【VIP专享】钢结构梁的截面选择
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h型钢梁截面选择H型钢梁截面选择的重要性及影响因素在建筑工程中,H型钢梁作为一种常见的结构构件,其截面的选择至关重要。
这不仅关系到建筑的安全性、稳定性和经济性,还与施工效率、使用寿命等密切相关。
因此,在选择H型钢梁截面时,工程师需要考虑多种因素,以确保选择出最适合的截面类型。
一、荷载要求荷载是H型钢梁截面选择的主要依据。
根据建筑设计,工程师需要计算出梁所承受的恒荷载、活荷载以及风、雪等自然荷载。
这些荷载的大小和分布直接影响到梁的弯矩、剪力和轴力,从而决定了所需截面的大小和形状。
二、材料性能H型钢的材料性能也是选择截面的重要因素。
钢的强度、弹性模量、屈服点等力学性能决定了梁的承载能力和变形性能。
在选择截面时,工程师需要根据材料的力学性能来确定截面的尺寸和厚度,以确保梁具有足够的强度和刚度。
三、经济性经济性是H型钢梁截面选择的另一个重要考虑因素。
在选择截面时,工程师需要在满足安全性和稳定性要求的前提下,尽可能降低材料成本和施工成本。
这可以通过优化截面尺寸、选择高强度钢材、减少焊接等方式实现。
四、施工效率施工效率也是选择H型钢梁截面时需要考虑的因素之一。
在选择截面时,工程师需要考虑到梁的加工、运输和安装等过程。
合理的截面选择可以简化施工过程,提高施工效率,降低施工成本。
五、使用环境和使用寿命使用环境和使用寿命也是影响H型钢梁截面选择的因素。
在不同的使用环境中,梁会受到不同的腐蚀和老化影响,从而影响到其使用寿命。
在选择截面时,工程师需要考虑到这些因素,选择适合的防腐涂层和保护措施,以延长梁的使用寿命。
六、结论H型钢梁截面的选择是一个综合性的过程,需要考虑多种因素。
工程师需要根据具体的工程要求和条件,进行细致的计算和分析,以确保选择出最适合的截面类型。
同时,随着科技的不断发展和进步,新型的截面形式和材料不断涌现,为H型钢梁的设计和施工提供了更多的选择和可能性。
钢结构截面尺寸详解钢结构的截面尺寸是指一个钢构件在截面上的尺寸大小,包括宽度、深度和厚度等多个参数。
截面尺寸的选择对于钢结构的强度、刚度和稳定性等性能至关重要。
下面我将详解钢结构截面尺寸的相关内容。
首先,钢结构截面尺寸的选择需要考虑到不同构件的不同受力情况和使用要求。
通常情况下,梁和柱的截面尺寸设计主要考虑强度和稳定性要求,而板、剪力墙等构件的截面尺寸设计则主要考虑刚度和稳定性要求。
其次,截面尺寸的设计应该满足强度要求。
强度是指构件能够承受的最大外力作用而不发生破坏的能力。
一般情况下,强度与构件的截面面积成正比,因此,较大的截面尺寸会提高构件的强度。
另外,截面尺寸的设计还需要考虑构件的刚度要求。
刚度是指构件对于外力作用的响应程度,也是体现构件抵抗变形能力的指标。
较大的截面尺寸会使构件具有较高的刚度,从而能够减小构件变形和挠度,提高结构的稳定性和使用性能。
此外,截面尺寸的设计还需要满足稳定性要求。
稳定性是指构件在外力作用下不发生失稳的能力。
一般情况下,较大的截面尺寸会提高构件的稳定性,从而减小其失稳的可能性。
在截面尺寸的设计过程中,还需要考虑经济性因素。
较大的截面尺寸会增加钢材的消耗,从而增加工程造价。
因此,设计人员通常需要综合考虑结构的性能需求和经济性要求,选择适当的截面尺寸。
最后,值得注意的是,截面尺寸的设计是一个相对复杂的过程,需要根据具体工程的要求进行分析和计算。
在实际设计中,设计人员通常会依据相关的设计规范和经验进行截面尺寸的选择和计算。
此外,还需要进行受力性能的验证和调整,以确保设计的截面尺寸满足结构的使用要求。
