钢结构设计简单步骤设计思路
- 格式:docx
- 大小:20.88 KB
- 文档页数:10
钢结构设计的八大要点钢结构设计要点钢结构设计简单步骤和设计思路(一)判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
(二)结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
(无论结构软件如何强大,扎实的结构概念和力学分析,及可靠的手算能力,才是过硬的素质。
)钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
屋面上雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
钢结构设计入门,初学者看过来!一、钢结构适用范围及选型1.钢结构适用的范围钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:超高层建筑、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、工业厂房和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.钢结构的选型在钢结构设计的整个过程中,都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线 50 度内需考虑雪载),如采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型 SRC 柱,核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
钢结构设计的方法
钢结构设计的方法包括以下几个步骤:
1. 确定结构类型:根据工程需要确定钢结构是属于框架结构、桁架结构、悬索结构或梁柱结构等。
2. 载荷分析:根据实际工作环境及使用要求,确定钢结构所受的荷载情况,包括活荷载、恒荷载、风荷载、地震荷载等。
3. 结构选型:根据结构类型及载荷情况,选择合适的截面形状、材料规格和连接方式等。
4. 结构计算:根据应力、挠度、位移、稳定性等要求,采用力学原理进行结构设计与计算。
5. 连接设计:进行节点设计以确保结构的刚度和稳定性,包括焊接、螺栓连接、铆接等。
6. 钢材验算:根据材料的强度和刚度要求,进行截面验算以确保材料的使用安全性。
7. 结构优化:根据性能、经济和美观等要求,对结构进行优化设计,以提高结
构的效益和可靠性。
8. 详图设计:根据设计结果,绘制详细的施工图纸,包括平面布置图、剖面图、节点图等。
9. 结构分析:进行结构分析,验证设计的合理性和安全性。
10. 施工及监督:在施工过程中进行钢结构的制作和安装,并进行质量控制和监督。
以上是钢结构设计的一般方法,具体的设计流程和步骤可能会根据项目的不同而有所变化。
建筑设计132 2015年40期钢结构设计的简单步骤和设计思路韩金荣新疆万通人钢结构有限公司,新疆昌吉831200摘要:改革开放以来,我国钢结构建筑发展很快。
传统的以砖混、钢筋混凝土结构为主的结构体系,结构自重大,进深和开间相对较小,梁、柱粗大,空间利用率较低。
而钢结构体系具有自重轻、材料强度高、抗震性能好、安装容易、施工周期短等综合优势。
基于此,结合自身多年钢结构设计经验,在提炼钢结构设计简单步骤的同时,穿插了钢结构的常用设计思路。
关键词:钢结构设计;简单步骤;设计思路中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)40-0132-01引言根据钢结构的适用范围,从结构选型、布置、分析以及工程判定、构件设计、节点设计、图纸编制等方面介绍了一般钢结构设计的简单步骤和设计思路,给结构工程师提供了很多方便。
1 钢结构的适用性钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构,即大厦、体育馆、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等,这是和钢结构自身特点相一致的。
2 钢结构设计的简单步骤和设计思路2.1 判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.2 结构选型与结构布置在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
一、钢结构适用范围及选型1.钢结构适用的范围钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:超高层建筑、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、工业厂房和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.钢结构的选型在钢结构设计的整个过程中,都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50 度内需考虑雪载),如采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型SRC 柱,核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
一般的说要刚度均匀。
力学模型清晰。
建筑钢结构设计方法与实例解析首先,建筑钢结构设计的一般步骤为确定荷载、进行结构分析、选择构件和进行节点设计。
以下是具体步骤及实例解析:1. 确定荷载:根据设计要求和规范,确定建筑物所受的静、动力荷载及温度、风荷载等非静力荷载。
例如,一幢10层的办公楼,设计要求为地震烈度为7度,设计地震加速度为0.15g,屋面覆盖材料为彩钢板,风压系数为0.5kN/m2。
根据规范,可计算出楼面的荷载,如下表:荷载类型荷载标准值(kN/m2) 楼层荷载(kN/m2):-: :-: :-:自重6 60活荷载4 40地震荷载1.35 13.5风荷载0.5 5合计11.85 118.52. 进行结构分析:根据建筑物的荷载及结构形式,进行静力分析(弹性、塑性)、动力分析(自振、激振)等分析方法,得出系统内力和位移参数。
例如,使用SAP2000软件进行结构分析。
输入荷载及结构模型参数后,进行整体刚度矩阵分析,得出节点位移、结构内力和反力等参数,如下图所示: 数量:-: :-: :-: :-:次梁L200x200x8 200x200x8 20主梁H350x350x12 350x350x12 10柱H400x400x12 400x400x12 8框架H300x300x10 300x300x10 4斜撑L100x100x10 100x100x10 44. 进行节点设计:将各构件焊接、螺栓连接等形成刚性、可靠的节点,从而形成一个稳定的钢结构体系。
例如,对于办公楼的某个节点,如下图所示,采用螺栓连接方式。
根据要求和规范,计算出该节点的螺栓数量、杆件配重、节点刚度等参数。
钢结构设计的八大要点钢结构设计要点钢结构设计简单步骤和设计思路(一)判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
(二)结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
(无论结构软件如何强大,扎实的结构概念和力学分析,及可靠的手算能力,才是过硬的素质。
)钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
屋面上雪压大的地区,屋而曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撐会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
钢结构设计技术手册一、简介钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构材料。
