建筑混凝土结构与钢结构设计中的特点和方法

建筑混凝土结构与钢结构设计中的特点和方法

张培俊,王兴亮

广西建工五建集团金属结构分公司 广西柳州 545000

摘要：钢结构和混凝土结构组合的设计与建筑形式不仅可以有效确保整体建筑工程的强度及其荷载能力，同时也可以减轻其整体重量，并实现建筑工程可用空间的进一步增加。凭借着这些优势，此种结构设计模式在当今的建筑工程领域中备受关注，而其设计特点与设计方法也越来越被社会所重视。基于此，本文采用实例分析法，对某工业厂房建设项目中的钢筋结构与混凝土结构设计特点及其方法进行了分析。

关键词：建筑工程；钢结构；混凝土结构；结构特点

引言

当前我国经济快速发展，城市化进程随之加快，各种大型建筑物拔地而起，所以建筑物结构变得更加复杂，这也对建筑结构设计提出了新的要求。而BIM技术的应用不仅能确保建筑结构设计工作有序开展，还会实现构建更加科学、合理的建筑结构模型，以此提升整体设计质量，确保建筑施工满足各项标准。

1建筑混凝土结构的设计基础原则

混凝土结构是支撑建筑物的主要组成部分，就像人体的骨架一样，因此建筑物的结构设计必须充分遵守并严格执行国家规定，以确保建筑物的质量与安全。对于结构设计师而言，从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图的整个教学过程中，要仔细检查经过研究验证的设计及所有设计特征，计算模型与实际项目相同，计算方法相同。计算机应正确使用和自行计算，以验证结果的准确性，并应加强规范研究，概念设计应确保结构符合各种结构措施的要求，使建筑结构能够承受一切可能的影响，并确保结构具有良好的工作性能和耐久性。从对过去混凝土结构设计经验的评估到现行行业标准，我国建筑工程技术的发展经历了漫长的时间，在这方面做出重要贡献的人们给我们留下了很多宝贵的财富。目前，现有结构框架的使用基于国家设计标准的可行性，并符合技术的合理性和安全实施政策的要求。当结构设计师进行设计时，必须在脑海中思考建筑物的结构，不同的部分以复杂的方式协同工作。在使用计算机时，必须掌握每个细节和每个链接。设计必须非常清晰，这样就可以扩展设计思路，以便更好地理解整体设计，并且不会增加结构阻力。通常，根据水泥的初始尺寸和含量，计算结构强度，再根据经济结构强度，计算地震强度，然后根据钢筋计算强度。但是，结构上的限制很高，地震作用增大，地震强度越加强，烈度越高，地震加剧。这样，当与抗震钢棒结合使用时，结构的强度增加。相反，增强了抗震效果。这就要求设计人员根据计算机计算的结果，再加上一些自己的手工计算相互补充，才能真正理解设计的每个数据，以便最好地进行设计。

2建筑混凝土结构与钢结构设计

2.1网架和管桁架设计

在对网架进行设计的过程中，设计者需要做好螺栓球的球孔定位工作，尽可能做好其误差控制，通过这样的方式，才可以让网架安装中的偏差得到良好控制。通过管桁架的形式对钢结构屋盖进行设计的过程中，设计者则需要对相贯线的切割工序加以严格把控，因为管桁架自身的安全储备更大，且比网架结构的防腐性能更好，所以在中级腐蚀条件下，钢结构屋盖最好应该通过管桁架的方式进行设计，而在腐蚀条件比较弱的情况下，则可以采用网架的形式来进行钢结构屋盖设计。经本次工程施工现场环境条件的分析、结合该工业厂房的实际应用判定，该工业厂房屋盖所处环境为弱腐蚀环境，因此在具体设计中，其钢结构屋盖选择的是网架结构。

2.2专业协同

在施工之前采用BIM技术落实优化工作，针对以往施工手段探究，大部分是采用二维设计手段的，而二维设计手段所具备的弊端较为显著，一些问题很难在第一时间发现。所以，我们要认识到BIM技术在建筑结构设计中的采用其实并不是单纯依靠某一个专业完成的，其需要具备各种不同的专业协同来实现共同落实建筑结构设计。所以，在设计工作中要确保各专业之间的数据、汇总、信息交流的协同，通过这种手段来显著提升建筑结构设计的整体质量和效率，确保设计工作具有完整性特点。BIM技术在共享信息交流中的应用主要体现在以下两点：第一，实现对中间数据问题的合理化采用，向各地方、不同设计软件落实建筑模型搭建所需关键数据的共享；第二，利用数据库将信息资源在各专业间即时传递，并积极融合装饰、土建等和建筑相关的其他领域专业信息，采用统一的数据处理模型，把各种专业信息实时整理、归纳，确保信息整合具备统一性和规范性特点。

2.3钢柱和混凝土结构设计

因本次工程的施工进度要求比较严格，所以在具体的设计中，为实现施工进度的良好保障，将部分的混凝土柱用H型钢柱焊接的形式来取代。在对此类结构进行设计的过程中，设计者一定要对钢柱所具有的水平侧刚度加以重点考虑，使其水平侧移量与工程的实际设计要求相符，同时应结合具体的抗震设计来计算钢柱的长细比。在对钢和混凝土组合形式的结构进行设计时，设计者需要将其中的刚性板厚度控制在6mm以上，使其稳定性与实际的工程设计相符，同时应将框架梁体的横截面宽度控制在30cm以上，这样才可以让框架对于节点具有更好的限制作用。对于混凝土强度，需将其控制在C30以上，以此来实现整体建筑结构性能的进一步强化。在此过程中，设计者也需要对混凝土中的骨料加以严格控制，粗骨料的直径不可超过钢外部混凝土厚度的1/3，且不可大于25mm。通过这样的方式，才可以为后续的混凝土施工奠定良好基础，从而实现整体建筑工程结构体系的合理优化，让钢结构和混凝土结构组合形式的建筑工程结构体系发挥出充分的应用优势。

2.4钢结构防火设计

尽管钢结构的刚性、强度、韧性都很好，但是钢结构的耐火性较差，当发生严重建筑火灾时，在高温环境下钢结构的性能会出现严重下降，直接影响到建筑物的整体安全性，故必须对钢结构进行防火设计。在钢结构防火设计工作开展时，需要依据建筑结构的防火等级，选择相对应的防火钢材，同时需要依据防火等级、防火类型、防火要求，设计科学严谨的应急预案。若是采取热量截流法进行防火，为了避免热量的传导，则可以选择相适宜的防火阻隔材料，将其涂抹于钢结构的外表面，提高钢结构的整体防火性能。在钢结构节点进行涂抹防火材料时，需要合理地增加厚度，确保钢结构连接节点的整体质量与安全。在钢结构材料选择时，若是钢结构的厚度仍旧无法达到设计的防火标准，则可选择厚度适中的钢材，并在其施工安装过程中进行防锈与防火处理，确保钢结构的整体防火性。若采取疏导法进行防火，则可充分发挥出水冷却的保护技术优势，利用快速流动的水源带走钢结构的热量，避免钢结构的受热量超额，影响钢结构的使用寿命。

结语

综上所述，在现代化建筑工程结构的设计过程中，设计者需要对钢结构以及混凝土结构的主要特征加以科学把握，然后结合工程实际，对这两种结构进行组合应用。通过钢结构以及混凝土结构的合理设计与组合，不仅可使其各自的应用优势得以充分发挥，同时也可以取长补短，实现整体建筑工程结构性能的进一步提升。这对于钢结构与混凝土结构在建筑工程中的组合应用以及建筑工程行业的进一步发展都将具有非常深远的意义。

参考文献

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