现代钢结构建筑设计原理探析163441.docx
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1、网络教育学院本科生毕业业论文(设设计)题目: 现代钢结结构建筑设设计原理浅析 学习中心: 慈溪奥鹏鹏 层次: 专升本 专业: 土木木工程 入学批次: 08803 学院学号: 081009030030055 学生姓名: 胡斌冰冰 指导教师: 侯东序 完成日期: 20010年33月8日 内容摘要现代建筑设设计中,公共建筑筑和标志性性建筑采用用钢结构的的越来越多多。建筑自人人类产生以以来都是人人们生活的的重要组成成部分,随随着科技的的发展新型型材料的运运用越来越越广泛,钢钢材是其中中普遍采用用的一种。而而以钢结构构为主体的的建筑是现现代空间结结构发展的的主流,钢钢结构建筑筑通常由型型钢、钢管管、钢板
2、等等制成的钢钢梁、钢柱柱、钢桁架架等构件组组成,有的的还用钢铰铰线、钢丝丝绳组成,其其连接方式式采用焊缝缝、螺栓或或铆钉连接接,探讨现现代钢结构构建筑设计计与表现具具有重要的的意义和价价值。本文阐述了了钢结构建建筑所具有有的优越性性,探讨了了我国现阶阶段大力开开发推广钢钢结构技术术的可行性性,并从建建筑设计与与表现的角角度研究了了钢结构建建筑的特征征。关键词词:钢结构构;优越性性;特征;设计开发发目 录1 绪 论11.1钢结结构建筑的的发展历史史11.2钢结结构建筑在在我国的发发展前景11.2.11物质基础础11.2.22技术政策策21.2.33市场需求求22 钢结构构的优越性性32.1 材材
3、料性能优优越32.2 制制造周期短短 、施工速速度快32.3 符符合可持续续发展政策策32.4 造造型美观、可可塑性强43 现代钢钢结构的建建筑特点53.1空间间特征63.2形态态特征63.3与结结构、设备备密切结合合的特征63.4 预预工程化程程度高,建建设成本降降低,工期期缩短73.5 建建筑与结构构的设计与与功能一体体化,使建筑更更富有功能能化73.6 钢钢结构建筑筑能够满足足超高度和和超跨度的的要求83.7 原原材料可以以循环使用用,有助于于环保和可可持续发展展84 钢结结构建筑设设计与技术术表现104.1钢结结构建筑设设计的技术术表现104.2钢结结构建筑细细部设计有有较高要求求11
4、4.3建筑筑策划也是是钢结构建建筑设计与与表现的影影响因素115 现代钢钢结构中建建筑设计所所面临的问问题125.1钢结结构中建筑筑设计的防防火问题125.2钢结结构中建筑筑设计的防防腐问题125.3钢结结构中建筑筑物理问题题135.3.11保温135.3.22吸音145.3.33隔音14结 论16参考文献171 绪 论1.1钢结结构建筑的的发展历史史世界建筑发发展的轨迹迹进入了221世纪,我我们注意到到了这样一一个变化钢结构构建筑正在在建筑领域域扮演着越越来越重要要的角色,“石头写成的历史”已成为过去,而钢结构被人们越来越多地用来记录时代的文明和成就,承载社会生活的内涵。近年来国际上广受赞誉
5、的优秀作品中,钢结构技术被大量地运用,建筑师们显示出了驾驭钢结构技术令人赞叹的娴熟技艺,表现出钢结构建筑一股强劲的发展势头。最早在建造房屋中使用钢结构的国家可以追溯到十八世纪末的英国,一百年后法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔,人们也开始尝试建造钢结构的独户住宅,从此钢结构建筑彻底改变了以往建筑造型的模式,建筑设计的理念与方法亦随之嬗变。1.2钢结结构建筑在在我国的发发展前景根据我国现现阶段情况况,大力推推广钢结构构技术、发发展钢结构构建筑将是是大势所趋趋,面临着着极好的历历史机遇:1.2.11物质基础础改革开放以以来,我国国的钢铁工工业持续发发展,钢产产量到19999年已已达到1.3亿吨,成成
