钢结构设计步骤和设计思路
钢结构设计与计算

钢结构设计与计算钢结构设计和计算是设计和施工钢结构的关键环节,是实现钢结构安全、可靠、有效的主要手段。
钢的性能决定了钢结构设计和施工所需要达到的要求,以确保钢结构符合设计和施工要求,满足用户需求。
因此,钢结构设计和施工必须考虑钢的强度、刚性、疲劳强度、抗震性能以及其它性能,确定基础钢种、构件型号、节点形式等。
钢结构设计和计算的基本原理与钢结构理论及二维和三维结构力学分析相关,但实际设计和计算中,则主要考虑钢结构的强度、稳定等设计要求,以选择钢种和构件,设计构件尺寸和形状,钢材表面防腐处理,节点和刚架组合等。
钢结构设计和计算的基本步骤包括:(1)工程设计:设计完成钢结构草图,确定主要构件型号,尺寸,简图图号;(2)结构性能分析:通过结构强度、稳定性、抗震性能等性能分析,选择和处理节点,构件型号,尺寸及其形状;(3)材料选择:根据构件和节点型号,尺寸,形状及结构性能要求,确定基础钢种,检验和评定;(4)节点及防护装置设计:根据构件型号,尺寸,形状及结构性能要求,设计钢结构的节点和防护装置;(5)施工图绘制:绘制施工图,其中包括构件图,节点图及防护装置图,以供施工;(6)计算校核:根据构件型号,尺寸,形状及结构性能要求,进行计算校核,确保结构安全,可靠,有效。
以上是钢结构设计与计算的基本内容,以保证结构设计准确、可靠、符合用户需求,有效提高钢结构的安全性和可靠性。
此外,钢结构的设计和施工还应配合不断发展的钢结构新技术,提出合理的建议,同时精心细致地认真钢结构施工,确保质量,改善结构性能,使之能长期正常运行。
最后,钢结构设计和施工还应考虑钢结构的经济性,综合考虑钢结构的设计成本和施工成本,为客户提供更优质的服务。
总之,钢结构设计与计算是一门深入研究的重要课题,钢结构设计与计算要求具备设计、施工知识的专业人员,充分利用理论和计算机进行计算模拟,才能确保钢结构的可靠性,实现安全稳定提高经济效益。
钢结构基础设计流程

基础的尺寸确定好了,就轮到配筋设计了。这就像是给基础的身体里加上“骨头”,让它更结实。钢筋的种类呀、数量呀、布置方式呀都得好好考虑。要根据基础所承受的拉力、压力和剪力来确定钢筋的配置。就像我们的身体,不同的部位需要不同的骨头来支撑,基础的不同地方也需要不同的钢筋来承受力。如果钢筋配少了,基础就容易开裂或者坏掉,要是配多了呢,又不经济。所以这也是个需要权衡的事情。
二、确定基础类型。
了解完那些基本情况后,就到了确定基础类型这一步啦。钢结构的基础类型有好几种呢。像独立基础就比较常见,就好像一个小柱子下面有个单独的底座,稳稳当当的。较重,桩基础就像一个个小钉子一样把建筑牢牢钉在地上。筏板基础也不错,它就像一块大板子一样,能把整个建筑的重量均匀分散开。这就像我们睡觉的床,要是床板不平,睡着就不舒服,筏板基础就是要让建筑“睡得舒服”。选择哪种基础类型呀,得根据前面了解到的建筑情况和地质条件来决定呢。
六、施工图绘制。
前面的步骤都完成得差不多了,就到了施工图绘制的时候啦。这就像是把我们设计好的东西画成一张地图,让施工人员能够按照这个地图来把基础建起来。施工图要画得清楚明白,每个尺寸呀、钢筋的位置呀、基础的形状呀都得准确无误地表示出来。这就像我们给别人指路,要是指错了路,人家就到不了目的地啦。而且施工图还得符合相关的规范和标准,就像我们走路要遵守交通规则一样。
三、荷载计算。
这可是个很重要的环节哦。要计算钢结构基础承受的各种荷载。这里面包括恒荷载,就像是建筑自身的重量,这是一直都存在的,就像我们的身体有自己的重量一样。还有活荷载,这就是人呀、家具呀、设备之类的重量,这些东西有时候有,有时候没有,就像家里来客人了,人就多了,重量就大了,客人走了,重量就小了。还有风荷载,风一吹,建筑就会受到力的作用,特别是那些比较高的钢结构建筑,风一吹就像个大帆一样,所以风荷载可不能小看。地震荷载也得考虑,虽然地震不是经常发生,但是一旦发生了,咱们的基础得能扛得住呀。这就像给建筑做一个安全测试,看看它能承受多大的压力。
钢结构设计的方法

钢结构设计的方法
钢结构设计的方法包括以下几个步骤:
1. 确定结构类型:根据工程需要确定钢结构是属于框架结构、桁架结构、悬索结构或梁柱结构等。
2. 载荷分析:根据实际工作环境及使用要求,确定钢结构所受的荷载情况,包括活荷载、恒荷载、风荷载、地震荷载等。
3. 结构选型:根据结构类型及载荷情况,选择合适的截面形状、材料规格和连接方式等。
4. 结构计算:根据应力、挠度、位移、稳定性等要求,采用力学原理进行结构设计与计算。
5. 连接设计:进行节点设计以确保结构的刚度和稳定性,包括焊接、螺栓连接、铆接等。
6. 钢材验算:根据材料的强度和刚度要求,进行截面验算以确保材料的使用安全性。
7. 结构优化:根据性能、经济和美观等要求,对结构进行优化设计,以提高结
构的效益和可靠性。
8. 详图设计:根据设计结果,绘制详细的施工图纸,包括平面布置图、剖面图、节点图等。
9. 结构分析:进行结构分析,验证设计的合理性和安全性。
10. 施工及监督:在施工过程中进行钢结构的制作和安装,并进行质量控制和监督。
以上是钢结构设计的一般方法,具体的设计流程和步骤可能会根据项目的不同而有所变化。
钢结构设计简单步骤和设计思路

钢结构设计简单步骤和设计思路什么是概念设计?(一)兼答IronSoul兄,概念设计的一个方面:当你在设计中,能够把结构看作构件,把构件看作结构,你就已经走近概念设计了。
