鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路一是判斷結(jié)構(gòu)是否適合鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、復(fù)雜的車(chē)身、載荷或起重機(jī)重量大、振動(dòng)大、活動(dòng)或經(jīng)常裝配的結(jié)構(gòu)。直觀(guān)的說(shuō)法：建筑物、體育館、歌劇院、橋、電視塔、雕塑、倉(cāng)庫(kù)、工廠(chǎng)、住宅、山地建筑、臨時(shí)建筑等。這符合鋼結(jié)構(gòu)本身的特性。二、結(jié)構(gòu)選擇和結(jié)構(gòu)布局結(jié)構(gòu)選擇和放置涉及廣泛，是必須在熟練工程師的指導(dǎo)下完成的結(jié)構(gòu)的定性特性。簡(jiǎn)要介紹，詳情請(qǐng)參閱相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過(guò)程中，必須強(qiáng)調(diào)“概念設(shè)計(jì)”，在結(jié)構(gòu)選擇和布置階段尤為重要。準(zhǔn)確合理分析困難或規(guī)范未規(guī)定的幾個(gè)問(wèn)題可以根據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間的機(jī)械關(guān)系、破壞機(jī)制、地震破壞、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)得出的設(shè)計(jì)思路，全面確定控制結(jié)構(gòu)的布局和詳細(xì)配置措施。早期快速高效地進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇的結(jié)果結(jié)構(gòu)程序往往易于手動(dòng)計(jì)算、明確的機(jī)械行為、定性準(zhǔn)確性，并避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠性的主要依據(jù)。林東炎教授在名為結(jié)構(gòu)概念和體系的書(shū)中用整體概念規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，同時(shí)介紹了整體體系和個(gè)別分界線(xiàn)之間的相互力學(xué)關(guān)系，簡(jiǎn)化了近似的設(shè)計(jì)方法。鋼結(jié)構(gòu)通常具有以下結(jié)構(gòu)形式：框架、平面桁架、網(wǎng)格(殼)、牛膜、輕鋼、塔架。其理論和技術(shù)大部分是成熟的。一些難題沒(méi)有解決，或沒(méi)有網(wǎng)狀殼體穩(wěn)定等簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)選擇，必須考慮其他結(jié)構(gòu)形式的特性。在工業(yè)工廠(chǎng)中，如果有大型懸掛載荷或大型移動(dòng)載荷，可以丟棄門(mén)戶(hù)框架，使用柵格。兒童水泥廠(chǎng)石灰石倉(cāng)庫(kù)，主要是在積雪較深的地區(qū)，例如三個(gè)圓形芒目、總雪荷載和斜坡屋頂之間近一半處釋放的傾斜屋頂，屋頂曲線(xiàn)應(yīng)該有助于雪的滑動(dòng)。雨量多的地區(qū)也是類(lèi)似的考慮因素。如果建筑允許，在框架中放置支撐比在剛連接的框架中放置簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)更經(jīng)濟(jì)。如果屋頂被較大的建筑復(fù)蓋，則可以選擇懸索或索膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是將構(gòu)件拉出來(lái)的。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，對(duì)于地震強(qiáng)度高或非常不規(guī)則的高層建筑，不能簡(jiǎn)單地選擇不利于經(jīng)濟(jì)的抗震核心筒加框架形式。必須選擇周?chē)木薮骃RC柱，核心是支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)這種高層的一半以上是前者，對(duì)地震不利。結(jié)構(gòu)的放置應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)特性、載荷分布情況和特性等進(jìn)行綜合考慮。剛度通常是均勻的。機(jī)器模型很明確。最大限度地限制最大載荷或移動(dòng)載荷的影響范圍，使其作為最直接的回路傳遞到基礎(chǔ)上。支柱之間的橫向支撐分布應(yīng)均勻，其中心應(yīng)盡可能靠近側(cè)向力(風(fēng)、地震)的工作線(xiàn)。否則，必須考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的橫向阻力必須具有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱必須能夠單獨(dú)支撐至少四分之一的整體水平力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)平面輔助梁的布局，在某些情況下，可以調(diào)整荷載傳遞方向以滿(mǎn)足其他要求。通常沿短方向放置輪廓，但是這可能會(huì)增大主梁截面，減小地板頭，并導(dǎo)致頂部邊緣支柱不足。在這種情況下，如果輔助梁支持短主梁，則可以保留主梁和柱。三、預(yù)期剖面結(jié)構(gòu)放置結(jié)束后，必須預(yù)先估算元件剖面。主要是梁-柱和支撐等橫截面形狀和大小的假設(shè)。