大跨度房屋钢结构设计与分析
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车辆工程技术132工程技术1 结构体系的描述上述的结构形式如果钢筋混凝土柱顶与H人字形铜梁刚接,仍可定性为门式刚架体系,参照门式刚架的受力特点进行计算和设计。
然而由于其柱顶与钢梁的结合上由两种完全不同的材料组成,其传力是否可靠,至关重要,钢梁为弹性材料,钢筋混凝土柱为弹塑性材料,钢筋混凝土柱顶混凝土节点区作为刚性节点,受力十分复杂,因此柱项节点的构造也较为复杂,这就给设计和施工造成了一定的难度,也增加了造价。
实际上该类节点要做到完全刚性节点,也难以做到,设计时仍应适当提高钢梁跨中的弯矩系数。
上述的结构形式,如果钢筋混凝土柱项与H人字形刚梁铰接,则不能定性为门式刚架体系,从其受力特点来分析,对H钢人字形钢梁应定性为两铰折线拱,应按照拱的受力特点进行计算和设计,拱脚提供的反力应能阻止拱的位移变形,在小跨度的情况下(一般为跨度18米及18米以下),拱脚提供的反力取决于钢筋混凝土柱的抗推力(侧位移刚度),在大跨度的情况下(一般为跨度18米以上),则应设置拉杆或在梁、柱间采用刚接节点。
对钢筋混凝土柱而言,应定性为跨变结构排架柱,按跨变排架进行受力分析和设计。
2 结构计算应考虑的问题对于上述的双铰折线拱H钢屋梁和跨变钢筋混凝土排架柱的结构体系,若未设置拉杆,其计算较为繁琐,如果未予以认真对待或认识不清,仅采用通常平面杆系计算软件电算了事,不管其跨度多大都一样,则是一种不负责任的做法,也给结构留下安全隐患。
实际上,目前通用的平面杆系计算软件是基于两个基本假设的基础上进行受力分析的,其一是平截面假设,即结构受力后杆件的截面保持不变,其二是杆件与杆件之间的夹角不变,即结构受力后梁,柱之间或折梁之间的夹角不变。
这种假设对门式刚架而言,是符合其计算简图的,但这种假设对本文所针对的结构则不适用,也不符合实际受力的计算简图,首先人字型钢梁由于拱脚推力较大(跨度越大,推力就越大),如果拱脚不设置拉杆或柱的抗推力(侧向刚度)不足,将产生较大水平位移,势必造成钢梁屋脊处夹角的改变,即杆件与杆件之间夹角的改变,不符合计算软件的基本假设,其次由于拱脚水平位移的加大,给钢筋混凝土柱增加了附加弯矩,即存在二阶效应问题,而软件计算又未考虑二阶效应,再者由于悬索效应,屋面钢梁内力将急剧增加,柱项的剪力也急剧增加.反过来又造成更不利的情况,这些都是目前计算软件没有考虑和解决的问题,因此电算的结果将产生较大的误差,直接用电算结果进行设计显然是不合理和错误的,势必留下安全隐患,要解决这个问题,首先应解决好计算问题。
大跨度空间结构设计与分析读书报告Introduction本书名称:大跨度空间结构设计与分析出版社信息:2014年中国建筑工业出版社当前工程建设对大空间、大跨度的需求不断增加。
大跨度空间结构类型很多,国内具有代表性的有142m×212m的国家大剧院、114m×144m的国家体育场馆、跨度为122m的济南全国运动会体育馆、297.3mX332.3m的北京奥运会“鸟巢”体育馆等。
大跨度空间结构作为重要的公用建筑,该类型建筑的合理设计对国民经济的发展以及人民生命财产安全有着重要的意义。
随着大跨度空间结构的广泛应用,关于大空间结构使用的合理设计和结构可靠度分析等方面面临的问题也越来越多。
我国属于地震多发区域之一,要从根本上解决大跨度空间结构面临的抗震性能差、结构设计不合理、结构安装初始缺陷、结构体系损伤免疫力差等问题,就必须对大跨度空间结构进行科学的研究。
本书从结构分类、受力特点及建模方法入手,并从设计要点与分析方法等方面进行了探究。
大跨度空间结构设计与分析一书结合实际工程案例,总结概括了大跨度空间结构的设计要点和结构体系分析方法。
具体内容包括大跨度空间结构体系的分类、大跨度空间结构的选型和高效设计建模、主要荷载及结构体系计算、主要节点和支座设计与计算、实际大跨度工程设计流程等内容。
此外,该书还介绍了大跨度网架结构体系的结构分析,如网架结构的非线性有限元分析、各类初始性缺陷造成的整体性能影响以及大跨度网架结构体系的损伤免疫力设计和计算方法等内容。
该书的研究为空间结构设计及结构可靠度分析提供了可靠的指导。
关键字:大跨度空间结构设计;损伤免疫力设计;网格结构;有限元分析;荷载作用;Content Summary1.大跨度结构的分类、受力特点及建模(1)大跨度结构的分类本书介绍的大跨度空间结构的分类主要内容及其分类如下图1所示。
图1.大跨度空间结构分类及构成(2)大跨度结构的受力特点大跨度空间结构的受力特点不同于普通框架结构体系,其传力充分运用空间结构模型的的形态,发挥不同材料的力学性能,没有“主次”之分,主要依靠曲面进行传递。
大跨度钢结构连廊的设计要点和施工技术摘要:施工单位需要在具体技术层面加以规范,将整体滑动与吊装、无支撑等多种技术有效应用到工程领域,同时也要重点加强钢结构施工管理,规范强度参数,并优化处理预应力技术和焊接处理工艺,保证整个工程作业环境更加安全。