综上所述,钢结构截面尺寸的选择是一个综合考虑多个因素的过程,包括强度要求、刚度要求、稳定性要求和经济性等。
合理设计的截面尺寸能够保证钢结构的强度、刚度和稳定性,提高其使用性能和经济性。
框架结构中钢结构设计中截面优选的几点建议摘要:钢结构设计时梁柱截面的选择很重要,截面选择得当,不但可以保证结构的稳定和安全,还可以充分利用钢材的抗拉抗弯性能;优选截面后截,减少了结构构件对建筑空间的占用率,也降低工程项目的钢材用量。
0 引言随着国民经济的发展,钢结构在建筑领域使用的越来越广泛,包括大型的公共建筑、桥梁、工业厂房甚至高层建筑等。
和其它材料的结构相比,钢结构具有以下特点:1)钢结构重量轻钢结构的容重虽然较大,单与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。
2)钢材的塑性和韧性好塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。
韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。
钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。
3)钢材更接近于匀质和各向同性体钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质和各向同性体,在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。
这些性能和力学计算中的假定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。
4)钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短钢结构由各种型材组成,制作简便。
大量的钢结构都在专业化金属结构制造厂中制造;精确度高。
制成的构件运到现场拼装,采用螺栓连接,且结构轻,故施工方便,施工周期短。
此外,已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。
5)钢结构的密封性钢结构的气密性和水密性较好。
如何利用好刚结构的有点,充分发挥其材料性能,是非常值得研究的课题。
钢结构的型式众多,本次探讨的主要是框架结构中钢结构截面的选用。
1.钢柱截面的优选框架结构中一般选用实腹式截面,小型的框架结构一般用H型钢,大型的结构用箱型柱或圆管柱。
柱子的高度一般取柱高的1/12~1/20,然后根据跨度、柱距、及结构的受力性能选用合适的截面。
柱截面的选用一般先确定截面高度,柱截面的宽度一般和高度相等,最后可根据柱子的受力性能做细微调整。
钢混凝土组合梁截面尺寸钢混凝土组合梁是建筑结构中常用的一种梁结构,由钢材和混凝土组成,具有结构强度高、刚度大、防火性能好等特点。
组合梁的截面尺寸对于梁的强度、刚度和造价等方面有着很大的影响,因此设计者需要认真考虑截面尺寸问题,使得组合梁的受力性能达到最优。
钢混凝土组合梁的截面尺寸受到一系列因素的制约,主要包括以下几个方面。
1.设计荷载:组合梁在使用过程中需要承受各种荷载,例如自重荷载、人工荷载、风荷载、地震荷载等。
对于不同的荷载种类和大小,需要根据不同的设计方法计算出组合梁的荷载情况,从而考虑截面尺寸问题。
2.材料性能:组合梁使用的材料主要是钢材和混凝土,需要考虑这两种材料的强度、刚度、耐久性等因素。
一般而言,大截面梁的变形能力较小,而小截面梁的变形能力较大,因此设计者需要根据具体情况选择合适的材料和尺寸。
