結(jié)構(gòu)設(shè)計模型構(gòu)思(結(jié)構(gòu)模型設(shè)計作品)

南寧鋼結(jié)構(gòu)施工工程 2周前 ( 11-23 08:32 ) 5811 搶沙發(fā)

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本文目錄一覽：

1、鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計思路？
2,、結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟和思路有哪些?
3,、求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計思路,！

鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計思路,？

(一) 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層,、大跨度、體型復(fù)雜,、荷載或吊車起重量大,、有較大振動、高溫車間,、密封性要求高,、要求能活動或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說:大廈,、體育館,、歌劇院,、大橋、電視塔,、倉棚,、工廠、住宅和臨時建筑等,。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的,。

(二) 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

此處僅簡單介紹. 詳請參考相關(guān)專業(yè)書籍.由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛,做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是"概念設(shè)計",它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要. 對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題,可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系,、破壞機(jī)理,、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計思想,從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施,。運(yùn)用概念設(shè)計可以在早期迅速,、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇,。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算,、概念清晰、定性正確,并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算,。同時,它也是判斷計算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù),。

鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木行)架,、網(wǎng)架(殼),、索膜、輕鋼,、塔桅等結(jié)構(gòu)型式,。

其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實(shí)用的設(shè)計方法,比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等,。

結(jié)構(gòu)選型時,應(yīng)考慮它們不同的特點(diǎn),。在輕鋼工業(yè)廠房中,當(dāng)有較大懸掛荷載或移動荷載,就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架?；狙捍蟮牡貐^(qū),屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落(切線50度內(nèi)需考慮雪載 ),如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網(wǎng)殼?？傃┹d釋放近一半,。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時,在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性,。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系,。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中,不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱,核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系,。我國半數(shù)以上的此類高層為前者,。對抗震不利,。[19]

結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說要剛度均勻.力學(xué)模型清晰.盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ). 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線. 否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn). 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線. 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力.

框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子.

(三) 預(yù)估截面

結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后,需對構(gòu)件截面作初步估算,。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定,。

鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等,。根據(jù)荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇,。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時,可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計算,這種方法很受歡迎,。確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估,。

柱截面按長細(xì)比預(yù)估. 通常50λ150, 簡單選擇值在100附近。根據(jù)軸心受壓,、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等.

初學(xué)者需注意,對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu),規(guī)范中對截面的構(gòu)造要求有很大的不同,。如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別,。

除此之外,構(gòu)件截面形式的選擇沒有固定的要求,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況,合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面,。

(四) 結(jié)構(gòu)分析

目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計中,結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮P-Δ,p-δ.

新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:

典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形.

簡單結(jié)構(gòu)通過手算進(jìn)行分析.

復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析.

(五) 工程判定

要正確使用結(jié)構(gòu)軟件,還應(yīng)對其輸出結(jié)果的做"工程判定",。比如,評估各向周期,、總剪力、變形特征等,。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結(jié)果.

不同的軟件會有不同的適用條件.初學(xué)者應(yīng)充分明了.此外,工程設(shè)計中的計算和精確的力學(xué)計算本身常有一定距離, 為了獲得實(shí)用的設(shè)計方法,有時會用誤差較大的假定, 但對這種誤差, 會通過"適用條件,、概念及構(gòu)造"的方式來保證結(jié)構(gòu)的安全. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,"適用條件、概念及構(gòu)造"是比定量計算更重要的內(nèi)容.

工程師們不應(yīng)該過分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件.美國一位學(xué)者曾警告說:“誤用計算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個時間的問題,?！?/p>

注重概念設(shè)計和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法.

(六) 構(gòu)件設(shè)計

構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇. 比較常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn). 通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理. 經(jīng)濟(jì)考慮,也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面. 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時,可選擇Q345; 穩(wěn)定控制時,宜使用Q235.

構(gòu)件設(shè)計中,現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗(yàn)算截面.這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的彈性方法并不匹配.

當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。由于程序技術(shù)的進(jìn)步,一些軟件可以將驗(yàn)算時不通過的構(gòu)件,從給定的截面庫里選擇加大一級.并自動重新分析驗(yàn)算,直至通過,如sap2000等,。這是常說的截面優(yōu)化設(shè)計功能之一,。它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。但是,初學(xué)鋼至少應(yīng)注意兩點(diǎn):

1.軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗(yàn)算時,計算長度系數(shù)的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)定.目前所有的程序都不能完全解決這個問題,。所以,尤其對于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件,結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個檢查.

2.當(dāng)上面第(三)條中預(yù)估的截面不滿足時,加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對待,。

(1) 強(qiáng)度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度,其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度,抗剪不滿足加大腹板厚度。

(2) 變形超限,通常不應(yīng)加大板件厚度,而應(yīng)考慮加大截面的高度,否則,會很不經(jīng)濟(jì),。

使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設(shè)計功能,很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分,實(shí)際上,常常并不合適,。

(七) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計

連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的內(nèi)容之一.在結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定.常常出現(xiàn)的一種情況是,最終設(shè)計的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免. 按傳力特性不同,節(jié)點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接. 初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者.常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計算公式.

連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大.比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒有問題,但會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動, 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定. 會導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果.

連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計和實(shí)際受力設(shè)計兩種常用的方法, 初學(xué)者可偏安全選用前者.設(shè)計手冊[2}中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計者查用,比較方便. 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來自動完成.

具體設(shè)計主要包括以下內(nèi)容:

1.焊接: 對焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守. 焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng).E43對應(yīng)Q235,E50對應(yīng)Q345. Q235與Q345連接時,應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43,而不是E50.

焊接設(shè)計中不得任意加大焊縫. 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近.其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定.

2.栓接:

鉚接形式,在建筑工程中,現(xiàn)已很少采用.

普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用.

高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛.常用8.8s和10.9s兩個強(qiáng)度等級.根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同. 高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12. 常用M16~M30. 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計中應(yīng)慎重使用。

自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接. 國外在低層墻板式住宅中,也常用于主結(jié)構(gòu)的連接.

3.連接板: 可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm. 然后驗(yàn)算凈截面抗剪等.

4.梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪.承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓.

5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計必須考慮安裝螺栓,、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等,。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場無法安裝是初學(xué)者長犯的錯誤。此外,還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場定位與臨時固定,。

6.節(jié)點(diǎn)設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平. 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成.

(八) 圖紙編制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計出圖分設(shè)計圖和施工詳圖兩階段,設(shè)計圖為設(shè)計單位提供,施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計圖編制,有時也會由設(shè)計單位代為編制,。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾,有設(shè)計能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計圖編制的情況也很普遍,。

1.設(shè)計圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù). 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余. 在設(shè)計圖中,對于設(shè)計依據(jù)、荷載資料(包括地震作用),、技術(shù)數(shù)據(jù),、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計要求(包括制造和安裝,、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級,、涂裝及運(yùn)輸?shù)?、結(jié)構(gòu)布置,、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚,以利于施工詳圖的順利編制,并能正確體現(xiàn)設(shè)計的意圖,。主要材料應(yīng)列表表示。

2.施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等.深度須能滿足車間直接制造加工.不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá),并應(yīng)附有詳盡的材料表.

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