大跨度钢结构设计施工若干问题的建议

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大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨在大跨度复杂钢结构施工过程中,会遇到许多技术问题,下面是一些常见的问题及其探讨:1. 吊装问题:大跨度复杂钢结构往往体积庞大,重量较重,需要使用吊装设备进行安装。

在吊装过程中,需要考虑结构的稳定性、提升高度的限制、吊装点的选择等因素。

2. 组装问题:复杂的钢结构通常由多个部件组成,需要在施工现场进行组装。

组装过程中需要注意各个构件之间的连接和固定,确保结构的整体稳定性和安全性。

3. 焊接问题:钢结构的连接通常采用焊接方法,焊接技术的质量对结构的强度和稳定性至关重要。

在大跨度复杂钢结构施工中,需要注意焊接工艺的选择和控制,确保焊接接头的质量。

4. 承重和支撑问题:大跨度复杂钢结构承受着较大的荷载,需要合理设置支撑和支座,保证结构的稳定和安全。

5. 防腐问题:钢结构容易受到腐蚀的影响,特别是在海洋环境或潮湿环境中。

在施工过程中,需要进行防腐处理,延长结构的使用寿命。

6. 安全问题:大跨度复杂钢结构的施工过程中伴随着一定的安全风险,如高空作业、吊装作业等。

需要加强安全管理,严格执行安全操作规程,确保施工人员的安全。

针对以上问题,可以从以下几个方面进行探讨:1. 技术方案的选择:根据具体的工程要求,选择合适的施工技术方案,包括吊装方案、组装方案、焊接方案等。

通过对施工方案的优化和改进,提高施工效率和质量。

2. 施工工艺的控制:在施工过程中,需要加强对吊装、组装、焊接等关键工艺的控制。

通过严格的施工工艺控制和质量监控,确保施工过程中的关键环节符合要求。

3. 施工组织和管理:在大跨度复杂钢结构施工中,需要完善的施工组织和管理体系。

包括人员配备、施工进度计划、安全管理等方面,确保施工工作的有序进行。

4. 技术培训和交流:在施工过程中,加强对施工人员的技术培训和交流,提高他们的专业技能和综合素质。

同时,与相关的设计、施工单位进行技术交流,共同解决问题。

5. 配套设施和设备的优化:在大跨度复杂钢结构施工中,需要使用各种工具、设备和设施。

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨
2 复杂钢结构施工中柔性结构成型情况 对于相关的、了解的索穹顶结构中,索穹顶结构需要有一
个典型的空间做好张拉处理。在具体的工程施工中,需要着重
重视成型工程的施工技术以及计算方法。索穹顶结构的主要构 件有脊索、斜索、环索,中央支柱拉伸钢圈等。在桥梁室内的 书籍中,对索穹顶结构的形成过程具有详细的论述,简单概括 如下:通过不同顺序和不同的方法对桥梁工程施加预应力,使 其慢慢地形成穹顶结构,而穹顶结构的施工工程成型方式和顺 序主要如下所示。
3 复杂钢结构施工中动态结构设计 在信息技术的发展过程中,计算机管控技术在桥梁行业中
应用十分广泛。采用大量的计算机程序对其进行控制,有利于 将计算机技术应用于一个新型的技术领域,提升工程施工质量 与施工效率,将各种不利的因素做好综合考量和分析,在很大 程度上选择合适且高效的技术分析方案,明确各种方案的可行性 与可用性,优化各个施工方案流程,确保工程施工质量,实现工 程施工程序可靠性和科学性,有效的验证负面因素,对工程施工 结构造成的一些影响范围进行测定,提出有效的管控方法,指导 工程施工的顺利完工。大跨度和超大跨度的结构在工程施工中具 有一定难度,为确保工程施工的顺利化,需要采用施工实时跟进 模拟计算的方式,确保宽度和超大跨度的结构或者构件能够满足 工程施工强度、硬度等需求。在桥梁工程施工中,一旦存在大 跨度的工程结构,那么这个项目工程就会有较长久的工程施工 期。由于材料本身存有特殊的特性以及外力影响,很难保证在 任何时候结构以及构件内力本身位移不会发生任何变化,在这 种情况下要采取一定的跟踪计算方式,确保在特殊时期可采取 有效的防护性举措,促进工程施工的顺利开展[4]。
第一,将中央桁架或者中间的拉力环将提升点设定到某一 个位置上,将位置固定化,然后再搭建临时性的支撑结构框架, 对其中间情况做好综合性的分析定位,定期将拉力往里拉即可。