本文主要分析大跨度钢结构连廊的设计要点和施工技术。
关键词:大跨度;钢结构连廊;设计要点;施工技术引言钢结构连廊是一种用于建筑、桥梁等建设工程的重要结构。
随着我国城市化进程不断加快,城市基础设施的需求越来越大,人们对房屋和桥梁建设工程的要求越来越高,钢结构连廊也随之得到越来越多的应用。
钢结构连廊的设计、制作和安装施工均会影响建设项目的进度和质量。
因此在设计钢结构连廊时,需要充分考虑各方面因素,对各个参数的取值范围做出客观分析和准确计算,并结合施工现场具体情况选择合理的设计和施工方案。
1、连廊结构概述采用设缝与主楼脱开的形式,结构设计总长度66.2m,总宽度34.5m,主体结构高度13.88m,连廊中部设置了楼梯和电梯,局部凸出的楼电梯间高度为18.55m。
为满足建筑外形的特殊造型要求,结合下部道路横穿而过的实际情况,连廊沿纵向设置了2榀3跨连续折线形钢桁架和2榀单跨折线形钢桁架,与11根混凝土柱和4根箱型截面钢柱共同组成了连廊的空间结构支撑体系。
为减小温度效应对混凝土柱的影响,在所有混凝土柱顶设置了球形钢支座。
由于中部设置的楼电梯间结构上具有特殊要求,无法设置球形钢支座,故将楼电梯间周围的4根箱型截面钢柱升到钢桁架顶部,与此4根箱型柱相连的钢梁和折线形钢桁架均为刚性连接,故此形成了球形钢支座与局部刚接钢柱组合的复杂结构体系。
钢桁架体系具有自重轻、受力性能好、跨越能力强等特点,但折线形钢桁架与复杂的支座条件成为技术难点。
2、施工分析2.1施工方案通过比较多种常用的钢结构空中连廊施工方案,如上海国金中心使用的分榀桁架整体提升、高空抬吊散拼、整体钢结构提升等施工措施,结合中小型空中连廊体积与重量较小的实际情况,选择了“先在四层连廊拼装为牢固框架体系,再采用整体提升至合拢位置,随后补齐剩余钢构件”的方案,采用整体提升与高空散拼相结合的施工方法进行施工。
大跨度钢桁架连廊的结构设计与分析摘要:高层建筑能够有效提高土地利用率,为大众提供更为舒适便利的居住、商用条件。
在现阶段,为了进一步丰富高层建筑的功能,提高建筑空间利用率,大跨度钢结构连廊已经成为当下高层建筑中极其常见的结构,其作为空中连廊结构不仅能够更好实现相邻塔楼之间的联系,增加建筑的采光和空间,同时还具备极好的美观性和观赏性。
但是大跨度钢结构连廊设计难度较高,在具体设计时需要综合考虑多方面因素的影响,因此文章结合具体工程实例探讨了高层建筑大跨度钢结构连廊设计中的要点和关键,以供参考。
关键词:大跨度钢结构连廊;竖向自振频率;时程分析;峰值加速度1大跨度钢结构连廊结构的特点大跨度钢结构连廊的设计关键在于做好各组成部分之间关系的分析和连接。
尤其对于大跨度钢结构连廊这类结构,更要进行重点关注,全面考虑风载、地震、人行激励下的动力响应等的影响。
钢结构连廊两端与主体结构的连接可以采用刚接或固定铰支座、滑动铰支座连接,一般情况下宜尽量采用刚接,当连廊处在建筑底部的1/3高度范围内时(低位连接)也可采用滑动支座连接[1]。
连廊两侧塔楼宜采用双轴对称的平面形式,如果两侧塔楼不对称,在地震中将会出现复杂的X、Y、θ相互藕联的振动,扭转影响大,对抗震不利,进而会对连廊产生严重破坏甚至塌落,同时使主体结构中与连廊相连的部位结构严重破坏[2]。
为满足行人的舒适感,大跨度钢结构连廊的舒适度分析也是至关重要的。
钢结构连廊在具体设计时需要从受力条件和环境入手展开仔细的分析计算,合理进行科学连接方式的选择及采取足够的保障措施,确保连廊的安全性。
2高层建筑大跨度钢结构连廊设计中的关键点分析2.1工程概况以及相关设计参数某高层商业建筑包括两栋塔楼,两栋塔楼在7层处设置钢结构连廊,连廊的跨度、宽度和高度分别为50.4m、5.8m和4.5米,底标高为28.7m,其两端分别作者简介:何振华(1985~),男,浙江湖州人,中华人民共和国一级注册结构工程师。
结构设计知识:大跨度结构的设计与分析大跨度结构是现代建筑中十分重要的一种建筑形式,它在桥梁、体育场馆、展览馆、机场候机厅等场所中广泛应用。
大跨度结构不仅展示了建筑师的设计水平,同时也对结构设计技术提出了更高的要求。
大跨度结构的设计需要满足以下几个方面的要求:首先,需要具有足够的刚度和强度,保证结构的稳定性和安全性。
其次,要满足建筑的使用需求,如体育场馆需要能够承载大量观众。
最后,也需要满足美学要求,结构形式和建筑风格既要满足实用性,同时也要符合建筑美学的要求。
在大跨度结构设计中,常见的结构形式包括桁架结构、双曲面结构、空心结构等。
这些结构形式根据不同的建筑用途,针对不同的建筑空间进行设计。
例如,体育场馆常采用桁架结构,可以满足大跨度和大荷载的需求。
大跨度结构分析也是设计过程中十分重要的一步。
采用有限元分析等现代结构分析方法,可以精确计算大跨度结构在荷载作用下的变形和应力情况,从而确定结构强度和安全系数。
同时,在分析过程中还可以验证结构的设计方案是否符合使用要求和美学要求。
除了结构分析,大跨度结构的制造、运输和安装也是非常复杂的过程。