鋼梁可以選擇槽鋼、軋制或焊接h型鋼截面等。根據(jù)負(fù)載和支撐，通常在跨距的1/20到1/50之間選取剖面高度。凸緣寬度根據(jù)梁之間的側(cè)支撐間距確定為l/b極限，可以避免鋼梁整體穩(wěn)定性的復(fù)雜計(jì)算，因此很受歡迎。確定剖面高度和凸緣寬度后，可以根據(jù)指定中局部穩(wěn)定的施工規(guī)定估計(jì)相應(yīng)的板厚度。柱截面估計(jì)為長(zhǎng)線(xiàn)比，通常為50150，簡(jiǎn)單的選擇值在80附近。根據(jù)軸向壓縮、雙向彎曲或單向彎曲，您可以選擇鋼管或h型鋼剖面等。不同結(jié)構(gòu)的截面施工要求有很大的差異，如鋼板零件的局部穩(wěn)定性問(wèn)題，根據(jù)規(guī)格，鋼鐵規(guī)格和輕鋼規(guī)格的局限性有很大的差異。此外，構(gòu)件剖面形式的選擇沒(méi)有固定要求，結(jié)構(gòu)工程師必須根據(jù)構(gòu)件的力量合理選擇安全、經(jīng)濟(jì)、美麗的剖面。四、結(jié)構(gòu)分析在當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常是具有考慮p-、p-的條件的線(xiàn)彈性分析。一些最新的有限元軟件可以部分考慮幾何非線(xiàn)性和鋼的彈塑性特性，從而為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并非所有結(jié)構(gòu)都需要軟件。典型的結(jié)構(gòu)可以直接在力學(xué)手冊(cè)等工具書(shū)上得到內(nèi)力和變形。通過(guò)手動(dòng)計(jì)算分析了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。要對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)建模，必須對(duì)執(zhí)行程序建模，并進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。五、工程判斷要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還必須對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行“工程決策”。例如，評(píng)估每個(gè)方向循環(huán)、總剪切、變形特性等。根據(jù)項(xiàng)目決定，選擇是修改模型災(zāi)害石還是修改計(jì)算結(jié)果。每個(gè)軟件的適用條件都不同，初學(xué)者應(yīng)該充分理解。此外，工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確力學(xué)計(jì)算本身往往有一定的距離，有時(shí)為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，將誤差作為較大的假設(shè)，但對(duì)于這個(gè)錯(cuò)誤，通過(guò)“應(yīng)用條件、概念和構(gòu)造”來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，“應(yīng)用條件、概念和施工”比定量計(jì)算更重要。工程師過(guò)度信任和依賴(lài)結(jié)構(gòu)軟件會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)災(zāi)難，重視概念設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)工程判斷和施工措施，就可以避免這種災(zāi)難。六、元件設(shè)計(jì)元件設(shè)計(jì)首先是材料的選取，更多地使用Q235和Q345。控制強(qiáng)度時(shí)，如果Q345、穩(wěn)定控制可用，則應(yīng)使用Q235。通常，主結(jié)構(gòu)采用單鋼，便于工程管理，經(jīng)濟(jì)考慮，強(qiáng)度鋼(法蘭Q345、腹板Q235)不同的焊接部件截面可以選擇。焊接結(jié)構(gòu)還必須選擇Q235B或Q345B。提供剖面檢查后處理功能的目前結(jié)構(gòu)軟體。某些軟件可以在指定的剖面庫(kù)中進(jìn)一步提高自動(dòng)重新檢查級(jí)別(例如SAP2000)，以通過(guò)未通過(guò)的構(gòu)件。這通常是截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一，可以減少大量工作量。但是，我們至少要注意兩點(diǎn)。1、在軟件中，對(duì)構(gòu)件(主要是柱)執(zhí)行截面檢查時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的確定有時(shí)不符合規(guī)格。目前，所有程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。特別是對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜或截面發(fā)生變化的零部件，必須逐個(gè)進(jìn)行檢查。2，如果上述(3)組中未滿(mǎn)足預(yù)期的截面，則截面放大應(yīng)分為兩種情況。(1)強(qiáng)度不令人滿(mǎn)意，通常增加構(gòu)成截面的板厚度。其中彎曲阻力不適合增加凸緣厚度，剪切阻力不適合增加腹板厚度。(2)變形超限，一般不應(yīng)增加板厚，應(yīng)提高截面高度。否則很不經(jīng)濟(jì)。使用上述自動(dòng)剖面放大優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，很難考慮上述強(qiáng)度和剛度的區(qū)分。