分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨大跨度复杂钢结构的施工是建筑领域中的重要一环,它承载着建筑物的重量,同时也要求具有良好的稳定性和安全性。

在实际的施工过程中,往往会面临一些技术问题,这些问题可能会影响整个工程的质量和进度。

本文将对大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题进行分析,并探讨如何解决这些问题。

一、钢结构材料的加工和运输问题在大跨度复杂钢结构的施工过程中,首先要解决的是钢结构材料的加工和运输问题。

钢结构材料通常是由专业的钢结构加工厂进行加工,并且由于体积大,重量重,运输也需要相当的专业设备,如运输车辆和吊装设备。

在实际操作过程中,往往会面临着加工误差、材料变形及锈蚀等问题。

在运输过程中,也会受到道路交通、气候环境等因素的影响,需要进行严格的安全措施。

钢结构材料的加工和运输问题是大跨度复杂钢结构施工中需要重点解决的技术问题。

针对这些技术问题,可以采取以下措施:在加工过程中,要求加工厂严格按照设计要求进行加工,采用先进的数控设备和工艺技术,控制加工误差,提高加工精度。

在运输过程中,要求运输公司选择专业的运输车辆和吊装设备,制定详细的运输方案和安全措施,减少因运输而引起的材料变形及锈蚀。

二、焊接质量问题焊接是钢结构施工过程中不可或缺的一个环节,而焊接质量的好坏直接影响到整个钢结构工程的质量和安全。

大跨度复杂钢结构往往需要大量的焊接工作,包括焊接钢构件、焊接连接件等。

而焊接过程中可能会出现焊缝质量不合格、焊接变形严重、焊接接头未完全熔透等问题,这些问题都需要及时解决,确保焊接质量符合设计要求。

为了解决焊接质量问题,可以采取以下措施:要求焊工进行专业培训,熟练掌握焊接工艺规程,严格按照设计要求进行焊接操作,确保焊缝形态和焊接质量符合要求。

在焊接过程中,要根据具体情况选择合适的工艺参数和焊接材料,减少焊接变形,保证焊接接头的完全熔透。

还可以采用探伤、射线检测等技术手段对焊接接头进行质量检测,及时发现问题并进行修复。

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨摘要:在开展大型桥梁修建施工的过程中,桥梁具备一定的宽度,大部分的桥梁建设都选择使用大跨度复杂钢结构来开展施工,其中钢结构比普通的钢结构有着更加显著的优势,在这个时期,需要充分地分析施工时期存在的各种技术问题,选择合理的措施来进行应对。

