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  • 健康的钢结构应具备的设计理念

    • 更新时间:2011-7-14 0:11:36  文章来源:中国建设报
    • 责任编辑:钢结构招聘网  本条信息浏览人次共有

     

      从钢结构的基本属性和技术特征出发,健康的钢结构应具备以下理念。


      一,业主定案、科学决策。

        建设工程项目的需求及其经济的支持力度,建设方(业主)最清楚,也是最有决定权的一方。决策者应以人为本、以科学发展观为指导、以科学实践为根据进行决策,这是搞好项目(包括钢结构)建设的先决条件。如果以建造“业绩”形象工程为目标,可行性论证不足,贪大、崇外、好奇、求怪,盲目地追求速度、不惜代价地进行决策、设计、施工,是不可能建造出健康的钢结构工程的。


      二,建筑主导、结构为本。

        工程建设的立项需求,决定着主导性专业的选择。房屋建筑建设的立项需要,就决定了建筑专业的主导地位。建筑物的建筑寓意、形象、造型、空间、节能、采光、人流、物流、舒适性、通透性、智能化、环保、防火以及其它艺术和技术功能要求和标准,无一不需要建筑专业的参与和主导。离开建筑的需求,其结构工程将失去及建造的必要性。
      钢结构是支承建筑物的骨架,建筑要求的空间、体形、通透性、环保、防火等许多方面都需要它来体现与配合,各专业的设施都需要落实到结构上。因此可以说,结构专业是各专业的联络点,最密切、最关键的是与建筑专业的结合。钢结构一旦建成,可靠性、在使用中是否安全、适用性和耐久性便密不可分,钢结构的毁坏将威胁建筑物的存在,导致灾难发生。所以,钢结构是建筑物可靠性的根本保证。离开结构物的支承,建筑不过是空中楼阁、虚幻梦境或图纸、画卷,甚至建成后会是坍塌的废墟。


      三,主从有序、各得其所。

        建筑钢结构工程的建设,从立项、设计、制造、安装到建成使用,需要许多专业工种的参与,其中主要有:建筑、结构、给水、空调、电气、环保、防火等等。组织、协调、安排好各专业的工作,使之配合默契十分重要。工作中,各阶段的工作重点和各专业工种应起的作用虽不尽相同,但从建筑物设计总体上考虑,应是以建筑为主,其他为从。由建筑师进行业务组织、协调各专业,其中建筑与结构的协调是关键。


      四,加强领导、多方结合。

        钢结构的社会实践性表明它是群体性活动,决定了必须要由强有力的领导组织各方面有关专家、工程技术人员、工人实行多方结合,集思广益地进行工作,才可能搞好其建造。


      五,相互尊重、切磋统一。

        建设工作中各专业虽有主、有从,但是,各专业工作有其自身特有的科学规律性。以钢结构为例,所用钢材不能超越现有钢材生产技术水平;制造、安装必须可行;结构体系应该承受各种可能作用,并与作用的规律性相适应,使其结构具有受力的合理性;连接方法和节点构造应保证体系的完整和可靠等等。在协调工作中,各专业工种间,尤其是建筑、结构之间,一个是主导,一个是根本,又是两个需要协调的关键性专业工种,因而常常是困难多多,矛盾重重,但是,本着相互尊重、切磋、理解、整合的理念,就一定能找到解决问题的满意和谐途径,为打造精品工程创造条件。例如,建筑需要凌乱无序的构件布置,以表现某一艺术构思;支承结构的设计需要构件布置规律,结构受力合理,保证可靠。这就需要沟通、理解、整合统一,如果使建筑装饰构件与结构主要受力构件有分有合,各得其所,可能会有更好的结果。单方面的断然决定,坚持要求其它工种执行其不符合该专业技术规律的做法,即使付诸实施,也常常无助于健康钢结构工程的建造。顾及了可靠,顾不得效益;顾及了效益,顾不得可靠;甚至于二者都会效果不好。


      六,建造使用、统筹兼顾。

        钢结构工程的建设包括建造和使用两阶段,其中有许多环节,如设计、施工(制造、运输、安装)、使用、维护、修理等,工作中应以设计为主,施工配合,并考虑使用维护、修理需要,以便统筹兼顾工程的可靠性与社会经济效益,取得最佳平衡。


      七,要考虑自然灾害对钢结构的破坏。

        钢结构是焊接而成的结构,其具有很强的连续性,局部裂纹的持续扩展可能引起断裂破坏或导致结构整体毁坏。由于选材、制造、安装等原因,钢结构中的局部缺陷在所难免。因此,对重大工程的钢结构应作环境影响、荷载反复作用下的逐步破坏分析和采取防止对策,以保证结构的安全和耐久使用。


      八,结构方案、全面优化。

        钢结构设计的方案确定应包括:结构类型、体系、材料连接及其节点等。
      在进行钢结构全面优化时,应以结构类型、体系为主,统筹考虑所需要材料的性质、规格及连接方法和节点方案,保证结构体系的受力合理、连接可靠、施工可能、隐患最小,效益最好为准则的优化。
      在对钢结构进行片面优化时,不综合考虑结构类型、体系受力、连接构造的合理性和施工的可行性的优化,不仅不会产生良好的经济效益,也会给施工造成很大的隐患,不利于结构使用的安全性与耐久性。
      危害性优化是仅以所谓“全面满应力”为准则,以“所取计算模型”的计算结果为依据而不考虑其它的优化。这种优化理念,对处于复杂环境条件下工作的钢结构是很不恰当的。因为复杂环境下的钢结构,尤其是焊接重型钢结构的受力状况十分复杂、多样;现场焊接、安装可能产生的短程及长程残余应力常常严重,且不易消除和估算其大小,从而可能存在不被查明的重大缺陷隐患,一旦结构局部破坏将可危及其整体,甚至导致灾难性后果,因此,可以说它是一种“危害性优化”,不应在工程中使用。


      九,要注意结构的安全强弱有别。

        为保证钢结构建筑地震作用时“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”,应在满足有关技术标准要求的前提下,达到“相对的四强、四弱”:即柱强,梁弱;压杆强,拉杆弱;节点强,构件弱;连接强,板、件弱。这是由于梁、受拉杆件的破坏常比柱子、受压杆件的破坏有较大的塑性发展调整空间;节点连结着多个构件,其破坏的影响比单根构件破坏的影响大;节点中钢板、杆件的受力可允许有较大变形发展,而焊缝、螺栓等连接的破坏的变形发展相对较小,且其破坏常可导致节点的解体,涉及多个板、杆件失效,甚至可危及结构整体安全。此外,对不同钢材、不同部位工作的构件其安全度的大小,在设计掌握上也应有所区别。例如,张拉索结构应比由一般钢材组成的刚性杆的非预应力钢结构的设计安全度更大,关键部位工作的构件的设计安全度也应较大。


      十,群策群力,努力攻关。

        要建造健康的钢结构,特别是新颖的精品钢结构工程,除必须把握它的属性和技术特征外,还需要有关人员群策群力、攻克技术难关,以保证工程的顺利进行。


        摘自《把握钢结构属性特征 建造健康钢结构工程》
        作者 李少甫(清华大学建筑玻璃与金属结构研究所学术委员会主任、中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会名誉理事长)


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