钢结构设计中的变形问题

文/ 陈磊 国家林业局林产工业规划设计院 北京 100010

钢结构设计中的变形问题

文/ 陈磊 国家林业局林产工业规划设计院 北京 100010

钢结构在许多工程结构中都普遍被采纳，主要由于其结构稳定性高，加工难度小，材料易于获取等特点。在工程质量要求越来越高的今天，钢结构的设计和使用都受到了较高的关注，需要对工程中的实际问题进行合理分析，才能够设计出符合工程需求的钢结构。本文将通过简要分析钢结构变形的影响因素，探讨钢结构设计中的改进措施。

钢结构；设计；变形；措施

一、前言

中国经济的发展推动了我国工程建设的发展，随着工程建设规模和数量的逐年攀升，新技术和新材料被更加广泛的引入到工程应用中，为工程建设水平的提高和企业经济利益的扩大产生了很大的推动力。其中钢结构的引入也是由于工程技术的发展而被寄予重望的新型材料，具有突出的结构稳定性、结构密度低、易于施工等优势，被越来越多的项目选用。

二、钢结构设计的主要内容

钢结构的高超性能离不开科学的结构设计工作，因此需要对设计工作予以重视，避免发生变形导致的结构稳定性丧失，才能够保证结构质量和工程质量。

1.对不同层面的应力设计

钢结构设计时需要充分考虑材料的不同性能，需要对钢结构的不同层面应力强度进行计算，并根据行业标准选择合适的尺寸进行结构设计工作，这一工作的开展多数依靠先进的计算机技术来实现。这一步骤是保障钢结构强度的基础。另外在结构参数的选择时，设计师还应该结合工程实际情况，充分考虑地理环境和气候的影响，将这些因素增加钢结构的承载能力要求必须作为设计的依据之一。

2.设计中考虑剪切力的分布

现代化的工程项目中不再是传统的横平竖直结构，很多弯曲面的设计或者斜柱的设计已经更加广泛的冲击着人们对工程项目外观的认识。从结构设计的角度来讲，这样的结构需要承受与传统结构不同的剪切应力，那么在设计时就应该结合结构外形特点，进行合理的受力分布，取得更好的结构稳定性，防止钢结构变形带来质量安全问题。

3.适当分配柱体和梁结构受力

钢结构设计需要通过总体结构考量受力设计，不能简单将受力集中设计在结构某个位置，对于柱体和梁的受力更应该进行平衡，主要考虑水平载荷出现突然增加而导致的钢结构变形失效，那么对与受力设计时就应该提前将这种极端情况考虑到设计要求中，不能将受力集中在钢结构的柱体上，还应该加强梁在横向剪切应力的承受能力。这样就能够在不同方向受力时加强钢结构的抗变形能力，尤其在出现地震等危险的情况时，钢结构还能够保持良好的稳定性，这样才能够保证工程项目的结构稳定性。

三、目前钢结构设计中存在的问题

虽然钢结构在工程中的已经得到了很多应用，但是还有很大的提升空间，对于建筑结构的影响还存在一些需要改变的问题。在钢结构的设计上还存在一些实践性问题。实际上钢结构的强度受到材料和力学性能以及初始输入量即安装的受力影响，这些都会导致钢结构变形量的变化。而现在的钢结构设计有很多参数的输入和选择都只能根据现有的工程施工设计经验，并没有更加科学和准确的理论推倒，那么一旦结合了工程实际情况的不同，偏差量就会增大，严重影响了钢结构稳定性的保持，经常会导致实际工程中的钢结构强度无法长期满足工程设计参照的要求。这种实际工程的经验参数给钢结构设计工作带来的偏差问题还体现在其它方面，工程施工过程中还面临一种关于大跨度的施工内容，这样对整体结构的和局部结构之间如何形成总体稳定性能十分困难，那么设计依据工程经验的话必然造成稳定性系数降低。还有一点就是钢结构中柱体承力和梁承力的平衡关系，这两个部分是更结构的主体，因此两者的承力情况直接关系到钢结构的稳定性，需要在设计中加强。

四、钢结构设计中避免变形的有效途径

1.根据安全设计原则选择合适的基础

为了避免钢结构的变形那么在钢结构设计时就要有一个扎实的基础，因为任何工程项目除了结构是安全的保障，地基将是保证质量安全的基础。钢结构设计需要结合地基的特点再进行钢结构主体设计，这样当建筑结构设计时应该是让地基结构跟钢结构之间相互配合，共同达到较高的工程稳定性效果。这样的设计前提是地基从设计到施工能够有完善的质量保证，这也是钢结构稳定性发挥的基础。

工程基础的设计依据工程项目的规模，这里项目高度、承重都是重要的影响，此外在科学选择工程基础类型时，还需要结合工程所处位置的地理条件，对施工进行合理安排，防止由于施工技术影响工程基础的施工质量，对于有些工程的地下设施结构会对整体结构强度有很大的影响，那么在进行基础设计时就应该对地下室隔间进行科学合理的设计以提高工程稳定性。

2.进行多手段的优化设计

实际上现有的工程项目中钢结构的应用还利用了很多经验参数，主要源于我国的钢结构设计理论发展的落后，现代化计算机技术的发展给予设计人员更多的支持和帮助，提高了钢结构设计的效率和精度，但是在实际的项目实施过程中，难免遇到工程变更，这些与设计方案之间的差异性必须能够继续保障钢结构稳定性能，那么设计时就应该将这种可能的变更考虑到计算中，即使发生了参数的调整，可以对整体结构的性能不会产生破坏性影响，或者能够通过其它不关键参数的改变而实现。

3.关注结构材料的选择

钢结构在防火方面还应该通过与其它材料配合才能够实现较好的效果，这也说明了钢结构材料的选择对其性能会产生很大影响。因此在不同结构组成的部件中对材料参数和加工技术都区别要求，这样才能够实现较好的结构强度，在进行计算机软件设计时也应该有所区分达到更高精度的计算效果。

结束语：

通过本文的分析可以看出，在我国经济发展推动下的工程建设发展对钢结构有着巨大需求，钢结构作为一种安全质量水平较高的新型材料成为工程设计界的新宠，为了钢结构更长远的发展，需要加强对结构强度的设计能力，其中较为关键的变形问题需要设计中进行充分的考虑，为钢结构在工程中的应用奠定更加扎实的基础，使我国建筑结构建设水平提升一个新高度。

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