钢结构设计简单步骤设计思路

钢结构设计简步设计的思考作者：未知时间： 2007-11-241333635353535252525252525252525252525252525252525252525252525252525252525252525252525352525352525352525252535252535252525352525352535253525352525253525352525352(一)判断结构是否适合钢结构；钢结构通常要求高层、大跨度、体型复杂、负荷和起重机重量大、振动大、高温现场、密封性高、能活动或能频繁分解的结构。 直观地说，大楼、体育馆、歌剧院、桥梁、电视塔、仓库、工厂、住宅、临时建筑等。 这与钢结构本身的特点是一致的。(二)结构选型和结构配置；在这里我简单介绍一下。 如需详细资讯，请参阅相关的专业文件。 结构选型有着广泛的关系，结构选型和配置应在经验丰富的工程师指导下进行。钢结构设计全过程中应强调的是“概念设计”，在结构选型和配置阶段尤为重要。 未规定正确合理分析和规范的问题，可以根据总体结构体系与体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验得出的设计思想，从总体角度来确定控制结构的布局和细节措施。 运用概念设计，能够快速、有效地进行想法、比较、选择。 所得结构方案往往计算简单，概念清晰，定性准确，可避免结构分析阶段不必要的复杂计算。 同时，它也是判断计算机输入是否分析输出数据的可靠性的主要依据。林同炎教授介绍了结构概念和体系条用整体概念规划结构方案的方法，以及简化结构整体体系与个体体系之间的相互力学关系和近似设计方法。 20钢结构通常有框架、平面(木排)框架、网架(壳)、索膜、轻钢、桅杆等结构形式。其理论和技术几乎是成熟的。 有些难题尚未解决或无简单实用的设计方法，如网壳稳定等。在选择结构时，必须考虑这些差异。 在轻钢工业现场，当有较大的悬挂载荷或移动载荷时，可以考虑放弃门形刚架而采用网架。 在基本雪压较大的地区，屋顶曲线必须有利于积雪的滑落(切线50度的内需考虑到积雪)。 例如，亚东水泥厂石灰石仓库采用三心圆网壳。 总雪荷载释放了将近一半。 降雨量多的地区经常考虑。 在允许建筑物的情况下，在框架上设置支撑比简单节点所连接的框架更经济。 在屋顶复盖面较宽的建筑物中，拉伸构件可以选择主要的悬索或索膜结构系统。 高层钢结构设计多采用钢结构混凝土组合结构，在地震烈度高或不规则的高层楼层，不宜选择经济不利的抗震核心筒和外框形状。 应选择周边巨大的SRC柱，核心是支撑框架的结构体系。 我国半数以上的这种高层是前者。 不利于抗震。 19结构布局应根据系统特征、载荷分布情况和性质等进行综合考虑。 一般来说刚性必须是均匀的。 力学模型很清楚。 尽可能限制大载荷或移动载荷的影响范围，以最直接的线路传递到基础。 柱间反侧支撑的分布必须是均匀的。 其形心应尽量靠近横力(风震)作用线。 否则，就要考虑到结构的扭曲。 结构的另一侧需要多道防线。 例如，在支撑框架结构的情况下，柱子可以单独承受至少四分之一的总水平力。框架结构的地板平面子梁布局可以调整载荷传递方向以满足不同的要求。 通常在较短的方向上放置子梁以减小截面，但主梁截面可能会变大，楼层高度可能会减小，顶侧柱也可能无法承受。 在这种情况下，如果将子束支撑在短主束上，则子束可以保护主束和柱子。(3)估计截面结构配置结束后，有必要对构件的截面进行初步估算。 主要是梁柱和支撑等截面形状和尺寸的假设。钢梁可以选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。 根据载荷和支撑台的情况，其截面高度通常在跨距的1/201/50之间选择。 凸缘宽度由梁间侧向支撑的节距决定时，避免钢梁整体稳定复杂计算的方法很受欢迎。 截面高度和凸缘宽度确定后，其板材厚度可在规范中局部稳定的结构规定下估算。柱子的断面用长细比估算。 通常是50150，简单的选择值接近100。 根据轴心受压、双向压曲或单向压曲的不同，可选择钢管或h型钢截面等。初学者应注意，根据结构的不同，规格中截面的结构要求有很大差异。 钢结构特有的构成要素板材局部稳定问题。 普通钢规格和轻钢规格中的限制值有很大差异。另外，构件截面形式的选择没有一定的要求，结构工程师应根据构件力的状况，合理选择安全、经济、美观的截面。(4)结构分析现在钢结构的实际设计中，结构分析通常是线弹性分析，在条件允许时考虑p-、p-。最近的有限元软件能部分考虑几何非线性和钢材的弹塑性能力。 这为更精确的分析结构提供了条件。 并非所有的结构都需要软件典型的结构可以查阅力学手册之类的参考书直接得到内力和变形。简单的结构通过手工计算进行分析。复杂的结构需要对执行程序进行建模并进行详细的结构分析。(五)工程判定为了正确使用结构软件，对其输出结果的工序判定 .例如，评价各方向周期、总剪切力、变形特性等. 工程判定选择是修改模型再分析还是修改计算结果。不同的软件适用条件不同。 初学者必须充分理解。 此外，工程设计中的计算与精密力学计算本身有距离，为了得到实用的设计方法，有时会假定误差较大，但对于该误差，采用“应用条件、概念及结构”的方式来保证结构的安全。 钢结构设计中“适用条件、概念及结构”比定量计算更为重要。工程师们不能过度信任和依赖结构软件。 美国一位学者警告说“滥用电脑引起构造破坏，造成灾害是时间问题。”重视概念设计和工程判定是避免这种工程灾害的方法。(6)部件设计构件的设计首先是材料的选择。 经常使用Q235 (类似A3 )和Q345 (类似16Mn )。 通常，主结构使用单一钢种便于工程管理。 经济上，不同强度钢材的组合截面也可选择。 在强度发挥控制作用情况下，可以选择Q345；在稳定控制的情况下，优选使用Q235 .在构件设计中，现行规范采用弹塑性方法管理截面。 这与结构内力计算的弹性方法不一致。目前的结构软件都提供了断面管理的后处理功能。 随着编程技术的进步，一些软件可以从给定的截面库中进一步选择管理时不熟悉的要素。 自动重新分析管理，直到sap2000等通过。 这是常见的截面优化设计功能之一。 我减少了结构师的工作量。 但初学钢至少要注意两点1 .软件在管理构件(主要是柱子)的断面时，计算长度系数的检定可能不符合规范的规定。 目前所有进程都不能完全解决这个问题。 因此，特别是对于节点的连接状况复杂或断面变化的部件，必须由成员逐一检查。2 .当不满足上述第(三)条推定的截面时，加大截面应分为两种情况进行处理。(1)不满足强度，通常增加构成截面的板材的厚度。 其中，弯曲阻力不满足加厚翼缘厚度，剪切阻力不满足加厚腹板厚度。(2)变形超限时，通常不加厚板材的厚度，不考虑加大截面高度，是不经济的。使用软件的上述自动放大剖面的最佳设计功能，难以考虑上述强度和刚性的区别，实际上往往不合适。(7)节点设计连接节点的设计是钢结构设计的重要内容之一。 在结构分析前，应该充分考虑和确定节点的形状。 在许多情况下，最终设计的节点可能与结构分析模型中使用的形状不完全匹配。 这是必须避免的。 由于传递力的特性，节点刚接合，刚与铰链半接合。 初学者应该选择简单定量分析的前两个。 常用参考书2中有丰富的推荐节点方法和公式。连接差