关键词:大跨度;复杂钢结构;施工过程;若干技术问题一、大跨度复杂钢结构的施工特点1、预应力技术的应用预应力技术在当代建筑行业的设计和具体施工过程中已经广泛应用。

预应力技术在大空间复杂钢结构里的运用主要在索膜、索穹顶和整体伸缩等创新型结构建筑上。

在建筑主结构承受负荷前,采取施加和载荷作用力相反的预应力,以提高钢结构的硬度并延长建筑的使用寿命。

2、材料要求较为严格随着新技术的应用,在大规模大空间复杂钢结构的设计施工中,对材料的要求更为严格。

例如,北京的鸟巢体育场馆跨度为二百九十六米,中国游泳中心水立方的跨度是一百七十七米,这样大的建筑规模,只有高质量的建筑材料才能保证建筑物的安全和稳定。

3、构件施工难度大大规模大空间复杂钢结构,从字面上来说,它是一种大跨度,工程量大,复杂的结构施工,为了完成施工,需要数以万计的构件才能完成。

当然构件的形式和构造也是不同的,大小也大不相同。

因此,施工放样在施工期间造成的难度是极大的,有关施工过程中运用建筑材料构造也有较强的特别之处。

因此,在应用这些建筑材料以前,有必要开展复杂的测试,以保证投入应用的稳定性。

4、构件加工精度高大规模大空间复杂钢结构工程,一般都是市政项目,工程量比较大,技术要求高,是国家建筑行业的象征性标志。

在工程建设中,对施工技术提出更高的要求,由于大规模大空间复杂钢结构工程的构件比较多,因此要确保构件加工的精度,在构件焊接施工时,对焊接的要求也非常严格,一定做到一级焊缝指标。

二、大跨度复杂钢结构的施工方法1、分块安装法该安装方式首先把整体结构在地面上分成多个单元,再把各个单元提到主体上开展焊接,这个作业措施降低了铺设在地面需要支柱的个数,并能够按照吊机的承载力度灵活调整形状构造单元的大小,从而实现柔性施工。

大跨度钢结构施工注意事项

大跨度钢结构施工注意事项

钢结构设计:大跨度钢构的九个注意事项一般来说,钢结构大跨度、大体量的设计是比较繁琐的,也是工程量比较大,一般来说,大跨度、大空间、大体量的钢结构图纸设计,一定要关注到一下九个方面的影响一、判断建筑是否适用大跨度钢结构,大跨度钢结构的优点是强度高、整体重量轻、施工便捷、环保可再利用,但缺点是防火性能差、隔音效果差、易腐蚀等。

所以大跨度钢结构通常用于超高层建筑、高档住宅、大跨度且造型复杂的场馆、厂房等临时建筑,根据使用场景及要求进行防锈、隔音等处理。

二、确定建筑结构选型与布局在进行大跨度钢结构设计时,需结合大跨度钢结构建筑环境与用途,考虑水平与垂直荷载力、结构稳定性、实用性和美观性等。

比如对于超高层建筑,需要考虑钢混组合结构,支撑柱外围布置的方式;对于北方大雪地区,需要考虑积雪滑落等因素;对于大跨度的场馆结构,要考虑悬索、斜拉支撑构件结构,等等。

结构的布局要根据结构体系特征,荷载力分布情况等综合考虑,做到整体结构刚度均匀,受力均匀。

三、运用结构软件,结合施工工艺水平,对大跨度钢结构的截面、连接节点等进行设计。

四、编制图纸,设计单位编制设计图纸,大跨度钢结构制造单位依据设计图纸编制施工详图,这个过程是实现大跨度钢结构设计落地的重要环节。

五.拿到作业图纸不要盲目建模计算。

先进行全面分析,与建筑设计人员进行沟通,充分了解工程的各种情况,如功能、选型等。

六.创建设计模型建模计算前的处理要做好。

比方荷载的计算要准确,不能估计。

要完全根据建筑做法或使用要求来输入。

七.在进行结构建模的时候,要了解每个计算参数的意义,不要盲目修改参数,修改时要有依据。

八、在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。

不能随意加大配筋量或加大构件的截面。

这一点要作为我们的设计理念之一来重视。

九、梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改,这都要有依据可循(可根据验算简图等资料)。

大跨度的钢结构设计很多方面取决于团队的协作能力,一个优秀的钢结构设计案例的呈现,一定是全面、科学、严谨、核算完毕后,再图纸的上的集中体现。

大跨度复杂钢结构施工过程中若干技术问题及

大跨度复杂钢结构施工过程中若干技术问题及

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨摘要:随着当前钢结构建设项目的日益增多,其中大跨度钢结构正逐渐被应用于体育馆、展览厅、影剧院、飞机库、双向大柱距车间等大型建筑的建设当中。