因此,需要充分考虑这些因素,特别是运输和安装过程的限制,才能最终实现大跨度结构的成功建造。
总的来说,大跨度结构的设计与分析是一个十分复杂的过程,需要充分考虑结构稳定性、使用需求和美学要求等多方面因素。
如何充分发挥材料的优势,在结构设计方案中采用合适的结构形式,并通过精确的分析方法计算结构的荷载和变形情况,是大跨度结构设计与分析的核心要点。
在今后的大跨度结构设计中,随着科技不断发展和对结构性能要求的提高,设计者需要不断创新,更好地利用现代结构分析和制造技术,设计出更安全、更美观的大跨度结构。
复杂体系大跨度门式刚架钢结构库房的设计与分析程 明 王元清 石永久 陈 宏张 勇(清华大学土木工程系 北京 100084)(北京交通大学土木建筑学院 100044)摘 要:以某货场库房一期工程为例,介绍了复杂体系大跨度门式刚架的结构设计。
该工程结构复杂,主要部分为2×36m 刚架,部分刚架跨度达到72m ,另局部设有承重夹层。
为使不同跨度刚架屋面变形协调,72m 跨刚架下设托梁,设计中需要考虑主刚架与托梁在荷载作用下的协同工作问题:承重夹层梁跨度近30m ,并有严格的限高要求,设计中考虑夹层梁与屋面梁之间设置腹杆,形成整体桁架受力,以满足承载力和变形的要求。
该工程具有一定的代表性,可为今后类似工程的设计提供依据。
关键词:门式刚架 大跨度 变形协调 荷载 协同工作 承重夹层 整体桁架DESIGN OF ST ORE OF LARGE 2SPAN PORTAL FRAME WITH COMPL EX SYSTEMCheng Ming Wang Yuanqing Shi Y ongjiu Chen Hong (Department of Civil Engineering ,Tsinghua University Beijing 100084)Zhang Y ong(School of Civil Engineering ,Beijing Communication University Beijing 100044)Abstract :This paper investigates a warehouse project in Beijing ,and discusses the design principle of large 2span portal frames with complex system 1The main rigid frames of this structure consists of two steel large 2span frames whose spans are both 36m ,some of the frames even have 72m long span ,and part of the structure has a sus pended mezzanine floor 1The supporting truss is applied under the 72m span frame in order to ensure the deflections between the frames of different spans 1The integral action between the frames and the supporting truss to resist load is considered in the design 1The span of the beams in mezzanine floor approximates 30m ,and the beam depth is limited strictly 1In the design s ome columns are applied between the beams of mezzanine floor and the roof rafter to form a s pace frame and provide adequate loading capacity and stiffness 1This project provides basis for the design of similar structures 1K eyw ords :portal frame large 2span compatibility of deformation load co 2working mezzanine floor integral truss1 概 述门式刚架具有自重轻、施工速度快、造低价廉等优点,现在已经大规模地应用于工业和民用建筑中。
钢结构房屋的结构力学分析钢结构房屋是近年来在建筑行业应用越来越广泛的新型建筑结构体系,其以轻质、高强度、易加工、易拼装等特点被广泛应用于多种建筑领域。
其结构稳定性与承载能力的保证是其成为高品质建筑的基础。
本文将从钢结构房屋的构件设计、荷载计算以及结构力学分析等三个方面分别进行探讨,以期为钢结构房屋的建设提供一定的参考。