6、为世界第第一钢铁大大国,发达达国家的建建筑用钢量量为钢产量量的45一55,而我国国建筑用钢钢量仅占钢钢总产量的的20左左右,如按按此比例推推算,则我我国有40000万吨吨左右的发发展空间,因因此已具备备了推广应应用钢结构构坚实的物物质基础。1.2.22技术政策策长期以来由由于我国经经济发展起起步较晚,造造成我国建建筑界形成成了“只要能用用钢筋混凝凝土结构,不不用钢结构构”的观念。如如今,政府府已开始高高度重视钢钢结构建筑筑的发展,在在19988年把钢结结构技术列列为重点推推广的新技技术,19999年建建设部、国国家冶金工工业局联台台成立了建建筑用钢技技术协调组组,协调国国家的相关关部门在建建筑
7、用钢的的生产和推推广应用方方面的工作作,大力推推动钢结构构的发展。这说明钢结构在在我国已具具备了非常常好的发展展大环境。1.2.33市场需求求随着国外的的钢结构新新技术、新新产品不断断地被引进进和应用,人人们对钢结结构旧的观观念逐渐转转化目前前经济发达达地区新建建工业厂房房已基本采采用钢结构构取代钢筋筋混凝土结结构,成熟熟的钢结构构建筑作品品不断出现现,会增强强投资者和和建设者的的信心,把把钢结构作作为一种认认真考虑的的选择、大大胆地进行行尝试。钢钢结构的市市场需求将将越来越大大。轻钢结结构住宅体体系产业化化极具潜力力,在使用用功能、设设计、施工工及综合经经济方面具具有优势,是是今后推广广应用
8、钢结结构的一个个重要领域域。钢结构建筑筑是建筑领领域中较先先进的建筑筑技术,代代表着先进进的生产力力,因此应应坚定不移移地加以提提倡、推广广。2 钢结构构的优越性性2.1材料料性能优越越钢结构轻质质高强、力力学性能良良好、承受受动荷载的的能力强、抗抗震性能优优越等特性性,使之得得以在建筑筑领域充分分地发挥,符符合高层、大大跨建筑的的结构要求求。据研究究,人类已已具有建造造高度超过过10000m最高至至40000m的超高高层建筑与与跨度超过过10000m的超大大型穹顶的的能力。因因此,钢结结构率先广广泛应用于于高层建筑筑、大跨度度公共建筑筑和工业厂厂房等类型型,并逐步步向更广的的领域扩展展,包括
9、轻轻钢结构住住宅的研究究推广。2.2 制制造周期短短 、施工工速度快 钢结构大部部分构件在在工厂生产产,运往现现场通过焊焊接或螺栓栓进行整体体组装,可可全天候作作业。同时时,由于钢钢结构本身身可作为劲劲性结构承承担结构荷荷载和施工工菏载,施施工时不必必支横、拆拆模 ,由由此降低成成本 ,大大大加快施施工速度。2.3 符符合可持续续发展政策策 钢结构是一一项绿色环环保建筑产产业,相对对于砼结构构和混凝土土结构而言言,钢结构构对资源、能能源的利用用相对合理理,对环境境破坏相对对较少,是是解决环境境问题的突突破口:1)钢材是是一种高强强、高效能能的材料,具具有很高的的再循环价价值,边角角料也可回回收
10、利用,对对同样规模模的建筑物物,钢结构构建造过程程中有害气气体排放量量只相当于于混凝土结结构的655。 2)工厂化化生产,现现场施工周周期短,最最大限度地地减少了施施工工地对对环境的影影响,钢结构工工程一半以以上是工艺艺是工厂加加工制作,现现场工期可可以缩短550以上上,同时工工地很少使使用砂、石石、土和水水泥等散料料,又无须须钢木模板,从从根本上避避免了尘土土飞扬、染染环境、废废物堆积和和噪声等问问题。3)钢结构构体系可以以带动其它它“节能环保保”型建筑材材料的推广广应用。钢钢结构休系系由于连接接的灵活性性,各种轻轻质高强高高效墙体材材料都可以以采用,并并将节能、防防水、隔热热、门窗等等先进
11、的成成品集合在在一起 ,实实现墙体改改革和综合合成套应用用。2.4 造型美观观、可塑性性强 相当于其它它形式而言言,钢结构构建筑可以以极大程度度地超越结结构的束缚缚,创造多多种形式的的空问和形形象,产生生轻盈、灵灵巧、通透透的效果。另另外,斜线线、曲线在在钢结构建建筑中作为为一种常见见的造型手手段创造出出许多新奇奇、优美的的建筑形象象。其强大大的造型潜潜力是砖混混结构形式式建筑所难难以企及的的。3 现代钢钢结构的建建筑特点目前,制约约我国钢结结构发展和和推广应用用的最大问问题是设计计力量薄弱弱。这里不不仅是结构构设计工程程师对钢结结构设计不不熟悉,国国内建筑师师对于钢结结构也缺乏乏应有的了了解