然而由于大跨度钢结构施工过程中的吊装、滑移、提升等施工安装技术具有形式复杂、施工周期长以及容易受到设计方案、施工方法的影响,为此必须加强对大跨度复杂钢结构施工过程中出现的诸多力学和关键技术问题的研究与探讨,以有效保证钢结构在施工过程中的安全性以及在施工结束后钢结构状态的可靠性。

关键字:钢结构;大跨度;复杂;技术问题钢结构具有强度高、材质均匀、质量轻、韧性和塑性好以及密封性好等特点,近年来在建筑行业中得到了广泛应用与普及,并被誉为建筑行业中的朝阳产业。

然而在大跨度复杂钢结构的施工安装过程中,因对设计、施工中的关键性技术问题没有重视或没有采取良好的解决方案,有可能会导致结构出现失去平衡倾覆、失去稳定倒塌以及节点强度不足而破坏等多种问题,对钢结构工程的施工质量与施工进度都会带来严重影响。

本文结合实际工作经验,从大跨度复杂钢结构的主要施工技术出发,并就施工过程中存在的若干关键性技术问题进行了分析与探讨。

一、大跨度复杂钢结构的施工技术概述大跨度复杂钢结构的施工技术,主要包括了安装技术与卸载技术(若有临时支承),本文主要简要介绍了安装技术。

常用的安装方法通常可分为两类,一类是在地面拼装的整体吊装法、整体提升法以及整体顶升法;另一类则是在高空就位的高空散装法、高空滑移就位法与分条分块就位组装法。

具体安装方法的选用应根据工程中钢结构的受力情况与构造特点(包括结构形式、刚度分布、支承形式等),并结合现场施工条件和设备机具等资源落实情况等因素综合确定具体安装方案。

从近年的发展趋势而言,大跨度钢结构工程正日益向大型化和复杂化方向发展,单一的安装方法已无法满足工程实际的需要,工程中往往采取多种不同的安装技术,安装方法正朝着集成化的方向发展。

浅析大跨度钢结构设计施工建议

浅析大跨度钢结构设计施工建议

浅析大跨度钢结构设计施工建议摘要:大跨度钢结构设计与施工一直是一个值得探讨的问题,笔者从大跨钢结构设计方案、推广应用高性能钢材、结构安全等级的掌握、焊缝等级的选用及施工因素对设计承载能力的影响等方面提出建议。

关键词:大跨度钢结构设计施工建议一、分析大跨度空间钢结构的特点现阶段,我国大跨度空间钢结构的基础相对较弱,但其发展速度和应用规模达到了新的高度,这反映了我国经济社会的快速发展。

大跨度空间钢结构的特点主要包括以下几个方面。

1、节点形式更为复杂在现阶段,大跨度空间钢结构的一个特点就是节点形式变得更加复杂。

节点形式不但有铸钢节点,而且有球铰节点、锻钢节点等各种形式的节点。

2、结构形式多样化和复杂化大跨度空间钢结构发展初期,结构比较简单,但经济社会的不断发展对大跨度空间钢结构提出了新的要求。

大跨度空间钢结构变得更加复杂,新的组合、形式不断出现,使得大跨度空间钢结构的发展更加活跃。

鸟巢体育馆采用的结构是扭曲空间析架结构,这种结构较为复杂,从另一个侧面反映了大跨度空间钢结构的发展状态,它的形式和结构趋于复杂。

3、构件加工的难度加大,加工精度的要求提高国家级或城市的标志性建筑这些重大工程对精度要求一般较高,它不仅要求精度较高的构件,还要求十分严格的焊接技术,这在某种程度上使得大跨度空间结构的施工对质量提出了更加严格的控制。

