貴州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計入門:簡單設(shè)計步驟和設(shè)計思路
一、鋼結(jié)構(gòu)的應用范圍與選擇
1、鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍
貴州鋼結(jié)構(gòu)常用于高層、大跨度、復雜結(jié)構(gòu)、大荷載或吊車、大振動、高溫廠房、高密封要求,可主動或經(jīng)常拆裝。直觀地說:超高層建筑、體育館、歌劇院、橋梁、電視塔、工業(yè)建筑和臨時建筑。這是符合鋼結(jié)構(gòu)本身的特點的。
2、鋼結(jié)構(gòu)選型。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程中,應重視概念設(shè)計。在結(jié)構(gòu)選型和布置階段尤為重要。一些很難做出準確合理的分析或規(guī)范不明確、力學關(guān)系的基礎(chǔ)上,從整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷機制、損傷設(shè)計、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗,從總體布局和確定控制結(jié)構(gòu)的詳細措施來看。概念設(shè)計的使用可以在初期快速有效地構(gòu)思、比較和選擇。該結(jié)構(gòu)計算簡單、準確,避免了結(jié)構(gòu)分析階段的不必要操作。同時,也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)是否可靠的主要依據(jù)。
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、木(木)框、網(wǎng)框(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。其理論和技術(shù)大都成熟。還有一些問題沒有得到解決,也沒有簡單實用的設(shè)計方法,如網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等。
在鋼結(jié)構(gòu)選型時應考慮其不同的特點。在輕鋼廠房中,當有較大的懸移載荷或移動荷載時,可以拋棄門架,使用網(wǎng)架?;痉e雪壓力大的地區(qū),屋頂曲線應有助于雪滑(切線50度的國內(nèi)需求考慮雪),如三圓殼。將近一半的積雪被釋放。強降水地區(qū)相似。當建筑物允許時,框架內(nèi)的支撐將比僅通過簡單節(jié)點連接的框架更經(jīng)濟。在有大屋頂?shù)慕ㄖ镏?,可以選擇懸掛或索膜結(jié)構(gòu)作為主要結(jié)構(gòu)。在高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,常采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。在高烈度或不規(guī)則地震烈度的高層建筑中,為了經(jīng)濟起見,不必簡單地選擇芯筒加外框的形式。應選擇周邊地區(qū)的巨型鋼骨混凝土柱,核心是支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。在我國,這種高水平的一半以上是前者。這不利于抗震。
鋼結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)系統(tǒng)的特點、荷載的分布和結(jié)構(gòu)的性質(zhì)來考慮。一般說來,剛度是均勻的。力學模型清晰。盡可能地限制大或移動荷載的影響,使它們以最直接的路線為基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)力分布應均勻。它的質(zhì)心應接近側(cè)向力(風沖擊)作用線。否則,應考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應具有多重防線。例如,一個支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少能承受1/4的水平力。
框架結(jié)構(gòu)樓面梁的布置有時可以調(diào)整荷載傳遞方向,以滿足不同的要求。通常為了縮短橫截面沿短時間來裝飾梁,但會使梁截面增大,降低柱子頂邊的樓板高度,有時過多,主梁在次梁和梁柱上較短,以保持犧牲。
3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件
鋼結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后,需要對構(gòu)件截面進行初步估算。主要是對梁柱截面形狀和尺寸以及支座的假定。
鋼梁可選用槽鋼、軋制或焊接H型鋼型材等。根據(jù)荷載和支撐條件,截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間。根據(jù)梁間橫向支承間距確定翼緣寬度按L/B極限確定時,避免了鋼梁整體穩(wěn)定性的復雜計算。斷面高度和翼緣寬度、板厚按當?shù)貥?gòu)造穩(wěn)定性預測規(guī)定。
1、設(shè)計計算方法
在鋼結(jié)構(gòu)的實際設(shè)計中,結(jié)構(gòu)分析通常是線彈性分析,在條件允許時考慮p△和p△。
最近的一些有限元軟件可以考慮鋼的幾何非線性和彈塑性。這為更精確地分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并非所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:一個典型的結(jié)構(gòu)可以檢查工具書的內(nèi)力和變形,如機械手冊。用手算法對簡單結(jié)構(gòu)進行了分析。復雜結(jié)構(gòu)需要對運行程序進行建模,并進行詳細的結(jié)構(gòu)分析。