靜網PWA視頻評論

鋼結構設計簡單步驟設計思路

2023年09月26日

- txt下載

(一)判斷結構是否適合用鋼結構
  鋼結構通常用於高層、大跨度、體型複雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說:大廈、 體育 館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建築等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
  (二)結構選型與結構布置
  此處僅簡單介紹。詳請 參考 相關專業書籍。由於結構選型涉及廣泛,做結構選型及布置應該在經驗豐富的工程師指導下進行。
  在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計",它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性 分析 或規範未規定的 問題 ,可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關係、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易於手算、概念清晰、定性正確,並可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時,它也是判斷 計算 機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
  林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規劃結構方案的 方法 ,以及結構總體系和個分體系間的相互力學關係和簡化近似設計方法。[20]
  鋼結構通常有框架、平面(木行)架、網架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
  其 理論 與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法,比如網殼的穩定等。
  結構選型時,應考慮它們不同的特點。在輕鋼 工業 廠房中,當有較大懸掛荷載或移動荷載,就可考慮放棄門式剛架而採用網架。基本雪壓大的地區,屋面曲線應有利於積雪滑落(切線50度內需考慮雪載),如亞東水泥廠石灰石倉棚採用三心圓網殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區相似考慮。建築允許時,在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的 經濟 性。而屋面覆蓋跨度較大的建築中,可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中,常採用鋼混凝土組合結構,在地震烈度高或很不規則的高層中,不應單純為了經濟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構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
  結構的布置要根據體系特徵,荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。儘可能限制大荷載或移動荷載的 影響 範圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要儘量靠近側向力(風震)的作用線。否則應考慮結構的扭轉。結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
  框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調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樑上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
  (三)預估截面
  結構布置結束後,需對構件截面作初步估算。主要是樑柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
  鋼樑可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時,可迴避鋼樑的整體穩定的複雜計算,這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度後,其板件厚度可按規範中局部穩定的構造規定預估。
  柱截面按長細比預估。通常50<λ<150,簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等。
  初學者需注意,對應不同的結構,規範中對截面的構造要求有很大的不同。如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。在普鋼規範和輕鋼規範中的限值有很大的區別。
  除此之外,構件截面形式的選擇沒有固定的要求,結構工程師應該根據構件的受力情況,合理的選擇安全經濟美觀的截面。
  (四)結構分析
   目前 鋼結構實際設計中,結構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體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構提供了條件。並不是所有的結構都需要使用軟體:
  典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。
  簡單結構通過手算進行分析。
  複雜結構才需要建模運行程序並做詳細的結構分析。
  (五)工程判定
  要正確使用結構軟體,還應對其輸出結果的做"工程判定".比如,評估各向周期、總剪力、變形特徵等。根據"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。
  不同的軟體會有不同的適用條件。初學者應充分明了。此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離,為了獲得實用的設計方法,有時會用誤差較大的假定,但對這種誤差,會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。鋼結構設計中,"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的 內容 。
  工程師們不應該過分信任與依賴結構軟體。美國一位學者曾警告說:「誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時 間的問題。」
  注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。
  (六)構件設計
  構件的設計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn)。通常主結構使用單一鋼種以便於工程管理。經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時,可選擇Q345;穩定控制時,宜使用Q235.
  構件設計中,現行規範使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法並不匹配。
  當前的結構軟體,都提供截面驗算的後處理功能。由於程序技術的進步,一些軟體可以將驗算時不通過的構件,從給定的截面庫里選擇加大一級。並自動重新分析驗算,直至通過,如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但是,初學鋼至少應注意兩點:
  1.軟體在做構件(主要是柱)的截面驗算時,計算長度係數的取定有時會不符合規範的規定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以,尤其對於節點連接情況複雜或變截面的構件,結構師應該逐個檢查。
  2.當上面第(三)條中預估的截面不滿足時,加大截面應該分兩種情況區別對待。
  (1)強度不滿足,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,通常不應加大板件厚度,而應考慮加大截面的高度,否則,會很不經濟。
  使用軟體的前述自動加大截面的優化設計功能,很難考慮上述強度與剛度的區分,實際上,常常並不合適。
轉貼於論文聯盟 http://www.lwlm.com

收藏

字典網 - 試題庫 - 元問答 - 简体 - 頂部

Copyright © cnj8 All Rights Reserved.