4、钢材等级变高,钢板厚度加厚,结构跨度变大现代大型建筑规模和跨度变得越来越大,从几十米跨度到上百米甚至几百米的跨度,发展异常迅猛。

此外,钢材的等级也在不断增加,钢板的厚度加厚,据相关数据的统计,某些建筑采用的钢板厚度超过了120mm,而且还有不断增加的趋势。

5、构件数量、截面类型多,设计难度变大现代房屋的构件数量不断增加,从几百个、上千个到现在的几万个。

这些构件的横截面积并不完全相同,在尺寸和长度上有所差异,给房屋的施工带来不便。

6、大量应用现代预应力技术预应力技术有助于提高构件的刚度,使其更加持久、耐用,这一技术在弦支弯顶结构有所应用。

大跨度钢结构设计需要注意的问题(一)

大跨度钢结构设计需要注意的问题(一)

大跨度钢结构设计需要注意的问题(一)引言概述:大跨度钢结构设计是现代建筑中常见的一种结构类型,其特点是具有良好的承载力和刚度,能够满足大空间的使用需求。

然而,在进行大跨度钢结构设计时,需要注意一些问题,以确保结构的安全性和可靠性。

本文将从材料选择、荷载分析、结构系统、连接方式和施工工艺等方面,详细讨论大跨度钢结构设计需要注意的问题。

正文内容:1. 材料选择1.1. 钢材的强度和刚度:在大跨度钢结构设计中,需要选择具有足够强度和刚度的钢材,以确保结构的承载能力和稳定性。

1.2. 钢材的耐腐蚀性:考虑到大跨度钢结构常处于恶劣环境中,如海洋或高湿度地区,需要选择具有良好耐腐蚀性的钢材,以延长结构的使用寿命。

1.3. 钢材的焊接性能:大跨度钢结构常需要进行焊接连接,在选择钢材时,需要考虑其焊接性能,以确保焊接连接的质量和强度。

2. 荷载分析2.1. 自重荷载:对于大跨度钢结构,自重荷载是其中一项重要荷载,需要准确计算并合理分配,以确保结构的安全性。

2.2. 建筑物使用荷载:根据大跨度钢结构所用建筑物的具体用途和功能,需考虑并合理确定使用荷载,包括活荷载、风荷载、雪荷载等。

2.3. 温度荷载:钢材受温度变化会发生伸缩,因此需要考虑温度荷载对大跨度钢结构的影响,以确保结构的稳定性。

3. 结构系统3.1. 桁架系统:大跨度钢结构常采用桁架系统,需要合理设计桁架的几何形状和尺寸,以满足结构的承载性能和空间使用需求。

3.2. 变截面梁:在大跨度钢结构中,可通过采用变截面梁的设计方法来提高结构刚度和变形控制能力,需注意变截面梁的设计和施工要求。

3.3. 节段悬索系统:对于大跨度悬索桥等结构,需要特别注意节段悬索系统的设计和施工,以确保结构的稳定性和安全性。

4. 连接方式4.1. 螺栓连接:大跨度钢结构常采用螺栓连接,需要合理选择螺栓的型号和数量,同时注意螺栓的紧固力和锈蚀情况。

4.2. 焊接连接:对于大跨度钢结构的焊接连接,需要满足相关的设计和验收标准,确保焊缝质量和焊接连接的强度。

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大跨度钢结构设计施工若干问题的建议大跨度钢结构设计与施工一直是一个值得探讨的问题,笔者从大跨钢结构设计方案、推广应用高性能钢材、结构安全等级的掌握、焊缝等级的选用及施工因素对设计承载能力的影响等方面提出建议。

一、体育场屋盖设计方案应采用轻型结构、应考虑将看台结构作为传力的支承体系近些年来,我国陆续建成了几个大跨度奥运体育场,南京奥体中心主体育场,屋盖结构是由与水平面成45度倾斜的、跨度为361.58米的三角形行架拱和有箱形钢梁形成的马鞍形空间网壳结构,用钢量约12153吨。

