论钢结构建筑物的选材与设计

最新精品粉丝文学专业论文钢结构建筑选型设计探讨钢结构建筑选型设计探讨摘要：钢结构相对于钢筋混凝土结构在实际超高层建筑中的比重越来越大，柱所占建筑面积比例越来越高，超高层建筑中钢筋混凝土的优越性受到了极大的质疑。随着现代钢结构材料和建筑的不断诞生，钢铁的强度越来越高，成为建筑选型的大话题，超高层建筑采用部分钢结构或全部钢铁的理论研究和设计建设并行进行。本文论述钢铁材料选择和钢结构设计问题，不足之处要进一步提高。关键字：钢筋；设计钢结构；变形abstract : The steel structure is relative to The reinforced concrete structure comparison，according to the actual，in a High-rise buuuild theoretical study and design of the part of the steel structure or steel structure in the high-rise building construction being synchronized forwards keywords : reinforced设计Steel structureDeformation重图分类编号：TU392.2文档标识代码：a文档编号：2095-2104(2012)一、钢结构的钢铁特性研究1.钢材变形和校正钢结构材料或零部件可能由于外力或内部应力而引起拉伸、压缩、弯曲、扭曲或其他复杂变形。校准工作的对象就是钢材的变形品。因此，可以确定变形及其原因，采取合理的校正方法。(1)钢铁原料变形钢铁原料变形是由于钢铁内部残余应力和储存、运输、交货等使用不当造成的。原料残余应力引起的变形发生在钢铁厂轧制钢的过程中。以热轧或冷轧方式沿钢长度轧制时，由于轧辊弯曲、间隙不匹配等原因，钢在宽度方向不均匀压缩，钢内部的残余应力可能导致变形。钢铁储存不当，产生变形，原料大部分长、大、量大，堆积时钢的自重会导致钢的弯曲、扭曲等。尤其是长期堆积，地基不均匀，钢下垫平整，钢会发生塑性变形。不能长期堆在露天里矫正腐蚀严重的钢材。不适当的运输、不适当的运输和变形、不适当的运输或运输中的钢铁布置或提升点、返工设备选择不一致变形。(2)成型后变形钢在成型加工过程中，如果工艺或操作方法等选择不正确，模具很容易变形。主要有剪切变形，尤其是切割细钢板通常会导致斜剪切剪切变形，例如钢板弯曲或翘曲。圆盘剪剪切会导致复杂的变形，例如钢板扭曲。此外，冲孔模具(例如设计不当)可以在冲孔后使钢变形。气体切割变形，目前我国的大部分钢铁气体切割，在氧气-乙炔、煤气切割过程中，钢被氧和乙炔气体制成的混合预热火焰高温预热后，立即通过高纯度氧气流喷射，燃烧钢铁，产生大量化学热，产生液体渣和少量熔化的铁，通过高速氧气流形成切口。由于金属的热膨胀和收缩特性，在切口的侧面进行外部切割，冷却后由于内部应力，切口边缘向内燃烧，因此气体切割后逐渐冷却；这种情况在切割小钢板时变形特别严重。弯曲加工后变形，将钢折弯到特定几何形状时，通常使用冷加工或热加工方法，对钢材施加外力，产生永久变形。冷加工时，如果外力太大或太小，以致于热处理时钢内部的热应力不满足几何图元所需的范围(例如所需弧度或角度)，则变形太大或太小，导致钢弯曲加工后的变形。(3)焊接变形钢焊接是焊接通过的电弧或火焰热源高温移动的不均匀加热过程。焊接时，钢受热会部分膨胀，如果不受到周围的热量，则在室温下不会膨胀，因此相当于刚性固定，热部分膨胀被切断，从而产生压缩塑性变形，冷却后焊接及其附近，钢材会因收缩而在焊接零件上发生应力变形。