3.施工建造:组合梁的截面尺寸还与其施工建造工艺密切相关。
钢材和混凝土的浇筑、焊接、预应力张拉等工艺都会影响组合梁的截面,设计者需要在考虑尺寸问题时兼顾施工建造工艺的要求。
4.经济性:组合梁的截面尺寸直接关系到其造价,设计者需要在考虑强度和刚度要求的同时,尽量选择经济适用的尺寸。
综合考虑以上因素后,设计者需要通过计算和模拟分析确定合理的组合梁截面尺寸,以保证组合梁的受力性能和施工建造效果。
具体来说,组合梁截面尺寸的设计需要满足以下几个方面的要求。
1.荷载要求:组合梁在设计时需要根据设计荷载计算出合理的截面尺寸。
设计者根据组合梁所处的设计荷载和所选用的材料进行计算,考虑在最大荷载下组合梁的受力性能,确定最小截面尺寸。
2.强度要求:组合梁必须满足一定的强度要求,以保证其在使用过程中不会发生破坏。
设计者需要通过计算和模拟分析,确定组合梁所需的截面尺寸,使其能够在最大的荷载下承受外力而不破坏。
3.刚度要求:组合梁的刚度也是设计者需要考虑的一个重要因素。
设计者需要根据组合梁的使用条件和承受的荷载大小确定合适的截面尺寸,使得组合梁能够保持足够的刚度和稳定性。
梁的截面尺寸的确定1、梁的宽度取1/2~1/3梁高,宽度不大于支撑柱在该方向的宽度。
通常梁高取跨度的1/8~1/14。
2. 经验公式,在采用二级钢作为梁纵向钢筋时,梁高/弯矩=4.2~4.6是最经济的,如:梁弯矩为120KN/m则梁高=502~552是最省钱的,混凝土与钢筋最省。
本经验公式是在C25造价为216元/方,二级钢3200元/t下统计的,如混凝土标号高于C25则可以取靠近4.2的经验值,如低于C25 可取靠近4.6的经验值。
在设计中,可以照平时建模方法先建模计算一遍,再把弯矩图提出来看看,以一个跨度内的最大弯矩为控制,参照上面的经验公式进行一遍调整,这样设计出来的梁会是最省的。
注意不要发生次梁比主梁高的情况。
梁高的小幅度改变对梁线刚度改变很小,梁高调整后再计算的弯矩与第一次的弯矩差值很小,可以忽略。
最后,上述经验公式不适用与一级或三级钢作为梁纵筋的情况。
最后还要注意下,梁高的取值还受限于建筑净空要求等其他因素,要灵活处理。
2、柱截面尺寸计算3、柱截面的确定,在高层的情况下,往往是由轴压比控制,而多层不见得是。
层数越少,越可能不是轴压比控制。
这是个概念问题,首先应当明确。
对高层(或者层数较多的多层),在柱截面估算时,应当先明确几点:混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。
只有知道这几点,估算轴力才可能确定截面。
柱轴力的估算,首先确定每层柱受荷的面积。
此部分的面积,可简单的取柱左右(上下)两个跨度之和的一半进行计算。
再根据结构型式及活荷载的情况,确定每层的自重。
这个自重是个经验值,在各种手册上都有相关的介绍。
一般是框架结构14~16KN/m^2,剪力墙结构15~18KN/m^2。
值得提醒的是,这里的自重是标准值,而在算柱轴压比时应当采用设计值。
最后,对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重,可算出柱轴力,柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。
4、以上情况,仅是对柱截面的估算。
最后应当整体的计算结果进行调整。
梁的截面尺寸的确定梁的截面尺寸的确定1、梁的宽度取1/2~1/3梁高,宽度不大于支撑柱在该方向的宽度。
通常梁高取跨度的1/8~1/14。
2. 经验公式,在采用二级钢作为梁纵向钢筋时,梁高/弯矩=4.2~4.6是最经济的,如:梁弯矩为120KN/m则梁高=502~552是最省钱的,混凝土与钢筋最省。
