詳細(xì)說明鋼結(jié)構(gòu)的簡單設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)思路
2020-06-30 09:32 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦鋼結(jié)構(gòu)
一、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案計(jì)算的手段
目前，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般為線彈性分析，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)設(shè)計(jì)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都需要使用軟件，典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以查力學(xué)手冊(cè)之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形。簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過手算進(jìn)行分析;復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。
二、鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的評(píng)定
要正確使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，還需要對(duì)其輸出結(jié)果的做“工程評(píng)定”。比如，評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)“工程評(píng)定”選擇修改模型重新分析，還是修正計(jì)算結(jié)果。
不一樣的軟件會(huì)有不一樣的適用條件。初學(xué)者需要充分明了。此外，工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離，為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方案方法，有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定。但對(duì)這種誤差，會(huì)通過“適用條件、概念及構(gòu)造”的方式來保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不要過分信任與依賴設(shè)計(jì)軟件。美國一位學(xué)者曾警告說：“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問題。”需要注重概念設(shè)計(jì)與工程評(píng)定是避免這種工程災(zāi)難的方法。
三、判斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)一般而言用于高層建筑、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車間、密封性要求高、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。直觀的說：超高層公共建筑、大跨度的公共建筑、橋梁、電視塔、倉棚、工業(yè)廠房和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。
四、設(shè)計(jì)選型與設(shè)計(jì)布置
概念設(shè)計(jì)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中是需要被強(qiáng)調(diào)的，它在設(shè)計(jì)選型與設(shè)計(jì)布置階段非常重要。對(duì)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)設(shè)計(jì)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(jì)方案思想，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(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇。所得設(shè)計(jì)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，也是判斷計(jì)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)一般有：框架、平面 (木行)架、網(wǎng)架 (殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式。其理論與技術(shù)已經(jīng)成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實(shí)用的設(shè)計(jì)方案方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。
框架結(jié)構(gòu)樓層平面次梁的布置，有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不一樣的要求。一般為了減小截面沿短向布置次梁，但這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)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。
五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析前，是需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定。最常出現(xiàn)的一種情況，最終設(shè)計(jì)方案的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不一樣，節(jié)點(diǎn)分剛接，鉸接和半剛接。初學(xué)者可以選擇可以簡單定量分析的前兩者。
連接的不一樣對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)，不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定。會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)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(jì)方案和實(shí)際受力設(shè)計(jì)方案兩種常用的方法，初學(xué)者可以偏安全的選用前者。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中一般而言有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用，比較方便。也可以使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的后處理部分來自動(dòng)完成。
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