把结构当作构件,比如,一栋大厦的结构就是一根悬臂梁,一座桁架大铁桥就是一根连续梁。
把构件看作结构,比如,一个H型钢构件是由3块板组成的结构,一个钢管相贯的节点就是一个空间结构。
对构件特性的把握:比如,钢管适合做二力(压)杆,不适合做抗弯构件。
它做两端铰接柱或支撑很出色,但是很少用作梁。
当一个受弯构件被选成钢管截面,且程序计算不通过时,你不应通过加大截面来满足,而是应该改用有强弱轴的截面。
如此等等,是基本的概念。
概念设计能力,不单生成于丰富的经历与经验,更是来源于对基本的力学、材料等概念掌握。
同时要求结构师有开阔的视野。
概念设计绝不是抗震设计.现在国内很多人张口抗震闭口抗震,其实是因为抗震这东西没人能真正研究明白,多说说抗震才能显得自己水平高.日本搞抗震这么多年,板神地震,该倒的不是一样倒.抗震设计很重要,但建筑结构绝不仅仅是抗震而已.所谓概念设计,个人理解应该是在开始做设计前对于整个结构的粗估,决定采用哪种结构体系;哪里需要更“刚”些,哪里需要更“柔”些;哪些部位会非常重要,设计时候必须仔细考虑;哪些地方因为具体情况不同,可适当放宽,甚至超出规范规定也不会对结构安全产生影响.在一切决定好后,着手开始进行具体的设计步骤.记得在上学的时候,老师曾经讲过一个概念设计的例子:美国联邦储备银行大楼(时间太久了,可能并不准确)采用的是悬挂式结构,楼两端是电梯井组成的巨型柱,支撑起一个倒置的拱形结构,所有的房间悬挂在拱上(如下图),此时图中A杆受压.后来需要加层,结构师在上面放置了正放的拱,新加的房间悬挂在新拱上,此时A杆压力被平衡掉.没有考证过此事例是否属实,但应该算的上是概念设计中的经典事例了.一般说来,谈到概念设计,大家都会想到整个建筑,其实概念设计对小的构件也适用.拿H型钢梁设置加劲肋来说,很多人只知道腹板高厚比过大了会失稳,要按照规范规定设计加劲肋,多少间距放一个,但具体原因并不清楚.道理其实也很简单,我在下面画了个H型钢梁,加劲肋间打了几道虚线,大家一眼就能看出,加劲部分类似于桁架的压杆,虚线则是拉杆,压杆容易失稳,所以设置加劲肋进行加强处理.看了两个例子,大家应该发现所谓概念设计其实并没那么高深,关键在于概念二字.所谓概念,其实也就是些基本的力学理论,理论大家都知道,只要能做到活学活用,不管多复杂的结构,通过合理的简化,必然能发现问题之关键所在,关键问题解决了,必定能做出好的设计来.个人拙见,欢迎批评指正.。
钢结构深化设计思路及流程

钢结构深化设计思路及流程钢结构深化设计思路及流程⼀、钢结构单位在拿到图纸后,项⽬专职深化⼈员⾸先要对整套图纸读懂吃透。
对图纸表达不详细或不明⽩的地⽅进⾏归纳整理以书⾯的形式向总包、设计进⾏正式提交,在下⼀个设计周例会上进⾏答疑再对答疑结果,总包、设计进⾏签字确认。
钢结构深化单位在拿到正式的签字确认单后,⽅可进⾏下⼀步⼯作。
⼆、按照深化的程序要求对钢结构制作和安装⽅案进⾏会审。
深化设计过程应包含钢结构制作⼯艺流程、节段划分⽅案、制作精度控制⽅案、质量检测⽅案、关键节点的计算分析以及与深化设计有关的整体分析等内容。
(1)钢结构深化设计开始前,按ISO9001的程序⽂件的要求,对钢结构制作和安装⽅案进⾏会审。
(2)深化设计过程应包含钢结构制作⼯艺流程、节段划分⽅案、制作精度控制⽅案、质量检测⽅案等内容,(3)深化设计流程图如下:(4) 深化设计出图思路根据招标单位提供的本⼯程钢结构图纸、补充⽂件及招标⽂件,对本⼯程的钢结构进⾏具体深化。
对每个单体的重要关键节点以及构件图重要的焊缝形式等深化图送交设计、业主、监理确认后,⽅可下料制作作为⼯程施⼯及验收依据。
(5)先进的钢结构深化设计软件本⼯程的深化设计采⽤CAD进⾏三维建模。
(6)图纸深化设计进度控制及保证措施1)图纸深化设计进度控制中标后,设计部根据⼯程总进度和资源情况排出“深化设计进度计划图”,明确本⼯程各结构设计进度节点,确保满⾜本⼯程总体制作进度;在设计院提交总体设计资料前,我公司将组建专项设计组,派1-2名深化设计⼈员到设计院提前熟悉设计内容,领会设计意图,以确保图纸转化按照总体设计进⾏;在完成每个分项设计后,即刻向设计院上报并申请深化设计图纸的审批,对审批后需要修改的部分,及时进⾏修改,直到审批合格;实⾏“设计倒计时”制度,使每个⼈明确⾃⼰分项设计进度对于总体设计进度的重要性,⽬标明确,确保节点。
2)图纸深化设计质量保证措施中标后,业主、总承包单位和设计院就本⼯程进⾏技术交底,同时提供完整的结构设计图。
建筑钢结构设计方法与实例解析

建筑钢结构设计方法与实例解析首先,建筑钢结构设计的一般步骤为确定荷载、进行结构分析、选择构件和进行节点设计。
以下是具体步骤及实例解析:1. 确定荷载:根据设计要求和规范,确定建筑物所受的静、动力荷载及温度、风荷载等非静力荷载。
例如,一幢10层的办公楼,设计要求为地震烈度为7度,设计地震加速度为0.15g,屋面覆盖材料为彩钢板,风压系数为0.5kN/m2。
根据规范,可计算出楼面的荷载,如下表:荷载类型荷载标准值(kN/m2) 楼层荷载(kN/m2):-: :-: :-:自重6 60活荷载4 40地震荷载1.35 13.5风荷载0.5 5合计11.85 118.52. 进行结构分析:根据建筑物的荷载及结构形式,进行静力分析(弹性、塑性)、动力分析(自振、激振)等分析方法,得出系统内力和位移参数。