一、构件设计在钢结构房屋的构件设计中,抗震性和承载力是其亟需考虑的两个因素。
抗震性:在建筑地震设计中,钢结构房屋采用的是弹性设计,主要目的是设计弹性反应谱,并对应到建筑结构中,以确保结构在地震发生时的稳定性。
在钢结构房屋的设计中应选择合适的材料与构造方案以提供足够的抗震能力。
同时,需进行精细的计算,确保结构整体采用物理模拟方式,提高结构的整体稳定性和成本效益。
承载力:在钢结构房屋的设计中,设计者需要对建筑体系进行全方位考虑,确保总体承载能力足够强。
优化构件设计方案,在大限度发挥材料性质同时对材料成本进行控制。
二、荷载计算荷载计算标准不仅影响到钢结构房屋的质量与性能,也直接影响到建筑建设的成本。
荷载计算中涉及的内容较为复杂,通常需要进行多环节的计算才能得到最终解决方案,真实准确的计算具有显著的重要性。
荷载系数的准确计算是荷载计算中的重要一步。
其中可分为如下步骤:1、荷载大小的计算:以建筑自重、人员、装修、装备等为考虑设计荷载大小。
2、荷载效应的考虑:对于荷载效应的计算,可以分为静荷和动荷量两部分进行。
静荷包括建筑自重和静态荷载。
动荷包括外部环境因素和人工激励造成的振动。
3、荷载特征的定义:其主要是对于不同的荷载特征定义其框架基本荷载,各荷载的共同特征为其在荷载方向的影响。
4、承载力分析算法的选择:其主要是通过荷载计算所得到的荷载数据,求出建筑各部位的承载力,确定该建筑结构所承受的荷载边界。
三、结构力学分析在钢结构房屋的结构力学分析中,最核心的是钢结构构件的带应力状态与动力行为的分析。
南昌文体中心大跨钢结构设计与分析3篇南昌文体中心大跨钢结构设计与分析1南昌文体中心大跨钢结构设计与分析引言:南昌市是江西省的省会城市,也是一个历史悠久的文化名城。
南昌市政府为了打造一个全新的城市文化中心,决定在市中心区域建造一个高品质的文体中心。
在大量研究调查之后,市政府决定建造一个大跨度的钢结构建筑。
为了确保该建筑可以长期稳定使用且安全可靠,对其进行了详细的设计与分析。
一、建筑的基本情况南昌文体中心建筑总面积为24,000平方米,分为两个部分:文化展示区和体育健身区。
其中,文化展示区的建筑面积为15,000平方米,主要包括音乐厅、剧院、艺术馆等建筑;体育健身区的建筑面积为9,000平方米,主要包括游泳馆、设施齐全的健身房、篮球馆、乒乓球馆等建筑。
两个部分之间的联系主要靠大型广场和缓坡地形实现。
建筑的设计方案是采用钢结构建造,由于它的高强度、可塑性、重量轻、自重小等优点,被视为是承载大跨度建筑的理想选择。
此外,钢结构具备模块化、工序规范、制造工艺可自动化等优势,能够加快施工进度,从而保证建筑的安全、实用性和经济性。
二、建筑的结构设计该建筑的大跨度钢结构共采用了七种不同类型的结构形式,每种形式针对不同的跨度和空间形态进行适配,同时结合了建筑的美学设计,使建筑更显生动、精美。
1、主梁结构主梁结构是该建筑钢结构中最重要的组成部分之一。
主梁结构被分为三个跨度:48米、72米和96米,并采用了不同的主要材料,以满足建筑的各种要求。
48米跨度的梁结构主要采用了方管,而72米和96米的梁结构则采用了钢桁架结构。
此外,为了保证该建筑的受地震力保持在安全范围内,主梁结构还配备了各类稳定装置,使得建筑受力更加均衡和稳定。
2、柱子结构该建筑的柱子结构系统采用了多孔式构造,每根柱子的截面呈T型。
柱子的路径被设计得非常优美,既保证了功能性,又符合现代建筑中的时尚审美。
该建筑的主要外立面立柱呈“8”字形,是整个建筑的亮点,也是建筑的主要设计特色之一。
大跨度钢结构定义(二)引言概述:
大跨度钢结构是指在建筑工程中,跨度较大的钢结构体系。
由于其具有强度高、刚度大、施工快速等优点,大跨度钢结构在工程中得到了广泛应用。
本文将继续介绍大跨度钢结构的定义及其相关特点。
正文内容:
1. 功能需求
- 大跨度钢结构作为建筑工程中的重要组成部分,需满足多种功能需求。
- 钢结构的承重能力、抗震能力等需要满足设计要求。
- 钢结构的防火、隔热等性能也需考虑,确保建筑的安全性。
2. 结构形式
- 大跨度钢结构的结构形式多种多样,包括梁柱体系、桁架体系、空间刚架体系等。
- 结构形式的选择应根据具体建筑需求、荷载情况和建筑风格等综合考虑。
3. 施工技术
- 大跨度钢结构的施工需要采用先进的钢结构施工技术。
- 钢柱、钢梁的制作、安装等环节需要保证施工质量和施工进度。
- 同时,对于大跨度钢结构的吊装、焊接等工艺也需要重视。
4. 材料选用
- 大跨度钢结构的材料选用需考虑结构的承载能力和耐候性。
- 常用的结构钢材料包括Q235B、Q345B等,其力学性能和防腐性需符合设计要求。
5. 工程实例
- 大跨度钢结构在实际工程中有许多成功应用的案例。
- 宜宾猛犸世界博物馆、广州塔等多个大型建筑工程均采用了大跨度钢结构。
总结:
大跨度钢结构是跨度较大的钢结构体系,它具有强度高、刚度大、施工快速等优点。