整个屋盖结构由主拱和箱形梁外端“V”型支承将荷载传至下部看台(图一),45度倾斜主拱宛如飘带,结构体系造型新颖美观。

重庆奥体中心主体育场屋盖结构也是由跨度314米的三角形行架拱和空间网壳组成,网壳一端支承在看台上,将荷载传至下部看台结构(图二)。

沈阳奥林匹克体育中心体育场为容纳六万人的大型体育场(图三),罩棚钢结构屋面为以橄榄叶的王冠为设计概念所设计成的跨度360米的大型屋顶,屋面罩棚结构采用单层网壳结构体系,南北罩棚内侧悬挑处各设置一空间加劲三角桁架,屋面网壳采用单根大口径钢管,一端支撑在地面,另一端直接与悬挑端的空间加劲桁架相贯连接。

本罩棚钢结构总重量约1.2万吨,工程建筑面积1.04万平方米。

这些工程的共同特点是屋盖钢结构充分利用下部看台作为传力结构,屋盖方案采用轻型网壳和钢管行架落地拱,造型新颖,用钢量只有“鸟巢”的1/4。

“鸟巢”钢结构采用了与看台完全脱开的方案(图四、图五),水平荷载通过行架、由钢结构柱传至柱底、而巨大的柱底水平力由与看台基础脱开的巨型柱脚传递,结果造成钢结构杆件太大、钢板太厚,总用钢量超过4.2万吨。

如果在屋盖门架柱顶处、看台顶部给门架增设支点,利用下部看台作为传力结构,将极大减少整体钢结构的内力、减少钢材用量。

这样做并不影响“鸟巢”的建筑外形效果,也不影响室内观众视线。

在静荷载作用下增设支点后的柱脚内力计算结果,其中FZ(支撑)、FX(支撑)分别表示增设支点后的24个柱脚处的竖向力、水平力;FZ、FX分别表示不增设支点、按照原设计计算简图计算的24个柱脚处的竖向力、水平力。

计算结果表明,FZ/FZ(支撑)﹦1.57~1.97,FX/FX(支撑)=2.39~3.64,即增设支点后柱脚竖向力、水平力仅为原设计计算简图的57%、33%。

通过上述分析,300米已上大跨度体育场采用轻型空间钢结构、利用下部看台作为传力结构,不但造型轻盈美观,而且可以大量节省钢材。

二、大跨度体育场广泛应用国产高性能钢材,钢材性能已优于国外我国建筑钢结构应用的迅速发展,尤其是奥体大跨度体育场馆的建设极大地推动了钢结构应用技术水平的提高。

随着高层与大跨度钢结构项目的增多,对结构用材的品种、质量及性能的要求也更高,现工程所需优质厚钢材(厚度50~100毫米)的供需矛盾仍较为突出,以致国内已建的大跨及高层钢结构中,绝大多数采用了进口厚钢材。

为改变这一局面,钢铁行业研制开发了专为高层钢结构用的优质中厚板材,并于2000年颁布了《高层建筑结构用钢板》YB4104-2000行业标准,并可大批量供应工程应用。

这种牌号为Q235GJ、Q345GJ的优质厚钢板有着良好的综合性能,如低厚度效应(板厚50~100毫米时屈服强度仅降低6%,而普通Q345钢要降低20%),良好的延性与冲击韧性(保证-40度冲击功)及焊接性能(碳当量保证),以及抗撕裂性能(Z向性能保证)等。