實(shí)際上，除了在網(wǎng)格設(shè)計(jì)中常用的情況外，其他結(jié)構(gòu)形式通常不適合。7、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析之前，必須充分考慮和確定節(jié)點(diǎn)形式。有時(shí)，最終設(shè)計(jì)中的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全匹配，如果不能確定這種不匹配導(dǎo)致的偏差在工程許可范圍(5%)內(nèi)，則應(yīng)避免這種情況。根據(jù)傳力特性，節(jié)點(diǎn)分割、關(guān)節(jié)和半剛體連接，初學(xué)者應(yīng)選擇可進(jìn)行簡(jiǎn)單定量分析的前兩個(gè)。常用參考書(shū)2有豐富的推薦節(jié)點(diǎn)做法和計(jì)算公式。連接的差異對(duì)結(jié)構(gòu)有很大的影響。例如，某些接合節(jié)點(diǎn)在彎矩方面沒(méi)有問(wèn)題，但具有較大的旋轉(zhuǎn)，如果不遵循結(jié)構(gòu)分析的假設(shè)，則實(shí)際工程變形可能會(huì)大于計(jì)算的資料。連接節(jié)點(diǎn)有兩種常用方法：強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際力設(shè)計(jì)，包括初學(xué)者可以安全地選擇電子。設(shè)計(jì)指南2可讓設(shè)計(jì)者輕松查看熔接和螺栓連接的表格，還可以使用結(jié)構(gòu)軟體的后處理部分自動(dòng)完成。具體設(shè)計(jì)主要包括：1，焊縫：焊接焊縫的尺寸和形式等有強(qiáng)制規(guī)定，必須嚴(yán)格遵守。電極必須與E43對(duì)應(yīng)于Q235、E50對(duì)應(yīng)于Q345的連接金屬材料一起選擇。連接Q235和Q345時(shí)，應(yīng)選擇低強(qiáng)度E43，而不是E50。在焊接設(shè)計(jì)中，不能隨機(jī)增加焊接。熔接的重心必須與接合元件的重心盡可能接近，其他詳細(xì)資料請(qǐng)參閱熔接規(guī)劃的規(guī)格。2、螺栓連接：鉚接形式，在建設(shè)項(xiàng)目中很少使用。普通螺栓的剪切性能不好，可以用于二級(jí)結(jié)構(gòu)部分。高強(qiáng)度螺栓，使用越來(lái)越廣泛。通常，8.8s和10.9s兩種強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)力特性分為壓力型和摩擦型，兩種計(jì)算方法不同。高強(qiáng)度螺栓最低規(guī)格M12通常使用M16到M30，大規(guī)格螺栓的性能不穩(wěn)定，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。自攻螺釘用于板與薄壁鋼之間的二次連接。低層墻板式住宅也經(jīng)常用于主結(jié)構(gòu)的連接，在自我攻擊過(guò)程中很難解決防腐損傷問(wèn)題。3、連接板：在花鍵減弱中，應(yīng)檢查凈截面剪切等，連接板厚度在梁腹板厚度加4mm后，無(wú)需檢查除短梁或大集中載荷的梁以外的剪切。4、梁腹板：必須檢查螺栓中腹板的凈截面剪切，壓力型高強(qiáng)度螺栓連接還必須檢查孔壁的局部壓力。5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等施工空間和零件吊裝順序等。組件不送到現(xiàn)場(chǎng)安裝是初級(jí)犯的錯(cuò)誤。此外，還必須使工作人員易于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位和臨時(shí)固定。6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還需要考慮制造廠(chǎng)的工藝水平。例如，要完成鋼管連接節(jié)點(diǎn)的交叉線(xiàn)切割，您可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備。八、準(zhǔn)備圖面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打印是設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖和施工詳圖的兩個(gè)階段，通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖創(chuàng)建，而設(shè)計(jì)單位則改為創(chuàng)建。最近，由于鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的增加和設(shè)計(jì)研究所鋼結(jié)構(gòu)工程師不足的矛盾，具有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與制作設(shè)計(jì)圖的情況也很常見(jiàn)。1、設(shè)計(jì)圖：為制造廠(chǎng)制作工程細(xì)節(jié)提供依據(jù)，深度和內(nèi)容完整，但不要重復(fù)。在設(shè)計(jì)圖中，必須明確顯示設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、載荷數(shù)據(jù)(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選擇和材料要求、設(shè)計(jì)要求(制造和安裝、焊接質(zhì)量檢查的等級(jí)、涂層和運(yùn)輸?shù)?、結(jié)