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鋼結構工程8個簡單設計思路:鋼結構公司
作者:加固公司  來源:本站  發(fā)表時間:2014/2/26 9:19:44  點擊:3373


    1. 判斷結構是否適合用鋼結構:鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、要求能活動或經常裝拆的結構。鋼結構公司直觀的說:大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
   
    2. 結構選型與結構布置:結構選型及布置是對結構的定性,由于其涉及廣泛,應該在經驗豐富的工程師指導下進行。在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計",它在結構選型與布置階段尤其重要. 對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題,可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經驗所獲得的設計思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部構造措施。 在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇,所得結構方案往往易于手算、力學行為清晰、定性正確,并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時,它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
     
    鋼結構通常有框架、平面桁架、網架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構形式。 其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法,比如網殼的穩(wěn)定等。 結構選型時,應考慮不同結構形式的特點。在工業(yè)廠房中,當有較大懸掛荷載或大范圍移動荷載,就可考慮放棄門式剛架而采用網架;狙〾捍蟮牡貐^(qū),屋面曲線應有利于積雪滑落(切線50度外不需考慮雪載 ),如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼,總雪載和坡屋面相比釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時,在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中,常采用鋼混凝土組合結構,在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中,不應單純?yōu)榱私洕ミx擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱,核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者,對抗震不利。http:// 
     
    結構的布置要根據體系特征,荷載分布情況及性質等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學模型清晰.盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎. 柱間抗側支撐的分布應均勻.其形心要盡量靠近側向力(風、震)的作用線. 否則應考慮結構的扭轉. 結構的抗側應有多道防線. 比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力.
     框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子.
   
    3.預估截面:結構布置結束后,需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。 鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時,可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復雜計算,這種方法很受歡迎。 確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造規(guī)定預估。 柱截面按長細比預估. 通常50<λ<150, 簡單選擇值在80附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等. 對應不同的結構,規(guī)范對截面的構造要求有很大的不同,如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩(wěn)定問題,在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。  除此之外,構件截面形式的選擇沒有固定的要求,結構工程師應該根據構件的受力情況,合理的選擇安全經濟美觀的截面。
   
   4.結構分析:目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮P-Δ,p-δ. 新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結構提供了條件。并不是所有的結構都需要使用軟件: 典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形. 簡單結構通過手算進行分析. 復雜結構才需要建模運行程序并做詳細的結構分析.
   
   5.工程判定:要正確使用結構軟件,還應對其輸出結果的做"工程判定"。比如,評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果. 同的軟件會有不同的適用條件.初學者應充分明了.此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離, 為了獲得實用的設計方法,有時會用誤差較大的假定, 但對這種誤差, 會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全. 鋼結構設計中,"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的內容. 工程師們過分信任與依賴結構軟件有可能帶來結構災難,注重概念設計、工程判定和構造措施有助于避免這種災難.
   
   6.構件設計:構件設計首先是材料的選擇. 比較常用的是Q235和Q345. 當強度起控制作用時,可選擇Q345; 穩(wěn)定控制時,宜使用Q235.通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理. 經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的焊接組合截面(翼緣Q345,腹板Q235). 另外,焊接結構宜選擇Q235B或Q345B。當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。部分軟件可以將不通過的構件,從給定的截面庫里選擇加大一級自動重新驗算,直至通過,如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一,它減少了很多工作量。

   7.節(jié)點設計:連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一.在結構分析前,就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定.有時出現(xiàn)的一種情況是,最終設計的節(jié)點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,如果你不能確信這種不一致帶來的偏差差在工程許可范圍內(5%),就必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點分剛接,鉸接和半剛接. 初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者.常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式. 連接的不同對結構影響甚大.比如,有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題,但會產生較大轉動, 不符合結構分析中的假定. 會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果. 連接節(jié)點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法,
    
   8.圖紙編制:鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段,設計圖由設計單位提供,施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制,有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾,有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制,目前比較混亂,各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。

 

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