通过满足功能需求、选择适当的结构形式、施工技术和材料选用,大跨度钢结构可以在建筑工程中发挥重要作用。
实际工程中,大跨度钢结构已经得到了广泛应用,并取得了成功的实施。
现代大跨度空间钢结构施工技术的研究发布时间:2022-05-31T02:00:15.692Z 来源:《新型城镇化》2022年11期作者:韩晨云马海伟[导读] 基于此,本文对该施工技术的特点与难点展开了分析,并提出了可行性建议。
浙江中南绿建科技集团有限公司浙江杭州 310000摘要:当前我国建筑技术得到了突飞猛进的发展,建筑设计理念也迎来了不断创新,工程类型越来越多样,而且造型各异,其中大跨度空间钢结构施工技术备受关注,作用也十分显著。
基于此,本文对该施工技术的特点与难点展开了分析,并提出了可行性建议。
关键词:大跨度;空间钢结构;施工技术现代大跨度空间钢结构指的是横向跨度在30m以上的特殊结构形式的建筑物,在机场、体育馆、展览中心等建筑中得到了广泛应用,这类大型公共建筑,既要保证其美观性,又要注重功能性以及结构的稳定。
目前建筑结构有复杂化发展的趋势,也有越来越多现代化技术被广泛应用其中,为其发展带来了机遇。
1 大跨度空间钢结构的类型1.1网壳结构网状构造和网架构造有着相似之处,在设计过程中对钢管结构的位置进行了精确安排,并有着特定布局,可以支撑起建筑物屋顶。
网壳结构的两个方向上有内部压力与张力,这些力量会沿着结构中的节点进行传播,这也是结构支撑性强的原因之一。
可以将网状结构分为单层网状结构、锥形网状结构、单层简单网状结构等,在我国建筑行业中的应用非常普遍。
1.2网架结构网架结构的节点是通过固定的网格形式进行连接,优势十分突出,比如稳定性好、外形美观,而且结构可以批次生产,生产效率有所保障。
但是在施工过程中,网架结构的节点数量比较多,安装难度也会相应的增加,施工周期比较长。
1.3悬挂结构悬挂结构利用到了拉伸性能较强的材料,常见的有钢缆、绞线等,可以根据工程特点与要求灵活进行选择。
悬挂结构自身重量比较轻,横跨度大,而且有助于成本节约,多见于仓库、机场、体育馆等建筑中。
2 现代大跨度空间钢结构施工特点2.1施工材料特点材料质量是工程施工质量的决定性影响因素,目前随着我国建筑行业的不断发展,以及人们对工程项目的要求越来越高,大跨度空间钢结构的横向跨度越来越大,这也对材料质量与稳定性提出了更高要求。
基于性能的大跨度钢结构设计要点及注意事项摘要:钢结构具有塑性好、强度高、重量轻等优点,目前被广泛使用、本文主要运用文献法、调查法,从性能角度出发,研究分析大跨度钢结构的设计要点及注意事项,就如何做好大跨度钢结构设计提几点看法,以供借鉴参考。
关键词:大跨度钢结构;性能;设计要点;注意事项大跨度钢结构,指的是横向跨越60m的钢结构。
大跨度钢结构目前主要有网壳结构、网架结构、悬索结构以及薄壳结构、膜索结构这几种结构形式【1】。
与其他类型的大跨度结构相比,大跨度钢结构的强度高、刚度大、质量轻、噪声低、环境污染小且制造简单,具有更高的实用性。
目前,世界许多国家都开始大范围采用钢结构,据不完全统计,全球超高层、大跨度结构中的一半都为纯钢结构,国外的高档住宅中有60%都使用了钢结构,在我国对钢结构尤其是大跨度钢结构的应用率也在逐年提升。
【2】尽管对大跨度钢结构的使用率在逐年提高,但与之相配套的技术、产品等还有提升空间,尤其是在设计方面还需不断改善优化。
下面结合实际,对基于性能的大跨度钢结构设计及应用有关问题做具体分析。
1大跨度钢结构设计方法1.1选取计算模型在进行大跨度钢结构设计时,要有准确的计算模型,计算模型的精确度关系到最终的设计效果与质量,因此在设计时不能将计算模型随意简化,要尽量根据建筑图建立合理的计算模型,提高模型精度,以保证最终的设计质量。
在进行设计时,要注意次构件的设计合理性,次构件对整个结构也有很大影响,所以在设计次构件时必须考虑性能、安全、质量与经济,在保证结构性能的基础上尽可能节约大跨度钢结构材料,降低工程造价【3】。
1.2节点构造设计大跨度钢结构构件多,构件之间的连接比较复杂多变。
设计节点构造时,需先确定构件连接方式、构件截面尺寸、大跨度钢结构受力情况等,综合这些因素科学选择最为合适的节点构造形式。
在选择好节点构造形式后,需将相关的数据代入模型进行计算,以保证整个结构受力合理,大跨度钢结构体系安全稳定。
浅析大跨度房屋钢结构设计摘要:对于大跨度房屋钢结构的框架进行了详细的介绍,整合了多个大跨度房屋的钢结构设计经验,并对其结构设计进行了系统的分析和归纳,对大跨度房屋钢结构的设计研究有重要的意义。
关键词:大跨度房屋钢结构设计分析1、前言随着社会的发展与进步,钢结构在大跨度房屋设计中应用越来越广泛。
钢结构相较于其他的材料结构有其鲜明的优点,比如有足够高的材料强度、较好的塑性和韧性、简单的制造工艺和较短的施工周期等。
在实际的工程应用中,应该科学的对钢材进行筛选,尽可能的选择有较高强度和性价比相对高的钢材;在其结构选择上,根据其标准要求合理的选择相应的结构方案;在其连接处的设计中,尽量采用较为简单的力学传递结构,满足其应有的运动要求。