例如,使用SAP2000软件进行结构分析。
输入荷载及结构模型参数后,进行整体刚度矩阵分析,得出节点位移、结构内力和反力等参数,如下图所示: 数量:-: :-: :-: :-:次梁L200x200x8 200x200x8 20主梁H350x350x12 350x350x12 10柱H400x400x12 400x400x12 8框架H300x300x10 300x300x10 4斜撑L100x100x10 100x100x10 44. 进行节点设计:将各构件焊接、螺栓连接等形成刚性、可靠的节点,从而形成一个稳定的钢结构体系。
例如,对于办公楼的某个节点,如下图所示,采用螺栓连接方式。
根据要求和规范,计算出该节点的螺栓数量、杆件配重、节点刚度等参数。
钢结构设计技术手册
钢结构设计技术手册一、简介钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构材料。
本技术手册将详细介绍钢结构设计的相关原理和方法,以帮助从事钢结构设计的专业人士更好地理解和应用钢结构设计技术。
二、钢结构的优势及应用范围1. 优势钢结构具有高强度、轻质、施工速度快、可重复使用等优势。
它可以在各种环境条件下使用,并且对抗地震和飓风等自然灾害的能力也很强。
2. 应用范围钢结构广泛应用于高层建筑、工业厂房、大跨度空间结构、桥梁和输电塔等领域。
钢结构的应用不仅能够满足建筑物自身的结构需求,还能在建筑设计中融入艺术和创新的元素。
三、钢结构设计的基本原则1. 荷载计算钢结构设计的第一步是确定所承受的荷载。
包括常规荷载、雪荷载、风荷载等。
根据荷载计算结果,确定构件强度和尺寸。
2. 构件设计根据结构的力学性能和建筑设计要求,设计出不同构件的类型、尺寸和连接方式。
常用的构件类型包括梁、柱、桁架等。
3. 构件连接合理的构件连接可以确保整个结构的稳定性和安全性。
常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和轴向力连接等。
四、钢结构设计的具体步骤1. 建立模型使用专业的结构分析软件建立钢结构的三维模型,并进行荷载计算。
2. 分析结构对钢结构进行静力分析或动力分析,获取结构的内力分布和变形情况。
3. 设计构件根据结构的内力结果,设计并选择不同构件的尺寸和型号。
4. 进行连接设计根据构件设计的尺寸和类型,设计构件之间的连接方式。
5. 优化设计对整个结构进行综合考虑,优化钢材的使用和结构的效益。
六、常见的钢结构设计问题及解决方案1. 抗震设计钢结构的抗震性能是一个重要考虑因素。
采用适当的抗震设计方法和设计参数,可以提高结构的抗震能力。
2. 防腐蚀设计在设计钢结构时需要考虑腐蚀的问题。
选用适当的防腐涂层和材料,可以延长钢结构的使用寿命。
3. 火灾安全设计钢结构在火灾条件下的性能需要特别考虑。
通过采用防火涂层和合理的防火设计,可以增加钢结构的火灾安全性能。
钢结构设计的8大步骤
一.钢结构设计步骤第一步判断结构是否适合用钢结构第一步:判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
二.钢结构设计步骤第二步结构选型与结构布置结构选型及布置是对结构的定性,由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。
此处仅简单介绍。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造措施。
在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择,所得结构方案往往易于手算、力学行为清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。
钢结构通常有框架、平面桁架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定。
结构选型时,应考虑不同结构形式的特点。
在工业厂房中,当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度外不需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳,总雪载和坡屋面相比释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
建筑结构钢结构设计简单步骤和设计思路
一、钢结构适用范围及选型1.钢结构适用的范围钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:超高层建筑、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、工业厂房和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.钢结构的选型在钢结构设计的整个过程中,都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
一般的说要刚度均匀。
力学模型清晰。
尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。