本经验公式是在C25造价为216元/方,二级钢3200元/t下统计的,如混凝土标号高于C25则可以取靠近4.2的经验值,如低于C25 可取靠近4.6的经验值。
在设计中,可以照平时建模方法先建模计算一遍,再把弯矩图提出来看看,以一个跨度内的最大弯矩为控制,参照上面的经验公式进行一遍调整,这样设计出来的梁会是最省的。
注意不要发生次梁比主梁高的情况。
梁高的小幅度改变对梁线刚度改变很小,梁高调整后再计算的弯矩与第一次的弯矩差值很小,可以忽略。
最后,上述经验公式不适用与一级或三级钢作为梁纵筋的情况。
最后还要注意下,梁高的取值还受限于建筑净空要求等其他因素,要灵活处理。
2、柱截面尺寸计算3、柱截面的确定,在高层的情况下,往往是由轴压比控制,而多层不见得是。
层数越少,越可能不是轴压比控制。
这是个概念问题,首先应当明确。
对高层(或者层数较多的多层),在柱截面估算时,应当先明确几点:混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。
只有知道这几点,估算轴力才可能确定截面。
柱轴力的估算,首先确定每层柱受荷的面积。
此部分的面积,可简单的取柱左右(上下)两个跨度之和的一半进行计算。
再根据结构型式及活荷载的情况,确定每层的自重。
这个自重是个经验值,在各种手册上都有相关的介绍。
一般是框架结构14~16KN/m^2,剪力墙结构15~18KN/m^2。
值得提醒的是,这里的自重是标准值,而在算柱轴压比时应当采用设计值。
最后,对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重,可算出柱轴力,柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。
4、以上情况,仅是对柱截面的估算。
钢结构钢梁截面尺寸引言钢结构是一种广泛应用于建筑领域的结构材料,钢梁作为钢结构主要承载构件之一,在设计和施工过程中,其截面尺寸的选择至关重要。
本文将讨论钢结构钢梁截面尺寸的相关问题,包括截面尺寸的选取原则、影响因素以及设计方法等。
截面尺寸选取原则适应荷载需求根据结构承受的荷载类型和大小,确定钢梁的截面尺寸是首要考虑的因素之一。
荷载类型可以包括常规荷载、风荷载、地震荷载等,而荷载大小则可以通过结构荷载计算得出。
在选择截面尺寸时,需要保证钢梁能够承受所有荷载并满足设计要求,以保证结构的安全性。
经济性考虑在满足结构安全性的前提下,尽量选择经济合理的截面尺寸是设计中的重要原则之一。
过于庞大的截面尺寸会增加建筑材料的使用量和成本,而过小的截面尺寸可能导致结构承载力不足,因此需要在保证结构安全的前提下,尽量减小钢梁截面尺寸。
厂家标准根据我国相关标准和规范,钢结构的设计和施工需要符合相应的规定。
一些厂家也会提供相应的产品目录,其中包含了不同截面尺寸的钢梁产品。
参考厂家的标准和产品目录,可以快速确定合适的钢梁截面尺寸,并保证其质量和可靠性。
影响因素荷载类型和大小不同的荷载类型对钢梁截面尺寸的要求不同。
例如,承受大风荷载的建筑需要选择较大的截面尺寸以提高结构的稳定性和抗风能力。
而常规住宅建筑的荷载较小,可以选择相对较小的截面尺寸。
支撑方式钢梁的支撑方式也会对截面尺寸的选择造成影响。
如果钢梁受到较好的支撑,可以选择较小的截面尺寸。
而如果支撑条件较差,需要选择较大的截面尺寸来保证结构的稳定性和安全性。
空间限制建筑的空间限制也会对钢梁截面尺寸的选取产生影响。
在空间条件较为狭小的情况下,需要选择较小的截面尺寸,以充分利用空间。