还可以正火状态交货,以消除内应力,细化晶粒。

可以说能满足按抗震设计的钢结构用厚板材料的各种性能要求,其质量性能已优于日本SN50钢与美国A572-50级钢。

近两年来,在北京中关村金融中心、上海文献中心及北京电视中心、北京银泰大厦等工程中采用舞阳钢铁有限责任公司生产的Q345GJZ厚板都取得较好的效果。

其突出的优点是可比普通Q345钢提高设计强度18%,可降低相关用钢量及造价10%以上。

国家体育场(鸟巢)、五棵松文化体育中心等奥运场馆及CBD 区中央电视台新址、国贸大厦(三期)等重点工程(要求厚度达100~130毫米用钢量超过10万吨),都以此高层建筑钢结构板材为厚板订货的首选用材。

《YB4104-2000》是非等效采用JISG3136《建筑结构用钢》标准制定的,其屈服强度级别最高为345MPa(抗拉强度490MPa),而国际上已开发出抗拉强度590MPa和780MPa的高强度的建筑用钢。

为适应建筑结构向高层化和大跨度发展,建筑结构必须使用高强度钢材。

如鸟巢就在国内首次采用了Q460E-Z35厚度为100毫米、110毫米高强度钢约700吨,试验结果证明,各项指标均满足国标的要求。

新的国家标准《GB/T19879-2005》新增加了490MPa、420MPa、460MPa三个强度级别,此标准是我国近年来高强钢板研制开发的最新成果,按此标准生产的钢板其技术性能已达到国际先进水平。

当前我国重大工程采用了Q345GJ、Q460GJ等钢板,但《钢结构设计规范》和《高层民用建筑结构技术规范》都一直未对上述钢材新标准的变化做出积极的反应,也未提出任何修改补充应用的局部条款,致使设计与钢材新产品标准间的矛盾日益突出,为此建议立即着手修订有关规范以满足设计急需。

三、对结构各类构件的安全等级应区别对待,不要过分提高或降低安全等级。

建筑结构可靠度设计统一标准中明确规定,建筑物中各类构件的安全等级可以进行调整,如果某些构件的破坏后果很严重,引起次生灾害或整个结构的倒塌,其安全等级应适当提高。

反之,结构的某些次要构件破坏后其后果不严重,不影响整体结构的安全,其安全等级应降低。

结构不分主次,安全等级一律提高一级(其重要性系数1.1),强度设计值一律降低0.8倍,致使结构的安全度在原有设计安全度(1.55)的基础上,又增加了1.1/0.8=1.378倍,总的安全度达到1.55×1.378=2.136。

