鋼框架結構的研究及優化設計

【摘要】我國的建筑行業有很多都在運用鋼框架結構，正是因為它的使用空間大，建筑平面布置靈活，所以在行業內能更好的取代傳統的混凝土框架結構。對于鋼框架結構中整個承載能力的最大限度、穩定性和變形的程度都進行了分析，通過分析我們知道，影響鋼框架結構中承載能力方面的穩定性及變形的程度都不是受單一因素影響，而是受多方面的因素影響，如梁柱的線性剛度、節點連接處的剛度、承載條件、同層相互間的作用等因素。最后就鋼框架結構在設計優化方面給出了自己的理解和建議。

【關鍵詞】鋼框架結構；承載能力；設計優化

引言：

最近這些年，鋼框架結構在我國得到了廣泛的運用，這種結構有著自己的優點，比如強度高，自重輕，有很好的抗震性能，鋼框架結構制造簡單，施工周期短，在工業化上程度高，而且還可以重復使用，有很高的工作效率等。同時它已在建筑行業方面已經取得很大的突破，并在很多方面戰勝并取代了傳統的混凝土結構。

1.對鋼框架結構的研究

所謂鋼框架結構大多數是指鋼橫梁和鋼立柱連接起來的。通過對剛性連接的橫梁與普通的梁式結構進行對比，自然是前者更能節省鋼材，在結構上橫向的剛度會更好，也擁有較小的橫梁高度。所以鋼框架結構既增加了鋼框架內部的空間，也減少了鋼框架的制造費用和所占面積，更是現代化建設中的比較經濟的結構形式。

1.要對鋼框架結構進行詳細的分析

鋼框架結構在進行運作的時候，也要對其最大程度的承載能力的穩定性和變形程度都要進行計算，而這些計算都是不可缺少的，同時最后結構的可靠性和合理性都是要看計算結果來決定的，所以馬虎不得。我們首先來說鋼框架結構的穩定性，這時我們應該從整個框架結構的穩定程度出發，并且要對其進行分析，我們所知道的穩定方法只是先對框架柱的穩定性進行控制，利用這樣來間接控制鋼框架的穩定性，而這種方法對鋼框架結構的強度和穩定性是要分別進行計算的，在對框架內部的穩定性進行計算時，要看柱的有效長度是不是合格，就要根據框架的失穩類型來決定，這里對柱的計算是根據彈性的穩定理論來的，還有這里的計算只是單根的框架柱的穩定性計算，用這種方法代替了整個框架的穩定性。其次是對彈性工作狀態下的鋼框架結構的變形程度的分析，大多數的鋼框架結構在彈性狀態下都有進行工作，自然在計算彈性方面就簡單了，又有比較成熟的理論計算方法，所以在進行鋼框架運作時就很自然的想到了此計算方法，但是這種計算方法卻忽略了變形這一問題的發生，變形會影響整個鋼框架結構的內力。在有些建筑中，由于變形嚴重而導致框架結構大部分形成塑性屈服，正是這樣也失去了承載力，這樣也不能很好的發揮結構的實效。這時只要運用非線性的方法就能很好的解決變形的影響，可以利用它對鋼框架結構的實際的效率模式進行全面綜合的評價，這樣就可以知道整個鋼框架結構的最大承載能力。

2.如何實現鋼框架結構的優化設計

我國的鋼框架結構設計在科學的設計理念和方法方面不算太出色，其設計的理念和方法大多是從國外的建筑行業中抄搬了其成熟的經驗罷了，這樣的也不能完全適用于國內的鋼框架結構在實際上的設計工作需要，一旦進行施工的話，很多的缺點和弊端都會浮出水面，要是非要這樣堅持的使用下去，那么對于鋼框架結構的設計工作的科學的發展會帶來不利，也會制約整個行業的全面發展。我們只有在現有的鋼框架結構設計的理念和方法的基礎上，對外來經驗加以創新，這樣才能滿足整個行業的發展需求。

2.1要吸收和借鑒先進外來經驗，對我國鋼框架結構的設計進行創新

一直以來，鋼框架結構的設計工作都是發達國家研究的最為深入，又加上長時間的實踐，擁有自己完善的鋼框架結構科學設計理念和方法那是可想而知的。我們國內的建筑設計單位要對國外的先進設計理念及其方法進行吸收和借鑒，而且這些都要引起國內設計單位的重視，同時也不是讓我們把它都照搬照抄來運用到自己的鋼框架結構設計工作中。我們國內的設計單位要分析和研究國外鋼框架結構的先進設計經驗，要體現“去其糟粕，取其精華”的學習精神，我們要把國內的鋼框架結構設計的現狀和本行業的發展需求有效的結合起來，對其加以創新，這樣鋼框架結構的優化設計就會逐漸實現。

2.2要全面提升設計人員的綜合素質

在對鋼框架結構進行優化設計工作的時候，設計人員在系統的專業知識和先進的設計理念等方面都普遍的缺乏，這樣就很難保障和實現鋼框架結構的優化設計。在發展中的各行業，都要加強對在職設計人員的培訓和加強專業方面的設計知識，可以讓更多的國內設計人員更好的掌握和熟悉國外鋼框架結構先進的設計理念和方法，我們針對國內各行業的實際情況和現狀，就更要培養更多的適用于我國的鋼框架結構設計工作的擁有高素質的設計工作人員，想要實現鋼框架結構的優化設計就指日可待了，這樣也能滿足各行業的創新發展需求。

2.3要多總結鋼框架結構的經驗，對設計理念進行優化

我國在鋼框架結構設計工作方面起步是有些晚，但是這不影響它在多年的鋼框架結構設計工作，設計單位和設計人員的長期工作中所積累的豐富經驗和珍貴的教訓。我們都知道建筑設計單位和設計人員的工作經驗本身就是難能可貴的經濟財富，并為實現鋼框架結構的優化設計奠定了基石，國內的建筑設計單位就積累鋼框架結構設計經驗這方面要加以重視，對于階段性的工作我們也要組織設計人員進行定期的總結報告，并讓其寫出這期間的感想和建設意見。建筑設計單位在總結經驗和教訓的時候也不能間斷和馬虎，鋼框架結構的設計理念和設計想法都要是有科學的而且還有效率，在更新的時候更要是合理的和完善的，只有這樣才能完成鋼框架結構的優化設計。

3.結論與建議：

隨著國內經濟社會的快速發展和時代的進步，應用鋼框架結構的地方也越來越廣泛了，在對建筑行業進行建設的過程中，鋼框架結構的運用是非常重要的，這也對整個建筑行業能否實現其經濟和社會效益至關重要。隨著鋼框架結構設計理念的全面發展和完善的優化設計，將會給運用它的各個領域帶來便利和財富。

參考文獻：

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作者簡介：

史啟超（1986.02-），男，碩士研究生，河南省開封市尉氏人，主要從事結構設計工作。