此外,在实际的钢结构设计中,还要使钢结构在实际应用过程中满足其各个参数的要求,并根据实际需要做好防火和防腐等方面的设计。
所以,应该优先选择通用性的钢结构构件,减少其制作安装的流程,提高材料的实用性。
2、大跨度房屋主要的钢结构划分根据刚性差异,大跨度房屋钢结构可以分成以下三种:刚性结构、柔性结构和杂交结构。
其中,杂交结构可以用两种方式来获得,一种是通过刚性结构和柔性结构的有机组合,另一种是利用变更传统结构的特点,这里我们更多来讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。
2.1刚性大跨度房屋结构刚性大跨度房屋的组成结构主要包括钢梁和钢相架,且它们自身的刚度决定着刚性大跨度房屋总体的机构刚度。
所谓的空间网格结构就是指结构组成是规则的空间单元,而空间结构的定义与其正好相反。
空间网格结构的形式主要有网站结构、网壳结构、组合网架结构和预应力网架结构等。
空间网格结构一般由钢杆件组成,有众多优点,比如合理的受力、简单方便的计算过程、较大的刚度、优良的抗震性能、丰富的造型、较强的适应性等。
空间结构一般由钢梁或者钢析架组成,在跨度较大的情况下还应该用预拉力索来增加结构的刚度、减少钢的用量。
除了与空间网格结构相同的优点之外,还有其它优点。
什么是大跨度钢结构(二)引言概述:在之前的文档《什么是大跨度钢结构(一)》中,我们介绍了大跨度钢结构的基本概念、特点以及应用领域。
本文将继续深入探讨大跨度钢结构的相关内容,通过分析其设计原则、材料选取、施工技术等方面,帮助读者更好地理解和应用大跨度钢结构技术。
正文内容:1. 设计原则a) 荷载分析:大跨度钢结构设计需要准确分析并考虑各种荷载情况,包括静态荷载、动态荷载、雪载、风载等。
b) 结构稳定性:钢结构的稳定性是设计的重要考虑因素,必须采取相应的措施来保证结构的稳定性,如设置合理的支撑系统、采用适当的构造形式等。
c) 防火设计:大跨度钢结构在防火设计上需要考虑火灾发生的可能性,采用适当的防火材料和装置来保护结构的完整性和稳定性。
d) 施工可行性:设计时需考虑施工工艺和条件,确保设计方案的施工可行性,并减少施工过程中的困难。
2. 材料选取a) 钢材选择:大跨度钢结构常使用的钢材包括高强度钢和碳钢,具有较高的强度和良好的可塑性。
b) 防腐蚀处理:为了延长钢结构的使用寿命,常采用热镀锌、喷涂等防腐蚀处理方式,提高结构的耐候性和防腐蚀性。
c) 断面形状:根据结构的需求和受力情况选择合适的钢材断面形状,如H型钢、管状钢等。
3. 施工技术a) 建立施工计划:大跨度钢结构施工需要提前建立详细的施工计划,确保施工进程的顺利进行,包括施工工艺、机械设备的选择等。
b) 焊接技术:大跨度钢结构的焊接工艺对结构的安全性和可靠性有重要影响,需采用合适的焊接工艺和技术规范,确保焊接质量。
c) 构件安装:在钢结构的安装过程中,要进行精确的测量和定位,保证构件的准确安装,并采取适当的固定和连接方式。
4. 应用领域a) 体育场馆:大跨度钢结构在体育场馆的应用广泛,能够满足大空间的需求,并具备足够的强度和稳定性。
b) 交通运输设施:大跨度钢结构在桥梁、隧道和地铁等交通运输设施的建设中得到广泛应用,能够提供大跨度和高强度的支撑。
大跨度钢结构设计中常见问题的研究与探讨张月强【摘要】随着我国建筑事业的发展,大跨度钢结构在我国开始大规模的建造,一方面促进了大跨度钢结构设计技术的提高,另一方面也突显出钢结构设计中的一部分常见问题.论述了大跨度钢结构设计的基本步骤,研究和探讨了设计过程的结构设计中的弹塑性分析和结构形态对极限承载力的影响,同时总结了结构细部设计中关于支座选型和节点细部对结构受力性能的影响,提出对这些常见问题设计中注意事项和改进措施.%With development of the construction industry,construction of large span steel structures in our country started extensively in our country.On the one hand,this promotes improvement of large span steel structural design,on the other hand,it also highlights some common design problems in the steel structures.This paper discusses basic steps for large span steel structural design and research.This study also discusses the design process of elastoplastic analysis in structural design and effect of structural