鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

簡單步驟和設(shè)計思路

(一)判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點相一致的(二)結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中都應(yīng)該被強調(diào)的是"概念設(shè)計",它在結(jié)構(gòu)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(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的設(shè)計思想，從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。運用概念設(shè)計可以在早期迅速、有效地進行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(桁)架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設(shè)計方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)考慮它們不同的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架?；狙捍蟮牡貐^(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落采用圓網(wǎng)殼，總雪載釋放近一半。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(jīng)濟性。屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟去選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(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學(xué)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(chǔ).柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線.否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn).結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線.比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨承受1/4的總水平力.

框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時可以調(diào)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.

(三)預(yù)估截面結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對構(gòu)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(jù)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(jù)梁間側(cè)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(fù)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(gòu)造規(guī)定預(yù)估。柱截面按長細(xì)比預(yù)估.通常50<λ<150,簡單選擇值在100附近。根據(jù)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(四)結(jié)構(gòu)秧分析目前娛鋼結(jié)隔構(gòu)實學(xué)際設(shè)旨計中,結(jié)構(gòu)墾分析偽通常營為線港彈性蒸分析,條件掙允許壞時考稍慮P-華Δ,慣p-狐δ.新近投的一分些有螞限元督軟件外可以揮部分岸考慮侍幾何矩非線述性及虜鋼材召的彈季塑性鐘能.這為棟更精評確的蛙分析采結(jié)構(gòu)濾提供哄了條纏件。削并不哄是所信有的瓜結(jié)構(gòu)棚都需抬要使澡用軟模件:典型鴉結(jié)構(gòu)將可查腹力學(xué)湖手冊除之類匠的工司具書鑰直接扇獲得話內(nèi)力鏈和變?nèi)π?簡單板結(jié)構(gòu)嬌通過往手算掘進行英分析.復(fù)雜雪結(jié)構(gòu)橋才需隙要建籃模運銳行程塔序并戶做詳或細(xì)的戰(zhàn)結(jié)構(gòu)嚷分析.(五)工程滅判定要正糧確使星用結(jié)閘構(gòu)軟輕件，林還應(yīng)滅對其除輸出著結(jié)果勉的做"工程足判定"。比級如，漲評估飼各向嗽周期元、總摔剪力咐、變墻形特凍征等鑒。根隸據(jù)"工程荷判定"選擇略修改斗模型獲重新倘分析,還是某修正駐計算爬結(jié)果.不同蘋的軟盤件會曾有不炮同的釣適用惹條件.初學(xué)昏者應(yīng)討充分卵明了.此外,工程駱設(shè)計壩中的芒計算畫和精雜確的愿力學(xué)閱計算月本身柜常有腳一定每距離,為了膚獲得登實用憐的設(shè)饅計方暮法,有時商會用伍誤差想較大膚的假由定,但對嚇這種理誤差,會通解過"適用遞條件遵、概弄念及際構(gòu)造"的方轉(zhuǎn)式來歷保證懸結(jié)構(gòu)妄的安猛全.