焊接变形可由于焊接连接点形状、材料厚度、焊接长度、构件形状、焊接位置、焊接时电流大小、焊接焊接顺序等原因，产生多种形状的变形，焊接变形一般可分为：整体变形和局部变形。焊缝和焊缝附近的钢收缩主要在纵向和横向收缩中工作，因此形成了焊接件的压缩、弯曲、圆角变形等多种形式。2.钢的变形校正校准的主要形式是拉直、校准和定型拉直。矫正是钢的塑性、热膨胀和冷收缩的特性，由于外力或内部应力，钢变形，消除了钢的弯曲、扭曲和凹凸缺陷。校准根据加工工艺分为原材料修正、成型修正、焊后修正等。(1)火焰校正钢的火焰修正利用火焰局部加热钢，加热处理的金属受到膨胀的干扰，产生压缩塑性变形，冷却长金属纤维，然后减少完成。影响火焰校正效果的因素有火焰加热位置、加热形式和加热热等三个。火焰加热的位置必须在金属纤维的长部分选择。加热形式有三种类型：点形状加热、线性加热和三角形加热。用火焰热加热会改变矫正变形的能力。软钢和普通低合金钢部件在用火焰校准时经常使用600 800C的加热温度。(2)机器校准钢的机械校准在专用矫直机上进行。机械校准的本质是使弯曲的钢通过外力产生太多的塑性变形，达到笔直的目的。大力量、小劳动强度、高效率是优点。钢材的机械校准包括拉伸机械校准、压力机校准、多辊矫直机校准等。(3)手动校准手动校准是使用锤子或小型工具进行校准的方法，操作简单、灵活，但校准力小的只适合校准尺寸小的钢，在校准设备不足或不方便的时候也使用。第二，如何判断构件是否适合钢结构1.判断元件钢结构通过钢、型钢合并作为梁、柱、桁架等基本构件运到现场，然后通过安装与整体结构连接。钢结构通常具有框架、平面(木排)框架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构样式。连接性在钢结构工程中占据重要位置，无论是工厂加工还是现场安装，都可能发生连接问题。钢结构的连接通常有焊接、螺栓连接和铆钉连接。前两个用途是广泛的铆钉连接有色孔，目前很少使用，但由于韧性和塑性好，导电能力可靠，因此在某些重型或动力载荷的结构中仍有采用。2结构选择和结构设计(1)选择机构结构选择，必须考虑他们的其他特性。在轻钢工业工厂中，如果悬挂荷载或移动荷载较大，可以考虑丢弃门户框架，使用网架。在基本积雪较多的地区，屋顶曲线应该有利于雪的滑动。结构的布局应根据系统特性、载荷分布情况和特性等进行综合考虑。一般来说，刚度要均匀。机器模型清晰。最大限度地限制最大负荷或移动负荷的影响范围，以便从最直接的回路传递。支柱之间横向支撑的分布必须均匀。其中心应尽量接近侧向力(风振)的工作线。否则，必须考虑结构的扭转，结构的抗侧必须有多条防线。例如，如果有支撑框架结构，柱必须具有楼层平面副梁的布局，该支撑梁可以单独支撑至少1/4的整个水平受力框架结构，在某些情况下，可以调整荷载传递方向以满足其他要求。通常沿短方向放置轮廓，但是这可能会增大主梁截面，减小地板头，并导致顶部边缘支柱不足。在这种情况下，如果辅助梁支持短主梁，则可以保留主梁和柱。(2)结构设计在结构选择和放置阶段，特别重要的“概念设计”在整个钢结构设计中必须强调。准确合理分析困难或规范未规定的几个问题可以根据整个结构系统和子系统之间的机械关系、破坏机制、地震破坏、实验现象和工程经验得出的设计思路，全面确定控制结构的布局和详细措施。概念设计可以帮助您快速有效地进行构思、比较和选择。结果结构方案很容易计算，概念明确，质量高，在结构解释阶段避免了不必要的繁琐运算。也是判断计算机内力分析输出数据可靠性的主要依据。三、预测截面和组件相关设计1.估计截面结构放置结束后，必须预先估算元件剖面。主要是梁-柱和支撑等横截面形状和大小的假设。