form on ultimate bearing capacity,and summarizes frequently asked questions in the structural detail design about the selection of bearing types and the influence of the joint detail on mechanical properties of the structure.Finally,this paper presents design considerations and improvement measures to these common problems.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】7页(P16-22)【关键词】大跨度钢结构;弹塑性分析;结构形态;支座选型;节点细部【作者】张月强【作者单位】同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092【正文语种】中文0 引言随着我国经济的发展,大跨度钢结构在全国范围内大规模兴建。
大跨度房屋钢结构设计与分析
摘要:当今社会经济飞速发展,人民生活水平日益提高,世界各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。
来满足人们对生活空间的追求。
大跨度房屋钢结构设计是经济和社会发展的需要。
本文介绍了大跨度钢结构设计的现状和大跨度房屋主要的钢结构划分,分析了大跨度房屋钢结构的设计要点。
关键词:大跨度,房屋,钢结构,设计要点
引言
与其他材料的结构相比,钢结构具有材料强度高、结构重量轻;结构的塑性韧性较好;钢结构的制造简单施工周期短等优点。
我们在进行钢结构设计时,应当从工程实际出发,合理选用钢材,选择高强度、具有较好经济指标的钢材;在结构方案选择上,应尽可能采用标准化、模数化的结构布置;在连接设计中,应选用构造简单、传力直接的节点形式,并应满足构造要求;另外,在钢结构设计中,还应保证钢结构在加工、运输、安装和使用过程中的强度、刚度和稳定性要求,并应针对钢结构的实际,满足防火、防腐的要求。
宜优先选用通用的和标准化的结构和构件,减少制作、安装工作量。
一、大跨度钢结构设计的现状
与设计其他形式的钢结构一样,大跨度钢结构设计主要解决结构体系设计、构件设计及连接节点设计等方面的内容。
与其他形式钢结构不一样的是,大跨度钢结构体系几何与材料非线性影响突出,延性性能成为其体系、构件、节点的安全控制因素。
在工程实践中,设计技术人员迫切需要设计规范提供明确的大跨度钢结构计算分析理论与设计方法、与现代计算技术相应的工程实用计算软件以及明确的结构承载力与变形能力安全控制指标。
我国现行钢结构及相关设计规范( 程) 对体系、构件及连接节点等三个层次设计的现状可简单总结如下:
1、在计算理论与设计方法方面,现行钢结构及相关设计规范( 程) 对计算理论与方法的规定,相当程度是基于手算或平面简化计算技术,对于空间受力的大跨度钢结构体系缺乏适应性。
此外现行钢结构及相关设计规范( 程) 对连接设计有计算公式,对节点设计缺乏明确的计算理论和方法。
2、在计算手段方面,现代计算机应用技术已能够解决钢结构体系、构件以及节点的线性与非线性、静力与动力的计算分析,国内版SAP84、3D3S 软件及一些国外编程但已本土化的软件SAP 2000、MIDAS、ANSYS 等已为工程设计人员提供工程实际可行的计算手段。
现行钢结构及相关设计规范( 程)基于手算和平面简化计算的方法,给广大工程设计人员带来方便的同时,有时也限制了先进计算技术的推广应用。
3、在性能控制指标方面,完整的钢结构设计应包括体系、构件以及连接节点的承载力( 包括稳定承载力)、变形能力等性能控制指标。
现行钢结构及相关设计规范对钢结构安全控制的性能指标规定不全面,主要体现在以下几个方面: 结构体系设计着重于弹性变形控制,对于结构体系稳定承载力的控制,GB 50017——2003《钢结构设计规范》JGJ 99——1998《高层民用建筑钢结构技术规程》等用增大构件计算长度以增加其稳定承载力来实现,TGJ 7 ——2010《空间网格结构技术规程》仅对空间网壳结构体系的稳定承载力系数作出规定; 连接节点设计主要是基于经验和试验的指导性构造设计。
总之现行钢结构及相关设计规范( 程) 对工程设计人员来说简单实用,但对于大跨度钢结构体系和节点设计缺乏明确的工程实用的计算理论和方法,未能很好地适应现代计算技术的发展,且尚未建立系统明确、工程实用的基于力学计算的安全设计控制指标。
4、存在的问题
门式刚架轻型房屋结构用于大跨度的单层工业厂房,其优越性越来越被业主接受,跨度也越做越大,30米以上跨度已屡见不鲜。