12、。这样样在方案案的初设计计阶段往往往便把钢结结构排除在在外,习惯惯性地选择择自己所熟熟悉的砖混混或混凝土土结构思路路上这样样便失去了了通过结构构方案的变变化寻求创创新的可能能。另外在采用钢钢结构的设设计中,常常存在节点点构造粗糙糙与砖混结结构部分衔衔接不好、外外立面交接接处理生硬硬等问题,归归其原因,就就是对钢结结构建筑设设计缺乏学学习和训练练对钢结结构建筑的的设计特点点研究不够够。笔者认为,钢钢结构建筑筑设计有其其不同于混混凝土结构构的特征,应应作大量性性的研究工工作。可从从钢结构建建筑以下几几个方面的的特征人手手:3.1空间间特征(1)空间间形态多样样化:钢结结构建筑可可充分利用用其结构灵
13、灵活性和表表现力,创创造出多种种形式的空空间形态,它它可以引入入斜面、曲曲面等变化化的形式,组组合出各种种新奇、有有趣、富有有戏剧性的的空间,从从而打破了了单纯的矩矩形空间组组合。如多多伦多汤姆姆逊音乐厅厅。(2)线性性构件,界界面通透:钢结构靠靠杆件传力力,构件多多呈线性且由于钢钢材的高强强高效特性性,结构构构件小,且且通透性好好,所以设设计中有屋屋面采光时时常采用钢钢结构形式式作为顶界界面,以使使顶部开敞敞明亮,尽尽量多地引引入天光,侧侧界面采用用钢结构也也多开敞通通透的手法法处理。(3)巨型型空间,二二次划分:钢结构构构筑出大跨跨度的巨型型空问,然然后再次进进行立体划划分,形成成灵活的空
14、空间体系,开开合自如虚实结合合,层次感感强,这是是当前流行行的一种大大型公共建建筑的空间间布局模式式,也有利利于需要功功能调整时时的改建工工程。3.2形态态特征(I)与混混凝土结构构和砖混结结构的建筑筑造型有明明显差异,钢钢结构建筑筑表现的不不是厚重、雄雄伟、强烈烈的实体感感而常常常是轻盈、舒舒展、精美美的现代感感。设计惯惯用曲线造造型,顶面面、侧面没没有明确的的分界线,体体型生动流流畅,这样样也有利于于力的传递递。因此,钢钢结构适合合创造独特特、新颖的的标志性建建筑形象。(2)钢结结构建筑可可采用多种种技法和材材料来表现现如钢结结构暴露在在外,表现现构造节点点的工艺性性技术细节节的“高技派”
15、手法;应应用金属复复合板或塑铝铝板表现光光洁、精美美的现代材材料质感;和通过外外挂大面积积透明与镀镀膜玻璃表表现建筑的的轻盈通透透的形象。(3)钢结结构建筑一一个重要的的形象要素素就是精细细的节点构构造设计,结结构性节点点在此经过过精心推敲敲,成为装装饰构件,表表现出现代代建筑的技技术美、工工艺美这这其中包括括建筑各部部位的细节节,如钢架架支座、钢钢结构与砖砖混结构的的结音部位位、钢柱的的断面形式式、钢架天天窗构造和和金属遮阳阳板等。3.3与结结构、设备备密切结合合的特征钢结构建筑筑形象取决决于结构形形式与构造造节点等的的精细加工工工艺,这这有赖于建建筑师、结结构工程师师和机械工工程设计师师的
16、统一协协作,有机机结合。另外,钢钢结构建筑筑往往暴露露设备,这这些暴露的的设备会成成为建筑内内部、外部部形象的组组成部分、且设备管管线与主体体结构及墙墙体穿插交交接处都需需要对其构构造进行精精细设计,这便要求求建筑师同同设备工程程师密切协协作。唯如如此,钢结构建建筑才能达达到较高水水准。福斯斯特曾提出出“设计开发发”的概念,有有丰富的含含义,它包包含了建筑筑师的独特特要求,专专业工厂内内对构件特特定的工艺艺性加工各专业的的协同配合合,对建筑筑全方位的的开发设计计。现代工工业文明和和科技成果果在这里得得到充分地地应用,建建筑学的内内涵太大丰丰富了。这这即是对传传统建筑的的观念变革革,又是传传统建
17、筑学学精髓的延延续,正是是靠着这种种精神,世世界建筑才才得如今天天这样绚丽丽多彩。3.4 预预工程化程程度高,建建设成本降降低,工期期缩短钢结构建筑筑模数协调调统一标准准实现了建建筑工业化化大规模生生产,提高高了建筑预预工程化,使使不同材料料、不同形形状和不同同制造方法法的建筑构构配件具有有一定的通通用性和互互换性。同同时钢结构构建筑的预预工程化使使材料加工工和安装一一体化,大大大降低了了建设成本本;并且加加快了施工工速度,使使工期能够够缩短400以上,从从而加快了了房地产开开发商的资资金周转速速度,使建建筑能更早早投入使用用。3.5 建建筑与结构构的设计与与功能一体体化,使建建筑更富有有功能
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