本技术手册将详细介绍钢结构设计的相关原理和方法,以帮助从事钢结构设计的专业人士更好地理解和应用钢结构设计技术。
二、钢结构的优势及应用范围1. 优势钢结构具有高强度、轻质、施工速度快、可重复使用等优势。
它可以在各种环境条件下使用,并且对抗地震和飓风等自然灾害的能力也很强。
2. 应用范围钢结构广泛应用于高层建筑、工业厂房、大跨度空间结构、桥梁和输电塔等领域。
钢结构的应用不仅能够满足建筑物自身的结构需求,还能在建筑设计中融入艺术和创新的元素。
三、钢结构设计的基本原则1. 荷载计算钢结构设计的第一步是确定所承受的荷载。
包括常规荷载、雪荷载、风荷载等。
根据荷载计算结果,确定构件强度和尺寸。
2. 构件设计根据结构的力学性能和建筑设计要求,设计出不同构件的类型、尺寸和连接方式。
常用的构件类型包括梁、柱、桁架等。
3. 构件连接合理的构件连接可以确保整个结构的稳定性和安全性。
常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和轴向力连接等。
四、钢结构设计的具体步骤1. 建立模型使用专业的结构分析软件建立钢结构的三维模型,并进行荷载计算。
2. 分析结构对钢结构进行静力分析或动力分析,获取结构的内力分布和变形情况。
3. 设计构件根据结构的内力结果,设计并选择不同构件的尺寸和型号。
4. 进行连接设计根据构件设计的尺寸和类型,设计构件之间的连接方式。
5. 优化设计对整个结构进行综合考虑,优化钢材的使用和结构的效益。
六、常见的钢结构设计问题及解决方案1. 抗震设计钢结构的抗震性能是一个重要考虑因素。
采用适当的抗震设计方法和设计参数,可以提高结构的抗震能力。
2. 防腐蚀设计在设计钢结构时需要考虑腐蚀的问题。
选用适当的防腐涂层和材料,可以延长钢结构的使用寿命。
3. 火灾安全设计钢结构在火灾条件下的性能需要特别考虑。
通过采用防火涂层和合理的防火设计,可以增加钢结构的火灾安全性能。
钢结构建筑施工组织设计方案一、概述钢结构建筑是现代建筑中应用广泛的一种结构形式,其具备重量轻、刚度高、施工周期短等优势,被广泛用于大型工业厂房、体育馆、桥梁等领域。
本文将针对钢结构建筑的施工组织设计方案进行详细探讨。
二、施工组织设计方案1. 施工总体思路在施工总体思路上,针对钢结构建筑,我们将采用系统化的施工模式,包括预制预装和现场拼装。
预制预装部分将在工厂进行,以提高施工效率,而现场拼装则用于实现钢结构组件之间的精确拟合和联系。
2. 施工流程安排(1)准备工作:包括对施工场地进行平整和清理,确保施工安全及施工队伍的到位等。
(2)预制预装:根据设计图纸和相关要求,预制和预装钢结构建筑组件。
(3)运输与吊装:将预制和预装的钢结构组件运输至现场,并进行相应的吊装作业。
(4)现场拼装:根据施工图纸和施工方案,将吊装好的钢结构组件进行拼装,并进行加固。
(5)检验与调整:对已拼装好的钢结构建筑进行检验,如果出现问题需要进行相应的调整和修复。
(6)防腐与涂装:对钢结构建筑进行防腐和涂装,以增加其使用寿命和美观度。
(7)竣工验收:对已完成的钢结构建筑进行竣工验收,并在符合相关标准后进行使用。
3. 资源配置在资源配置上,我们将根据项目的规模和施工周期,合理安排人力、物力和财力资源。
确保施工进度和质量的同时,最大限度地优化资源利用效率。
(1)人力资源:根据工程需求,组织合适的工程师和技术人员进行施工现场管理和质量控制。
(2)物力资源:根据施工需要,提前储备好钢材、连接件、螺栓、焊接材料等物资,并及时补充。
(3)财力资源:根据项目的资金需求,合理安排资金预算,保证施工过程中的资金供应。
4. 施工安全措施钢结构建筑的施工过程中,安全是最为重要的因素之一。
为了确保施工安全,我们将采取以下措施:(1)施工现场周边设置安全围挡和警示标志,提醒工人和过往行人注意安全。
(2)合理规划施工区域,确保场地平整,防止坍塌和其他意外事故。
钢结构设计简单步骤设计思路(一)判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
(二)结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。
[20]钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
[19]结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
一般的说要刚度均匀。
力学模型清晰。
尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。
柱间抗侧支撑的分布应均匀。
其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。
否则应考虑结构的扭转。
结构的抗侧应有多道防线。
比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。
框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。
通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
(三)预估截面结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。
主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。
根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。
翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。
确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估。
通常50<λ<150,简单选择值在100附近。
根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等。
初学者需注意,对应不同的结构,规范中对截面的构造要求有很大的不同。
如钢结构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题。
在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。
除此之外,构件截面形式的选择没有固定的要求,结构工程师应该根据构件的受力情况,合理的选择安全经济美观的截面。
(四)结构分析目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能。
这为更精确的分析结构提供了条件。
并不是所有的结构都需要使用软件:典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形。
简单结构通过手算进行分析。
复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析。
(五)工程判定要正确使用结构软件,还应对其输出结果的做"工程判定".比如,评估各向周期、总剪力、变形特征等。
根据"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果。
不同的软件会有不同的适用条件。
初学者应充分明了。
此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离,为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定,但对这种误差,会通过"适用条件、概念及构造"的方式来保证结构的安全。
钢结构设计中,"适用条件、概念及构造"是比定量计算更重要的内容。
工程师们不应该过分信任与依赖结构软件。
美国一位学者曾警告说:“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。
”注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法。