材料的可得性不同的钢材种类和规格在市场上的可得性不同,也会对截面尺寸的选取造成影响。
在选择截面尺寸时,需要充分考虑材料的可得性和供应情况,以避免施工延误和材料浪费等问题。
设计方法确定钢梁截面尺寸的设计方法可以有多种,以下为常用的几种设计方法:1.经验公式法根据经验公式计算得出钢梁截面尺寸。
梁的截面尺寸的确定.doc梁的截面尺寸的确定1、梁的宽度取1/2 ~ 1/3 梁高,宽度不大于支撑柱在该方向的宽度。
通常梁高取跨度的1/8 ~ 1/14 。
2. 经验公式,在采用二级钢作为梁纵向钢筋时,梁高/ 弯矩=~是最经济的,如:梁弯矩为 120KN/m则梁高= 502~ 552 是最省钱的,混凝土与钢筋最省。
本经验公式是在C25造价为 216 元 / 方,二级钢3200 元/t下统计的,如混凝土标号高于C25则可以取靠近的经验值,如低于C25 可取靠近的经验值。
在设计中,可以照平时建模方法先建模计算一遍,再把弯矩图提出来看看,以一个跨度内的最大弯矩为控制,参照上面的经验公式进行一遍调整,这样设计出来的梁会是最省的。
注意不要发生次梁比主梁高的情况。
梁高的小幅度改变对梁线刚度改变很小,梁高调整后再计算的弯矩与第一次的弯矩差值很小,可以忽略。
最后,上述经验公式不适用与一级或三级钢作为梁纵筋的情况。
最后还要注意下,梁高的取值还受限于建筑净空要求等其他因素,要灵活处理。
2、柱截面尺寸计算3、柱截面的确定,在高层的情况下,往往是由轴压比控制,而多层不见得是。
层数越少,越可能不是轴压比控制。
这是个概念问题,首先应当明确。
对高层(或者层数较多的多层),在柱截面估算时,应当先明确几点:混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。
只有知道这几点,估算轴力才可能确定截面。
柱轴力的估算,首先确定每层柱受荷的面积。
此部分的面积,可简单的取柱左右(上下)两个跨度之和的一半进行计算。
再根据结构型式及活荷载的情况,确定每层的自重。
这个自重是个经验值,在各种手册上都有相关的介绍。
一般是框架结构14~16KN/m^2,剪力墙结构15~18KN/m^2。
值得提醒的是,这里的自重是标准值,而在算柱轴压比时应当采用设计值。
最后,对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重,可算出柱轴力,柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。
4、以上情况,仅是对柱截面的估算。
钢结构梁截面尺寸的一般规定
简支多跨连续悬臂
次梁h大于等于1/15L h等于(1/18~1/12)L h大于等于1/8L 现浇整体肋形梁
主梁h大于等于1/12L h等于(1/14~1/8)L h大于等于1/6L 现浇整体肋形梁
独立梁h大于等于1/12L h等于1/15L h大于等于1/6L
框架梁h等于(1/10~1/12)L
现浇整体式框架梁
框架梁h等于(1/8~1/10)L
装配式整体或装配式框架梁
框架扁梁h等于(1/16~1/22)L
现浇整体式钢筋混凝土框架扁梁
框架扁梁h等于(1/20~1/25)L
预应力混凝土框架扁梁
h为梁的截面高度,b为梁的截面宽度,L为梁的计算跨度。
b/h对于矩形截面梁一般为1/2~1/3.5 对于T形梁为1/2.5~1/4
如构件计算跨度L大于等于9M时,表中数值应乘以系数1.2
b:120,150,180,200,220,250,300mm
大于250mm时,一般应以50mm为模数。
圈梁的截面宽度按墙厚确定。
h:250,300,350…,750,800,900.