主要构件安全度适当提高是可以的,但对于只起传力作用的次要构件,其破坏并不影响整体结构的安全,安全度可适当降低。

从抗震耗能的观点出发,大震时希望次要构件出现塑性,这样可以吸收地震能量,减少地震力作用,对整体结构的抗震是非常有利的。

由于结构安全度不适当提高,致使当前一些大跨度工程用钢量太大。

当前要特别注意的是,在结构设计中,在保证安全可靠的前提下,不要过分加大结构的安全度,造成钢材的大量浪费。

另外,要特别注意的另外一种倾向是:在某些工程的招标过程中,为中标压价,尽量减少用钢量,致使构件安全度太低,受压构件的长细比太大,致使在安装过程中造成杆件弯曲。

由于安装误差太大,造成数百杆件超过设计应力,最后不得不采取现场加固处理措施。

四、慎重选用全熔透焊缝,焊接残余应力只能减少不能消除。

钢结构设计规范第7.1.18条对全熔透焊缝的采用作了明确规定,只有在下列情况下才能选用全熔透焊缝。

在需要进行疲劳计算的构件中,凡对接连接焊缝均应焊透,受拉时为一级,受压时为二级。

不需要计算疲劳的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝,应与焊透。

受拉时为一级,受压时为二级。

重级工作制和起重量大于50吨的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘的连接焊缝要求焊透。

质量等级不应低于二级。

高层民用建筑技术规程第8.4.2条规定,箱型焊接柱其角部的组装焊缝应为部分熔透的V型或U型焊缝。

焊缝厚度不应小于板厚的1/3,抗震时不小于板厚的1/2。

当梁与柱刚接连接时,在框架梁的上下600毫米范围内,应采用全熔透焊缝。

设计者一定要区分受力情况、重要程度,明确哪些部位采用一级全熔透焊缝。

对于以静载为主的结构,构件为轴心拉压杆件,箱型构件的四条连接焊缝不受力,也不传递剪力。

许多桥梁和大跨度钢结构工程都采用了格构式构件,就是这个道理。

采用部分熔透焊缝,可以省掉预热、保温等特殊的厚板焊接工艺,省掉熔敷金属约2/3,工作量仅为全熔透焊缝工作量的1/3。

如以每吨节省1000元计算,可以节省大量资金,同时又缩短工期。

但大量采用全熔透焊缝,由于焊道数量的大量增加,会造成焊接热量的大量堆积,热影响区加大,致使焊接变形及焊接应力加大。

关于焊接残余应力问题,在某些工程中设计规定施工中要消除焊接残余应力。

这项规定给制造和安装造成极大困难,最终未能实现。

残余应力是加工制造过程中必然产生的,焊接时产生的不均匀温度场,必然导致焊接残余应力的产生,当焊缝及其附近金属被加热并发生膨胀时,远离焊缝的冷金属对其该部分金属产生约束,当恢复到室温时,焊接被加热的金属就会产生拉应力,而约束部分则产生相应的压应力来平衡。

残余应力的存在,可能会减低截面抗侧向刚度和构件平面内整体抗弯刚度,对构件的稳定性有一定影响。

现以翼缘为轧制边的焊接工字形截面为例,它沿构件长度方向残余应力的分布,假定翼缘边缘最大残余应力为σrc=0.45fy,将构件截取一段作短柱试验,当外力产生应力σ=N/A=0.55fy以后,翼缘边缘开始屈服,并逐渐向内发展,能继续抵抗外力的弹性区逐渐缩小,由于截面塑性的发展,对弱轴Y-Y 的刚度的影响要比对强轴X-X的影响更大。

由于各类构件截面残余应力分布情况有较大差异,而其影响又随压杆屈曲方向而不同,故φ-λ曲线实际上是一个分布带,“TJ17-74规范”采用一条曲线显然不合理,国外规范多采用2~3条曲线,“GBJ17-88”共计算了200多条柱子曲线,采用了13种残余应力模式,考虑初始弯曲L/1000,最后将这200多曲线归纳为a、b、c三条曲线。

由于高层和大跨度结构的日益广泛应用,新规范“GB50017-2003”修订增加了第四类即d类截面的稳定系数。

高层及大跨的柱翼缘厚度都超过40毫米,这类厚壁柱的残余应力值很高,且沿壁厚方向变化,板件外表面往往以残余压应力为主,对构件的稳定的影响较大,导致它的承载能力下降。

以λ=60为例,d类构件比a类构件φ值减低了30%,比b类降低了23%,比c类降低了13%,随λ值的加大,d类构件的φ值降低的就更多。

基于上述分析,国家规范已对残余应力对构件承载能力的影响作了充分考虑。

设计者在实际工程中不必采取消除残余应力的措施,实际上残余应力是客观存在、消除不了的,但在施工过程中应采取合理的焊接工艺,尽量减少残余应力的影响。

五、设计必须充分考虑施工因素对结构承载能力的影响设计所采用的计算模型,是理想的理论上的计算模型,计算假定施工过程中不存在结构构件强迫就位,即不考虑施工过程产生的安装初始内力,不考虑具体的施工过程、施工顺序,仅对合龙后的整体结构进行验算;不考虑施工中产生的较大安装偏差,认为节点坐标都是理想坐标。

随着结构跨度越来越大,结构形式越来越复杂,由于施工因素的影响上述计算的理想假定难以满足要求。

安装偏差的影响:《钢结构施工质量验收标准》关于各种允许偏差的规定,均是基于一般工业与民用建筑钢结构工程制定的。

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