钢筋结构的优化设计

1、 钢结构优化设计随着我国经济的快速增长，越来越多的钢结构用于民用和工业建筑。与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有重量轻、强度高的特点，其强度重量比指标是钢筋混凝土结构的5倍以上，可显着降低基础造价并显着减轻结构重量25%以上。由于钢材重量轻、强度高，其梁柱截面尺寸较小，可节省使用面积；钢结构工业化程度高，构件在工厂加工，现场安装。总则施工速度比钢筋混凝土结构快1.5倍左右。为整个项目的安全生产争取了很多宝贵的时间。同时钢结构柱网的尺寸可以比混凝土结构的大，使用方便。由于钢结构的上述优点，钢框架结构被广泛应用于主厂房和准厂房。一、钢架结构布置一、布局原则：平面和竖向不平整度的要求与钢筋混凝土结构相同

2、。抗震设计必须遵循“强节点、弱构件、强柱、弱梁、强焊缝、弱钢”的原则。对于框架，节点的承载力应高于构件的承载力是保证构件完整性的必要条件，但节点不能太强，梁柱节点域的板地震时应内容产生一定量的剪切屈服。 “强柱弱梁”的原理与钢筋混凝土结构相同，有利于提高框架的抗倒塌能力；因为构件焊缝的延展性总则低于被连接构件的钢材的延展性，所以要求焊缝的承载能力要高于被连接钢板的承载能力，所以构件的屈服截面可以避开焊缝而位于钢板内，从而提高构件和整个结构的延展性，以及螺栓连接的延展性。性能优于焊接接头，重要构件和节点应采用高强度螺栓连接。2、柱梁布置；钢架柱常用的截面形式有箱形、H形、十字形。箱形截面具有较强

3、的弯曲载荷，截面性能不分强轴和弱轴。截面尺寸可根据刚度和强度两方面的要求确定，经济合理。缺点是需要组装焊接，焊接工艺要求高。处理能力大；轧制宽法兰H型钢的优点是加工和杆连接容易，但有强轴和弱轴之分。层高高时，弱轴长细比不易满足；十字形截面钢柱两侧刚度较大，能很好地承受柱侧钢梁的弯矩。截面钢柱两侧刚度一致，长细比容易满足，梁柱接头也便于制造。鉴于主厂房内大型设备较多，楼面荷载很重，有时层高大跨度高，使钢柱两侧弯矩大，轴向力钢柱本身的体积也很大。截面钢柱更合适。工字型截面梁的经济跨度为6-12m，工字梁总则用于框架梁和次梁。次梁是钢结构中数量最多的构件，在结构用钢中占很大比例。布置次梁时，应有利于

4、荷载的均匀分布和清晰的传力路径。钢次梁总则应采用铰链与主梁连接。连续组合梁虽然可以降低梁的跨中弯矩和挠度，但与主梁的抗弯接头应用螺栓或设置在钢梁的上下翼缘上。钢盖板法连接时会增加焊接工作量，在实际工程中很少使用。次梁间距总则为1.5-2.5m，在振动设备集中、载荷较大的地方，应适当减小间距。3、楼层布局钢结构楼板应为现浇钢筋混凝土组合楼板或压型钢板非组合楼板。钢筋混凝土现浇楼板也可以像钢筋混凝土结构一样使用。在没有抗震设防要求的情况下，可以使用预制楼板（限于车间内很多预埋件，不适用）。复合地板压型钢板在使用阶段可作为混凝土地板的抗拉筋。压型钢板镀锌量不多，板厚不宜小于0.75mm，板底需涂防火

5、涂料。非组合楼板在使用时，压型钢板不代替混凝土板的受拉钢筋，按普通钢筋混凝土板计算。在施工阶段，应考虑压型钢板的承载能力，以承受未硬化的湿混凝土板的重量和施工活荷载。压型钢板应采用具有防锈功能的镀锌板。板底无需涂防火漆。板材的厚度不应小于0.5mm。压型钢板仅用作模板。复合楼板、非组合楼板和钢筋混凝土楼板应在钢梁顶部设置柱形螺柱。螺柱应穿透钢板并焊接到钢梁翼缘上。顶间距总则4d，螺柱高度高于压型钢板顶面30mm以上，顶面混凝土保护层厚度15mm。浇注混凝土用波纹钢板的平均宽度不得小于50mm。槽内设置螺柱等时，压型钢板的总高度不得大于80mm。2.节点设计多层钢结构节点的受力情况复杂，结构要求

6、也相当严格，因此节点的设计非常重要。节点设计的基本原则：1）节点的应力要简单明了；2)、保证节点有足够的强度，否则会损坏组件；3）节点连接应具有良好的延展性，设计时应采用合理的细部结构，不宜采用约束程度大、易产生层状撕裂的连接形式；4）构件的拼接总则采用等强度的原则；5）尽可能简化节点结构，方便加工和安装。1.梁柱接头梁柱节点通常采用刚性连接，通常采用螺栓焊接混合连接；梁的上下翼缘与柱翼缘采用坡口全熔焊连接，腹板通过摩擦式高强度螺栓与柱的上下翼缘连接。原则上，梁端的弯矩由梁翼缘承担，梁端的剪力由梁腹板承担，柱的水平加强筋设置在梁的相应位置。对于抗震工事结构，水平加强筋应与梁翼缘等厚，水平加强筋

7、与立柱采用坡口全熔透焊缝焊接。对于水平加劲肋，加劲肋之间的距离不应小于150mm，也可安装坡度小于1:3的加劲肋或部分增加截面高度较小的梁腹板高度，腰部法兰的坡度不应大于1：3。2.立柱拼接、横梁拼接当柱梁长度大于14-15m左右时，不方便运输和组装，需要在施工现场进行拼接。柱节应位于框架节塑性区外，总则高于框架梁1.3m，柱节的设计应符合极限承载力Ma1.2Mpc（Ma：极限抗弯承载力）的原则;mpc：全塑抗弯承载力），工字型截面立柱现场接头，翼缘焊接全焊透坡口，腹板用高强度螺栓连接，也可采用焊接，上柱腹板开有K型槽，需要穿入。梁节点应位于框架节点塑性区外，即距梁端跨距的1/10，且应大于1

8、.6m。梁的拼接主要用于柱外悬臂梁段与梁柱全焊接接头中梁段的连接。均采用高强度螺栓连接；法兰和腹板均采用全熔透焊接。3、框架梁侧角撑根据框架梁的抗震设计，在梁中可能出现塑性铰的地方（总则为柱轴梁跨距的1/81/10），应设置梁的上下翼缘。带侧支架。主梁侧角撑三、锈、火钢构件制作完成后，应进行喷砂除锈，除锈等级为Sa2.5；钢结构表面用两道底漆保护，漆膜总厚度60m，面漆颜色由业主确定；构件的接触面不得涂漆；需要现场焊接的部件的焊接范围应现场涂装；预埋柱脚在混凝土中的部分不得涂漆；钢结构在使用过程中应定期进行油漆和保养。需要做防火涂层的钢材表面可以进行除锈处理，只做底漆即可。主体钢结构出厂时涂有醇酸防锈底漆，干膜厚度不小于60m。结构安装后，涂上与底漆相容的防锈面漆。钢结构应有防火涂料保护。根据建筑物的耐火等级和构件的耐火时限，根据钢结构耐火涂料应用技术规范CECS24，选择涂料的种类和施工方法.几种常用的防火涂料，按其厚度有：厚型防火涂料（厚