如h大于800mm时,一般应以100mm为模数。
现浇钢筋混泥土结构中
主梁的截面宽度不小于200mm。
次梁的截面宽度不小于150mm。
如主梁下部钢筋为单层配筋时,一般主梁至少应比次梁高50mm。
框架扁梁的截面高度除满足表中规定的数值外还应满足刚度要求。
跨度较大时截面高度h取值较大值,跨度较小时截面高度h宜取值较小值。
同时扁梁的截面高度h不宜小于2.5倍板的厚度。
钢结构截面分类-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钢结构是指由钢材构成的建筑结构。
由于钢材具有高强度、轻质、可塑性好等优点,因此在建筑领域中得到了广泛应用。
钢结构的截面形状对其性能有着重要的影响,因此对钢结构的截面进行分类和研究具有重要意义。
本文旨在探讨钢结构截面的分类方法,并分析不同截面形状对构件的力学性能、承载能力以及施工便利性等方面的影响。
通过对钢结构截面分类的深入研究,我们可以更好地了解和运用钢材的特性,提高结构的抗力和稳定性。
在本文中,我们将首先介绍钢结构的定义和特点,包括钢材的强度、韧性以及耐久性等方面的特点。
接着我们将重点讨论钢结构截面分类的意义,即不同截面形状对结构性能的影响。
通过对截面形状的分类,我们可以更好地选择合适的截面形状来满足结构在不同工况下的要求。
在正文的最后一部分,我们将列举一些常见的钢结构截面分类,并对其特点进行详细阐述。
这些常见的截面形状包括I型钢、H型钢、工字钢、角钢等,我们将对它们的优点、应用范围以及适用的结构类型进行分析和比较。
通过本文的研究,我们可以更好地认识和了解钢结构截面的分类方法,并为工程实践提供有益的指导。
此外,钢结构截面分类的研究还具有重要的应用前景,可以为结构设计和施工提供更多的选择和灵活性。
最后,我们希望通过本文可以增加大家对钢结构截面分类的认识和理解,并为今后的研究和实践提供有益的参考。
文章结构是指文章整体的组织架构和章节安排。
一个良好的文章结构可以使读者更好地理解和理解文章内容,使文章的逻辑清晰明了。
本文将按照以下结构进行组织和呈现:1. 引言1.1 概述在引言部分,我们将对钢结构截面分类进行概述,介绍截面分类的背景和重要性。
1.2 文章结构在文章结构部分,我们将介绍本文的整体结构和章节安排,帮助读者更好地了解文章的内容和组织方式。
1.3 目的在本文的引言部分,我们还将明确本文的目的,阐明对钢结构截面分类进行研究的意义与价值。
2. 正文2.1 钢结构的定义和特点在正文的第一部分,我们将介绍钢结构的定义和主要特点,包括强度高、韧性好、施工周期短等。
1、钢结构分门式刚架、多层框架等结构,材料有H型钢、方管、园管等按具体情况选材,就门式刚架来说没有吊车梁小跨度一般说采用H型钢梁柱断面取1/30-1/60。
大跨度的多采用变截面H型钢梁柱节点和屋脊节点处断面取跨的1/30-1/40;跨中H型钢断面取其跨度的1/50-1/60。
钢框架梁断面一般取跨度的1/15-1/25。
2、对于如何设置加劲肋的问题,请看《钢结构设计手册》节点计算章节有详细的解说。
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、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、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。
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结构选型及布置是对结构的定性,由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。
此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.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构造措施。
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、力学行为清晰、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。
钢结构通常有框架、平面桁架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。
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,应考虑不同结构形式的特点。
在工业厂房中,当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载,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度外不需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳,总雪载和坡屋面相比释放近一半。
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.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80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.对应不同的结构,规范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.工程师们过分信任与依赖结构软件有可能带来结构灾难,注重概念设计、工程判定和构造措施有助于避免这种灾难.(六) 构件设计构件设计首先是材料的选择. 比较常用的是Q235和Q345. 当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235.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焊接组合截面(翼缘Q345,腹板Q235). 另外,焊接结构宜选择Q235B或Q345B。
当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。
部分软件可以将不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级自动重新验算,直至通过,如sap2000等。
这是常说的截面优化设计功能之一,它减少了很多工作量。
但是,我们至少应注意两点: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,我们应该逐个检查.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,除常用于网架设计外,其他结构形式常常并不合适。
(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.有时出现的一种情况是,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,如果你不能确信这种不一致带来的偏差差在工程许可范围内(5%),就必须避免。
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,应慎重使用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接. 在低层墙板式住宅中也常用于主结构的连接. 难以解决的是自攻过程中防腐层的破坏问题。
3.连接板: 需验算栓孔削弱处的净截面抗剪等. 连接板厚度可简单取为梁腹板厚度加4mm,则除短梁或有较大集中荷载的梁外,常不需验算抗剪。
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可能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,设计图由设计单位提供,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。