钢梁可以选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据负载和支撑，通常在跨距的1/20到1/50之间选取剖面高度。凸缘宽度根据梁之间的侧支撑间距确定为l/b极限，可以避免钢梁整体稳定性的复杂计算，因此很受欢迎。确定截面高度和凸缘宽度后，可以根据规范的局部稳定施工规定估计相应的板厚度。柱截面按宽高比推断。通常为50150，简单选择值位于100附近。根据轴向压缩、双向弯曲或单向弯曲，您可以选择钢管或h型钢剖面等。此外，构件截面形式的选择没有固定要求，结构工程师必须根据构件的力量合理选择安全、经济、美丽的截面。2.元件设计元件的设计首先是材料的选取，更多的是Q235(类似于A3)和Q345(类似于16Mn)。一般来说，主结构采用单钢，便于工程管理。经济上也可以选择强度钢铁的复合截面。强度控制后，Q345中选择所需的构件。稳定控制时必须使用Q235，目前规格使用弹塑性方法检查截面。这与结构内力计算的弹性方法不一致。提供剖面检查后处理功能的目前结构软体。随着程序技术的发展，一些软件可以在给定的剖面存储中选择一个较大的级别，这些级别在检查时没有通过的组件。然后自动再次分析，直到通过SAP2000等验算为止。这通常被称为截面优化设计功能之一。大大减少了救援人员的工作量。3.节点设计连接节点的设计是钢结构设计的重要内容之一。在结构分析之前，必须充分考虑和确定节点形式。经常出现的情况之一是应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的形状不完全匹配。根据力传递特性，节点分割、关节和半刚体连接。初学者应选择可以进行简单定量分析的前两个。常用参考书中有丰富的推荐节点方法和计算公式。连接的差异对结构有很大的影响。例如，某些接合的节点可能会产生较大的旋转，弯矩没有问题，但不遵循结构分析的假设。因此，特定设计需要考虑多种节点方法：(1)焊接：由焊接部接收材料，对操作影响很大，施工后需要进行严重的质量检查。钢结构焊接质量检查分为三个阶段，检查项目包括外观检查、超声波探伤和x射线探伤等。所有焊接都必须执行外观检查，以检查几何尺寸和外观缺陷。熔接感觉必须达到外观均匀、成型良好、焊道与焊道、焊道与基本金属之间的转换更平滑、焊渣和飞溅基本消除干净。焊接表面必须没有裂纹、焊枪和其他缺陷。主焊缝和次焊缝必须没有表面气孔、矿渣、弧英尺裂纹、弧磨损和其他缺陷。主焊缝不能有咬边、未焊整体、根部收缩等缺陷。(2)钢结构连接紧固件用螺栓连接：螺栓，通常用于构件之间的连接、固定、定位等。钢结构的连接螺栓通常分为普通螺栓和高强度螺栓。在不施加固定力的情况下，普通螺栓或高强度螺栓是普通螺栓连接。对高强度螺栓和螺栓(称为高强度螺栓联接)应用拧紧力(3)连接板：是在梁腹板厚度上添加4mm的简单方法。然后检查净截面剪切等。(4)梁腹板3360需要检查螺栓中腹板的净截面剪切。压力高强度螺栓连接还需要检查孔壁的局部压力。节点设计需要考虑安装螺栓、现场焊接等施工空间和零件吊装顺序等。组件不送到现场安装是初级犯的错误。此外，还必须使工作人员易于进行现场定位和临时固定。节点设计还必须考虑制造厂的工艺水平。四、钢结构设计图纸的编制设计图主要包括设计图和施工详图两种，为制造厂制作施工详图提供了基础。设计图纸中的设计标准、载荷数据(包括地震活动)、技术数据、材料选择和材料要求、设计要求(包括制造和安装、焊接质量检查等级、涂层和运输等)、结构布局、构件截面选择、结构的主要节点配置等，必须准确地表达，以帮助顺利准备施工详图，准确地反映设计意图。主要资料必须以列表形式显示。加工图或放样图等建筑