然而由于钢材市场的价格波动,钢柱的用钢量大于钢梁的用钢梁,加上防火涂料价格的昂贵,不少业主提出采用传统的钢筋混凝土柱,H钢梁的结构形式,实际上,这已给设计人员提出了一种新的结构体系,由于目前现有的国家规范、规程没有针对这种结构进行专门的规定,譬如受力分析、变形限值等等,加上一些设计人员将其与门式刚架结构混淆,从而使设计导入误区,留下安全隐患,造成了较严重的后果,诸如钢粱挠度大大超过限值要求,甚至脱落砸伤人,因此有必要对这种结构体系有一个明确的描述,对它的受力特点有一个明确的认识,才能使设计做到合理,防患于未然。
二、大跨度房屋钢结构的设计要点
大跨度房屋主要按照荷载类型进行设计,其荷载主要分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
对于永久荷载,应采用标准值作为代表值。
对于可变荷载,应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。
对于偶然荷载,应按照建筑结构使用的特点确定其代表值。
4.1 永久荷载
对大跨度房屋结构,永久荷载主要包括屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。
屋盖结构的自重计算可采用经验公式或由计算机自动完成,在有擦体系中,还应计入擦条的自重。
屋面覆盖材料自重主要是指屋面板、屋面保温层、找坡层及防水层等的自重。
若有吊顶等装修构造或设备管道,按实际情况采用。
4.2 可变荷载
作用在大跨度房屋钢结构上的可变荷载有以下几种。
(1)屋面活荷载。
屋面均布活荷载一般按屋面的水平投影面计算。
对于大跨
度房屋钢结构,不上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用0.5kN/m2,但当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用,或在施工中采取特殊措施;上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用2.0kN/m2。
(2)雪荷载。
屋面雪荷载的大小主要与屋面的几何形状、朝向和风向等有关。
大多数情况下,屋面雪荷载小于荃本雪压。
这是因为雪可从坡度较大的曲面屋顶滑落,风可将松散的雪从平屋顶刮下,有时雪还可能被屋顶外皮的散热所融化。
然而,有时也会产生积雪,如双坡屋面的背风一侧、双跨或多跨曲面屋顶的交接处等。
此时必须考虑采用较大的雪荷载。
(3)风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍,就会在建筑物表面的法向形成压力或吸力,这些压力或吸力称为建筑物所受的风荷载。
风荷载具有静力和动力作用的双重特点,其静力部分称为平均风或稳定风,动力部分称为脉动风。
平均风对结构的作用可用静力学的方法求得;脉动风对结构的作用应采用动力学的随机振动理论求得。
(4)温度作用。
大跨度房屋钢结构在因温度变化而出现温差时,由于杆件不能自由变形,会在杆件中产生应力,即温度应力。
温差的大小与结构合拢时的温度与当地年最高或最低气温相关,在设计中应考虑。
关于温度应力的计算原则按空问结构的相关规程执行。
(5)支座位移。
大跨度房屋钢结构由于位移的不均匀沉降而引起结构杆件内附加应力。
4.3 偶然荷载
在大跨度房屋钢结构分析中,偶然荷载主要是指地震作用。
地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用,属于动力作用。
它的大小既与结构的固有振动特性有关,又与地面运动的特性有关。
地震作用与风荷载的区别在于:①地震作用完全属于动力作用,而风荷载具有静力和动力作用的双重特点。
②地震作用与建筑物的重量直接相关,重量越大,地震作用也越大;而风荷载主要与体型(或流形)和开洞情况关系较大。
③建筑物的自振周期越长,对承受地震作用越有利,而对承受风荷载却是很不利的。
地震作用包括水平地震作用和竖向地震作用两类。
一般情况下,应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用,对于8度和9度区,还应计算大跨度房屋钢结构的竖向地震的作用。
大跨度房屋钢结构的地震作用一般可采用振型分解反应谱法计算;对于某些规则的网架和网壳结构还可采用简化计算方法;对特别重要或体型特别复杂的空间结构,应采用时程分析法进行补充计算。
结束语
钢结构虽然相对简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献:
[1]同济大学,西安建筑科技大学,东南大学,重庆建筑大学.房屋建筑学(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
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[3]钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.。