钢结构设计方法与例题
钢结构设计方法与例题钢结构是一种轻质、高强度的建筑结构,其不仅具有较高的抗震性能和抗风性能,而且具有可重复利用的特点。
而在钢结构的设计中,设计方法的选择和组合是非常重要的,本文将从基本原则、设计思路、设计流程和例题解析等几个方面来阐述钢结构的设计方法。
一、基本原则针对钢结构的设计,在设计之前,我们需要知道以下的基本原则,以便于设计人员进行设计。
1.符合规范和建筑法规。
2.结构应设计出稳定、安全、实用、经济的方案。
3.采用优化的钢材型号,使结构更经济。
4.尽量减少焊接接头,以避免焊接变形和裂缝的出现。
5.在权衡安全和经济的基础上,避免产生冗余结构。
二、设计思路总体来说,在设计钢结构时,应该密切注意以下几个方面:1.进行分类设计:首先根据建筑性质、形态、荷载等特点,对建筑采用分块设计,具体值得关注的包括如下要素:楼层高度、梁柱网格跨距、面积等。
2.优化型材:在选定型材的过程中,应根据其所能承受的荷载和强度情况,选择最为经济和安全的材料,过多的加强措施会增加制造成本,同时还可能增加焊接接头数,从而提高变形的可能性。
3.尽可能地减少焊接点:在钢结构的设计中,焊接接头不仅会增加材料的成本,更会增大配重和具体的浪费情况。
同时,焊接连接也容易导致制造变形的出现,进而影响钢结构的整体性能。
三、设计流程设计钢结构需要满足一系列的流程,通常我们应遵循以下流程:1.确定楼层高度:首先,我们需要通过计算荷载和受压性等参数来确定去的楼层高度。
2.确定柱网跨距:由于钢材的材料和截面受限,所以在进行设计时,我们需要熟悉每种型材的规格,来确定最佳的柱网跨距。
3.设计梁:钢结构的设计中,梁是一个非常关键的构件,我们需要确定它的截面、长度以及承受荷载等参数。
4.设计柱:选定柱的截面和长度非常重要,需要根据楼层的高度和荷载情况来确定具体的设计。
5.进行计算检验:在完成其余的设计之后,需要做好设计中的具体计算与检验,以确保整个工程可以满足设计要求。
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钢结构设计步骤和设计思路
作者:陆铮
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第10期
摘要:钢材具有较高的强度、较好的延性及加工性能而被广泛用于建筑领域,相对传统结构即混凝土结构、砌体结构、木结构而言,钢结构是一个新兴事物,在其应用过程中存在着许多需要研究和探讨的地方。
本文主要阐述了钢结构设计步骤和设计思路。
关键词:钢结构;设计步骤;思路
1. 判断结构是否适合用钢结构
钢结构通常用于高层、大跨度、体犁复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等这是和钢结构自身的特点相一致的
2. 结构选型与结构布置
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式其理论与技术大都成熟亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如腰铺珍珠水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳总雪载释放近一半降雨量大的地区相似考虑建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬素或索膜结构体系高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系我国半数以上的此类高层为前者,对抗震不利。
3. 预估截面
结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。
主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、工字钢、轧制或焊接H型钢截面等。
根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20—1/50之间选择。
翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。
确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估,通常50
4. 结构分析
目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线性弹性分析,条件允许时考虑P一△,p一8。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能。
这为更精确地分析结构提供了条件。
但并不是所有的结构都需要使用软件:对于典型结构,可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形。
对于简单结构,可通过手算进行分析。
而对于复杂结构,才需要建模运行程序并做详、细的结构分析。
5. 工程判定
要正确使用结构软件,还应对其输出结果的做“工程判定”。
比如,评估各向周期、总剪力、变形特征等。
根据“工程判定”选择修改模型重新分析,还是修正计算结果。