(六)构件设计构件的设计首先是材料的选择。
比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn)。
通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。
经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。
当强度起控制作用时,可选择Q345;稳定控制时,宜使用Q235.构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。
这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。
当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。
由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级。
并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等。
这是常说的截面优化设计功能之一。
它减少了结构师的很多工作量。
但是,初学钢至少应注意两点:1.软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定。
目前所有的程序都不能完全解决这个问题。
所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查。
2.当上面第(三)条中预估的截面不满足时,加大截面应该分两种情况区别对待。
(1)强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度,其中,抗弯不满足加大翼缘厚度,抗剪不满足加大腹板厚度。
(2)变形超限,通常不应加大板件厚度,而应考虑加大截面的高度,否则,会很不经济。
使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能,很难考虑上述强度与刚度的区分,实际上,常常并不合适。
(七)节点设计连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。
在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。
常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免。
按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。
初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。
常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。
连接的不同对结构影响甚大。
比如,有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题,但会产生较大转动,不符合结构分析中的假定。
会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。
连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法,初学者可偏安全选用前者。
设计手册[2}中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便。
也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。
具体设计主要包括以下内容:1.焊接:对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守。
焊条的选用应和被连接金属材质适应。
E43对应Q235,E50对应Q345. Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50.焊接设计中不得任意加大焊缝。
焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。
其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。
2.栓接:铆接形式,在建筑工程中,现已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。
高强螺栓,使用日益广泛。
常用8.8s和10.9s两个强度等级。
根据受力特点分承压型和摩擦型。
两者计算方法不同。
高强螺栓最小规格M12.常用M16~M30.超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。
国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。
3.连接板:可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm.然后验算净截面抗剪等。
4.梁腹板:应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。
承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
5.节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。
构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。
此外,还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
6.节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。
比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。
(八)图纸编制钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制,有时也会由设计单位代为编制。
由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾,有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
1.设计图:是提供制造厂编制施工详图的依据。
深度及内容应完整但不冗余。
在设计图中,对于设计依据、荷载资料(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求(包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等)、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚,以利于施工详图的顺利编制,并能正确体现设计的意图。
主要材料应列表表示。
2.施工详图:又称加工图或放样图等。
深度须能满足车间直接制造加工。
不完全相同的另构件单元须单独绘制表达,并应附有详尽的材料表。
设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制,目前比较混乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。
初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书[3],并依据规范规定编制。
钢结构设计简单步骤和设计思路(一)判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
(二)结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。