鋼結(jié)渾構(gòu)設(shè)癢計中,"適用川條件尿、概聰念及豎構(gòu)造"是比孟定量維計算寬更重秧要的仿內(nèi)容.(六)構(gòu)件慕設(shè)計構(gòu)件肉的設(shè)線計首間先是北材料倆的選鞋擇.比較止常用谷的是Q2植35竹(類似A3陽)和Q3子45增(類似16惕Mn抵).通常嚴(yán)主結(jié)替構(gòu)使指用單膚一鋼自種以丈便于撐工程狐管理.經(jīng)濟株考慮,也可奇以選寨擇不隆同強卵度鋼抖材的樸組合制截面.當(dāng)強從度起飽控制消作用謠時,可選念擇Q3訂45臭;穩(wěn)定蘆控制就時,宜使塵用Q2掛35頑.構(gòu)件炎設(shè)計崗中,現(xiàn)行廚規(guī)范扭使用新的是骨彈塑既性的病方法摸來驗畏算截叢面.這和喇結(jié)構(gòu)里內(nèi)力款計算掃的彈去性方劇法并惑不匹腫配.當(dāng)前爸的結(jié)廣構(gòu)軟屢件,都提疏供截晃面驗置算的妖后處房誠理功禁能。導(dǎo)由于飼程序賺技術(shù)素的進外步,一些鋸軟件唇可以油將驗款算時雷不通董過的丙構(gòu)件疫，從傅給定南的截任面庫加里選寄擇加停大一籌級.并自蹈動重緒新分轉(zhuǎn)析驗鑒算，木直至邪通過怒，如sa詞p2切00丸0等。劍這是淹常說群的截輔面優(yōu)體化設(shè)棗計功答能之樣一。疲它減扯少了女結(jié)構(gòu)墻師的逗很多旋工作器量。廉但餅是，鞋初學(xué)弱鋼至鞋少應(yīng)太注意容兩點耳：1.軟件宿在做遍構(gòu)件(主要介是柱)的截周面驗掠算時,計算顫長度恭系數(shù)喊的取帆定有獻時會蔽不符上合規(guī)店范的心規(guī)定.目前棕所有糕的程瓣序都倍不能免完全迅解決質(zhì)這個餐問題具。所陜以,尤其士對于突節(jié)點器連接臟情況鐵復(fù)雜北或變芽截面諸的構(gòu)姓件,結(jié)構(gòu)宜師應(yīng)水該逐懷個檢懲查.2.當(dāng)上傭面第(三)條中摘預(yù)估籠的截補面不討滿足時時，雁加大降截面失應(yīng)該錫分兩占種情劑況區(qū)裳別對血待。(1宴)強度旦不滿班足,通常胃加大論組成虛截面移的板訪件厚穴度，鍛其中,抗彎含不滿饑足加牌大翼媽緣厚棵度，滔抗剪截不滿跨足加拌大腹愉板厚江度。(2蛛)變形蜓超限授，通打常不在應(yīng)加事大板部件厚拍度，伯而應(yīng)演考慮白加大奸截面瘡的高粱度，氏否則梢，會謀很不翁經(jīng)濟陷。使叨用軟儲件的探前述尋自動枝加大妻截面業(yè)的優(yōu)經(jīng)化設(shè)叨計功膚能，熄很難懷考慮咳上述烘強度終與剛海度的蘿區(qū)分社，實執(zhí)際上財，常告常并例不合繡適。(七)節(jié)點具設(shè)計連接嗓節(jié)點限的設(shè)煤計是靜鋼結(jié)圾構(gòu)設(shè)槳計中飲重要柄的內(nèi)桿容之產(chǎn)一.在結(jié)辣構(gòu)分簽析前,就應(yīng)序該對劑節(jié)點穩(wěn)的形汁式有迷充分逃思考檔與確宰定.常常飛出現(xiàn)吹的一送種情恩況是,最終才設(shè)計慘的節(jié)據(jù)點與姓結(jié)構(gòu)態(tài)分析辱模型咱中使篩用的噸形式巧不完身全一叢致,這必紋須避副免.按傳兵力特貌性不查同,節(jié)點撿分剛牢接,鉸接央和半峽剛接.初學(xué)胸者宜莊選擇幼可以昌簡單冊定量騰分析驅(qū)的前雖兩者.常用檔的參普考書[2財]有豐惱富的喪推薦照的節(jié)乒點做尋法及今計算始公式.連接絮的不冷同對況結(jié)構(gòu)插影響斑甚大.比如,有的脈剛接舍節(jié)點逮雖然嶺承受訂彎矩竄沒有醒問題,但會以產(chǎn)生廊較大酒轉(zhuǎn)動,不符瓶合結(jié)糟構(gòu)分繼析中慮的假滿定.會導(dǎo)講致實績際工擠程變首形大磨于計溉算數(shù)智據(jù)等渠的不吩利結(jié)禿果.連接遭節(jié)點防有等盜強設(shè)齊計和稅實際矮受力語設(shè)計年兩種倒常用書的方覺法,初學(xué)希者可惕偏安槍全選紫用前君者.設(shè)計臟手冊粥中通內(nèi)常有棄焊縫鼠及螺光栓連決接的室表格偉等供掩設(shè)計白者查包用,比較寫方便.也可切以使釣用結(jié)財構(gòu)軟爽件的亭后處漏理部賄分來鞭自動常完成.具體做設(shè)計污主要唱包括蛇以下怎內(nèi)容:1.焊接:對焊妥接焊鴿縫的悔尺寸淋及形統(tǒng)式等,規(guī)范膝有強命制規(guī)大定,應(yīng)嚴(yán)葛格遵毛守.焊條構(gòu)的選潑用應(yīng)潮和被見連接烘金屬簽材質(zhì)偏適應(yīng).E亮43對應(yīng)Q2籠35老,E譯50對應(yīng)Q3僻45西.摟Q2收35與Q3桐45連接認(rèn)時,應(yīng)該城選擇責(zé)低強軍度的E4軟3,而不期是E5哈0.焊接倉設(shè)計吐中不謙得任鉆意加京大焊滲縫.焊縫貼的重亦心應(yīng)鬼盡量粗與被器連接瘦構(gòu)件促重心掃接近.其他畝詳細(xì)常內(nèi)容凳可查效規(guī)范匙關(guān)于節(jié)焊縫能構(gòu)造門方面悟的規(guī)調(diào)定.2.栓接:鉚接變形式,在建填筑工割程中縮慧，現(xiàn)醉已很獸少采善用.普通兇螺栓每抗剪排性能跪差,可在中次要咐結(jié)構(gòu)們部位外使用.高強斧螺栓,使用隔日益齊廣泛.常用8.答8s和10單.9沈s兩個銀強度孝等級.根據(jù)洞受力差特點她分承亭壓型膛和摩孩擦型.兩者撈計算會方法辣不同.高強霧螺栓炊最小令規(guī)格M1你2.常用M1鼠6~覺M3悲0.超大聯(lián)規(guī)格抖的螺宋栓性荒能不封穩(wěn)定,設(shè)計倦中應(yīng)慎慎重救使用巡壽。自攻存螺絲栗用于鑼板材鉛與薄挎壁型匯鋼間灣的次宰要連況接.國外巡壽在低嶼層墻觸板式哀住宅績中,也常煤用于禍主結(jié)蹄構(gòu)的捎連接.3.連接穿板:可簡飼單取偷其厚甩度為套梁腹進板厚葛度加4m頃m.然后拼驗算堤凈截怖面抗量剪等.4.梁腹頭板:應(yīng)驗蹲