鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計思路

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計思路介紹了鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，指出鋼結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)選型與布置階段非常重要。標簽：建筑科學(xué)；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)選型；結(jié)構(gòu)布置；結(jié)構(gòu)分析1判斷結(jié)構(gòu)是否適合采用鋼結(jié)構(gòu)由于鋼結(jié)構(gòu)具有建筑整體自重小、施工周期短、施工受自然環(huán)境影響?。囟龋┑忍攸c，因此，鋼結(jié)構(gòu)通常適用于高層、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)。2結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置設(shè)計概念在鋼結(jié)構(gòu)中是非常重要的，尤其在結(jié)構(gòu)和布置階是非常重要的。當(dāng)遇到一些比較難的問題或者一些未經(jīng)規(guī)范的問題時，可以嘗試著從整體和實際相出發(fā)，利用破壞機理來進行實驗，并從中獲得經(jīng)驗，當(dāng)然不能只從一部分來進行控制，需要從全局出發(fā)，對控制結(jié)構(gòu)采取細部措施。使用這些理論可以節(jié)省更多時間，對工程建設(shè)和構(gòu)思提供好的方法。在結(jié)構(gòu)方案上，要具有以下特點，首先是易于手算的，寫的內(nèi)容非常清晰并且是正確的，不存在大的錯誤，在運算過程中能很好的避免繁瑣的運算過程。對于鋼結(jié)構(gòu)有網(wǎng)架、網(wǎng)架（殼）、輕鋼、塔桅等幾種結(jié)構(gòu)方式。對于這些種類技術(shù)運用上都已經(jīng)非常=成熟，但是也存在著許多不足之處，需要進一步改善。因此在選擇鋼的結(jié)構(gòu)時要考慮工程特點，選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)。在一些輕鋼業(yè)中，廠房中的一些設(shè)備是不適合用門式鋼架的，原因是牢固程度不夠，所以在選擇鋼的類型時，需要考慮到實際情況。在建筑以及工藝流程允許的時候，在當(dāng)中使用支撐可能會比幾個節(jié)點來的更有用處，而且也便宜非常經(jīng)濟。當(dāng)遇到房屋面積比較大時，可以嘗試使用懸索和索膜等體系，這個體系的好處在于能夠承受壓力。在建設(shè)樓層比較高的建筑時，經(jīng)常采用的方法是鋼和混泥土相互結(jié)合在一起，在一些經(jīng)常有地震或者建設(shè)的樓層顯示不規(guī)則狀態(tài)時，在選擇布置結(jié)構(gòu)方面不怎么會特意考慮價格問題，而是從安全角度出發(fā)，選擇合適的結(jié)構(gòu)。對于這些情況時最好選擇周邊巨型SRC柱，這個模型是以周邊巨型SRC柱為核心，支撐起整個大樓。在結(jié)構(gòu)布置上，要對周圍情況進行分析，然后結(jié)合結(jié)構(gòu)自身特點，最后選擇合適的方法。在建筑時要做到以下幾點：在力學(xué)模型上一定要清楚，在有大物體移動時，不會造成影響，而且還要考慮風(fēng)，這些都是影響建筑的因素，所以這些都是需要考慮進去的。在結(jié)構(gòu)的側(cè)抗力上，應(yīng)該需要多個防線進行維護，最好有其支持作用的柱子，而且能承受很大的壓力。對于樓層平面梁上的布置，也可以進一步優(yōu)化。具體措施是減小梁截面，讓大截面的面積增加，從而能減少樓層凈高度，使得樓層整體效果不錯。3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)向支撐的間距當(dāng)按l/b限值確定時，可滿足鋼梁整體穩(wěn)定的要求。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。柱截面按長細比以）預(yù)估。通常取值范圍在50＜入＜150，一般初選值可在100左右。截面型式可根據(jù)柱截面不同的受力狀態(tài)，選擇鋼管或H型鋼等。對應(yīng)不同類型的鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計規(guī)范對截面的構(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，在普通鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和輕型鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。