性,根据施工的相应标准选择相应的材料,从施工便捷的角度考虑,在钢结构主体设计工作中,一般可以选用一种材质的材料,从施工成本角度考虑,也可以选用不同材质组合的材料。需要注意的是,钢材的强度必须高于Q345的标准。在当前施工阶段,建筑钢结构设计软件的功能在不断增多,具有截面验算处理的功能,且能对钢结构截面进行整体的优化,这样也大大简化了设计的过程,设计人员在软件处理的基础上进行调整即可。
3.4其他注意事项
建筑钢结构本身的钢材变形能力较强,材料有很好的塑造性,能很好的承受建筑的荷载。因此对建筑钢结构自身也要做好设计才能使其性能得到最大程度的发挥。钢结构在建筑中广泛应用,要做好钢结构表面的防腐蚀和防火的防护措施,施工人员可以在钢结构的表面涂特殊化的材料,防止钢材材料生锈和受外部环境的影响。为保证钢结构总体的稳定性能,施工人员在设计时要缩短杆件与节点的距离,采用的材料要满足节点连接的弯度设计,同时要求节点的设计体现刚度和灵活度,以便后续施工。
结语
综上所述,虽然钢结构在建筑施工中被广泛地使用,但是在设计过程中的问题不能够轻视。想要提升钢结构建筑的工程质量,还是要从设计的层面就消除隐患。相关的工作人员,要结合现阶段建筑物钢结构使用的情况,从不同的方面去找寻钢结构出现问题的原因。综合分析实践中经常出现的问题,充分掌握建筑钢结构体系,从根本上保障建筑结构设计中钢结构的安全性和稳定性。
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