不同的软件会有不同的适用条件,初学者应充分明了。
此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离,为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定,但对这种误差,会通过“适用条件、概念及构造”的方式来保证结构的安全。
钢结构设计中,“适用条件、概念及构造”是比定量计算更重要的内容。
6. 构件设计
构件的设计首先是材料的选择。
比较常用的是Q2 3 5(类似A3)和Q345(类似
16Mn)。
通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。
经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。
当强度起控制作用时,可选择Q345l稳定控制时,宜使用Q235。
当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。
由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000、3D3S、PKPM等。
这是常说的截面优化设计功能之一。
它减少了结构师的很多工作量。
但是,初学钢至少应注意两点:
软件在做构件(主要是柱、梁)的截面验算时,两个轴的计算长度系数的内定值有时会不符合规范的规定,目前所有的程序都不能完全解决这个问题。
所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查。
粗学者常使用软件的内定值,这会导致计算的误差甚至错误。
当上面预估的截面不满足时,加大截面应该分两种情况区别对待。
第一,强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度,其中,抗弯不满足加大冀缘厚度,抗剪不满足加大腹板厚度。
第二,变形超限,通常不应加大板件厚度,而应考虑加大截面的高度,否则,会很不经济。
7. 节点设计
具体设计主要包括以下内容:1)焊接。
对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守。
详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。
2)栓接。
铆接形式,在建筑工程中,主受力构件现已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用,如檩条,屋面板等。
高强螺栓,使用日益广泛。
常用8.8s和10.9s两个强度等级。
根据受力特点分承压型和摩擦型,两者计算方法不同。
高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30,超大规格的螺栓性
能不稳定,设计中应慎重使用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。
国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。
3)连接板。
可简单取其厚度为梁腹板厚度加4ram,然后验算净截面抗剪等。
4)梁腹板。
应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。
承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
5)节点设计必须考虑安装螺检、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。
构件运到现场无法安装是初学者常犯的错误。
此外,还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
6)节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。
比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。
8. 图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段。
1)设计图:是提供制造厂编制施工详图的依据。
深度及内容应完整但不冗余,在设计图中,对于设计依据、荷载资料(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求(包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等)、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚,以利于施工详图的顺利编制,并能正确体现设计的意图。
主要材料应列表表示。
2)施工详图:又称加工图或放样图等,深度须能满足车间直接制造加工。
不完全相同的另构件单元须单独绘制表达,并应附有详尽的材料表。
参考文献
[1]何海荣,对多层钢结构工业厂房设计理念和设计思路的探讨[期刊论文]-科技资讯 2010(33)
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