除此之外，構(gòu)件布置應(yīng)通過經(jīng)驗并結(jié)合具體設(shè)計進行合理布置，讓構(gòu)件充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)性能，也就是人為控制平面外、平面內(nèi)計算長細比，讓強弱軸方向放置正確，受力、變形協(xié)調(diào)一致。4結(jié)構(gòu)分析對于線彈性分析一般都在鋼實際結(jié)構(gòu)分析之上，在一些條件允許的時候需要考慮P-A，p-&一些比較新的原價可以先考慮幾何非線性的彈性。這樣做的好處在于能更好對結(jié)構(gòu)進行分析。當(dāng)然并不所有的軟件都需要進行彈性分析，可以直接根據(jù)查資料等就可以解決，在遇到簡單的結(jié)構(gòu)分析時，不需要運用程序進行運算，手算就可以了，但是當(dāng)遇到比較難得問題時，需要借助軟件進行計算?，F(xiàn)在工程上一般都使用sap2000、PKPM系列軟件等，這些軟件不管對簡單問題還是相對比較難得問題都能解決，其中比較有名的是探索者CAD、世紀旗云結(jié)構(gòu)設(shè)計工具箱等等，，當(dāng)在工程利用這些軟件時，做起來都是得心應(yīng)手，大大提高工作效率。5工程判定首先要學(xué)會對軟件正確使用，然后對于軟件輸出的數(shù)據(jù)要加以判斷。要對總剪力，變形特征等方面進行檢測。根據(jù)工程需要來確定是修改原先的模型還是數(shù)據(jù)，從而使得工程運行更加流暢，不存在太大的困難。當(dāng)然對于軟件中不同的結(jié)構(gòu)成分是為了適應(yīng)不同條件的使用者，因為使用者的水平不同，因此軟件中的結(jié)構(gòu)成分也并不一樣。在工程中的計算和理論計算還是存在一定差距的，原因是工程中會有誤差出現(xiàn)，而在理論中沒有誤差出現(xiàn)，因此會存在理論查，對于這種誤差，需要通過概念設(shè)計的手段來使結(jié)構(gòu)安全。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于概念設(shè)計和定量計算是一樣重要的，兩種發(fā)揮著同樣的作用。當(dāng)然對于軟件，工程師并不要十分信賴它，而是要結(jié)合自己專業(yè)知識和自己經(jīng)驗，使得設(shè)計非常合理，而且規(guī)范要求。6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)應(yīng)當(dāng)使用單一鋼種，以便于工程管理。從經(jīng)濟角度考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當(dāng)強度起控制作用時，可選擇Q345；當(dāng)穩(wěn)定起控制作用時，宜選擇Q235。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)分析軟件，都提供截面驗算的后處理功能。一些軟件可以將驗算時不滿足的構(gòu)件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，這就是常說的截面優(yōu)化設(shè)計功能之一。例如sap2000、PKPM系列軟件等就可以提供這種功能，它雖然可以提高結(jié)構(gòu)工程師的工作效率，但是設(shè)計人員至少應(yīng)注意2點：在對軟件做截面構(gòu)建時對于有些數(shù)據(jù)的取值并不是那么的符合規(guī)定，存在不規(guī)范性。對于這個問題，直到目前為止，工程上還是沒能找出辦法進行解決。因此在節(jié)點這個層面上，工程師是特別要注意的，一定要把這個問題解決好。對于工程師所預(yù)估的面積沒有那么大時，對于這個情況要分兩種進行考慮：①對于強度不足時，要對鋼板進行強度增加，使得鋼板的厚度和強度達到原先標準。②在出現(xiàn)變形超出限制的情況下，要考慮這種方法，即不應(yīng)該盲目的增加鋼板厚度，而是應(yīng)該考慮能不能加大鋼板截面的厚度或者高度，不然的話，或造成很大的浪費，在初次碰到這個問題時，會覺得很難。對于上述情況，舉個例子分析一下，在整個設(shè)計的過程中，設(shè)計人員并么有考慮到浪費這一點，因此在滿足柱頂位移時，使用了鋼板加厚的方法，但是這樣之后，就不能稱之為輕型式鋼架結(jié)構(gòu)。對于這種方法使用，大大造成了材料浪費。在設(shè)計的過程中，一般都使用PKPMCAD計算軟件，軟件能自動加大截面優(yōu)化設(shè)計，但是在難度上很難分開。所以一般都冕得并不是十分合適。因此對這個軟件需要更加完善才是有效的。7結(jié)束語作為一名專業(yè)設(shè)計人員，設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、經(jīng)濟適用的設(shè)計產(chǎn)品是我們的職責(zé)，文本通過鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的探討，指出了在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題，可為專業(yè)設(shè)計人員提供借鑒。參考文獻許寧.淺談石化工程鋼結(jié)構(gòu)