钢结构设计的步骤和思路? 钢结构设计步骤介绍

作者&投稿:岛郑 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

 钢结构厂房的结构布置原则有:尽量使建筑的柱网均匀对称布置,使建筑的中心与刚度中心在同一位置上。这样可以减小厂房的空间扭转作用,建筑的结构设计要简洁、对称、传力流畅而明确,防止结构出现应力集中现象或者构件发生结构突变,造成凹角和收缩现象以及竖向变化过多的造成的外挑和内收,力求沿竖向的刚度不突变或少突变。如果是多层厂房,这种结构跨度较大而柱子较少,柱距方向尺寸较小,柱子多。大部分厂房结构都是横向控制,这样可以平衡横纵向的抗震能力,使设计更为经济合理,这样的设计可以使钢结构厂房的结构更加稳定。

  厂房的建造位置也很重要,要尽量避免建造在地壳裂缝上面,因为这样的位置通常是地震多发地带,并容易造成厂房的不均匀沉降。地震区房屋的伸缩缝是合一的,当房屋较长时,宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝;施工中,每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带,后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段,在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位,适当提高配筋率;加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。

 

 多层厂房由于设备与货物的重量都比较重,并且物品有着竖向运输的需要。所以在厂房内部要设置电梯,而钢筋混凝土的电梯井筒的刚度很大,会对于建筑物产生偏心荷载,所以对于电梯井的位置设计时要设置在重心位置,不要设置在建筑物的角部和端部。



钢结构设计步骤和设计思路有哪些?
根据设计方案或建筑图,预估各部分荷载;
依据荷载、建筑平面选定结构形式(或依建筑设计结果)。
对所选定的结构受力体系进行内力分析。
选取各控制截面验算变形(刚度)、强度、稳定。
调整后验算节点,参照构造要求绘制施工图。

钢结构设计步骤和设计思路有哪些?~

钢结构设计步骤和设计思路
(一) 判断结构是否适合用钢结构
钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间
、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大
桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。
(二) 结构选型与结构布置
此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角
度来确定控制结构的布置及细部措施。 运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、
比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段
不必要的繁琐运算。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载
,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(
切线50度内需考虑雪载 ),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半
。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架
有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构
体系。高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中
,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。[19] 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑.一般的说要刚度均匀.力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础. 柱间抗侧支撑的分布应均匀.其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线. 否则应考虑结构的扭转. 结构的抗侧应有多道防线. 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力
框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为
了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时
会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子.
(三) 预估截面
结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。 钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。 确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估. 通常50<λ<150, 简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯
或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等.
初学者需注意,对应不同的结构,规范中对截面的构造要求有很大的不同。 如钢结构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题。在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。
除此之外,构件截面形式的选择没有固定的要求,结构工程师应该根据构件的受力情况,
合理的选择安全经济美观的截面。
(四) 结构分析
目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ.
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构
提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件:
典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形.
简单结构通过手算进行分析.
复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析.
(五) 工程判定
要正确使用结构软件,还应对其输出结果的做"工程判定"。比如,评估各向周期、总剪力
、变形特征等。根据"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果.
不同的软件会有不同的适用条件.初学者应充分明了.此外,工程设计中的计算和精确的力学
计算本身常有一定距离, 为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定, 但对这种误
差, 会通过"适用条件、概念及构造"的方式来保证结构的安全. 钢结构设计中,"适用条件
、概念及构造"是比定量计算更重要的内容.
工程师们不应该过分信任与依赖结构软件.美国一位学者曾警告说:“误用计算机造成结构
破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”
注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法.
(六) 构件设计
构件的设计首先是材料的选择. 比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn). 通常主结
构使用单一钢种以便于工程管理. 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面. 当强度
起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235.
构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面.这和结构内力计算的弹性方法并
不匹配.
当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验
算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算,直至通过,如
sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。

  钢结构设计对于不同的定量指标和应用都有相应的阐释,包括对钢结构防震设计。要注意的是,在钢结构设计的过程中,一定要从安全的角度出发。结构选型和结构布置要相对合理。这篇文章就主要向大家介绍了钢结构设计的相关操作,并且向大家展示了几幅钢结构设计的图片信息,让大家可以更加地了解钢结构设计知识,下面就跟小编一起去看看吧。
  



  钢结构设计步骤
  1.判断结构是否适合用钢结构
  钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说:大厦、体育馆、歌剧院
  2.结构选型与结构布置
  结构选型及布置是对结构的定性,由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计
  3.预估截面
  结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等
  4.结构分析
  典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形;简单结构通过手算进行分析;复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析
  5.工程判定
  要正确使用结构软件,还应对其输出结果的做“工程判定”。比如,评估各向周期、总剪力、变形特征
  6.构件设计
  构件设计首先是材料的选择,比较常用的是Q235和Q345。当强度起控制作用时,可选择
  Q345;稳定控制时,宜使用Q235
  7.节点设计
  连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者
  



  钢结构的抗震设计
  1)进行动力学分析获得必须的侧向力。在计算前必须有最基本的结构要素,尤其是结构的自重和侧向传力体系要有明确的计划。最简单的动力学分析是底部剪力法。这通过计算各楼层的自重和分布计算得出。更为流行的是实用软件进行线性模态分析。模态分析依赖于结构的自重,侧向力单元的分布和刚度。
  2)设计侧向传力单元。从动力学中获得的力需要考虑侧向力单元的延性来折减。延性系数由规范规定。注意不能太保守设计。最为整个建筑的耗能结构,侧向单元只要满足侧向力计算即可。原因是截面过大会降低结构延性,并且所有其他的构件都会受到影响。确定截面后,需要计算出实际的延性。这是因为实际选取的截面会大于计算所要求的界面。所以实际延性会低于理论延性。
  



  3)设计与侧向单元联接的柱和其他主要构件。为满足“强柱”的要求,使用最大可能的侧向单元的力,即考虑侧向单元的极限承载力。
  4)设计地基。设计思路同3)。如果地质良好,如岩石,可以在最后设计。
  5)设计隔板。当然考虑是刚性的还是半刚性的。隔板的破毁将导致结构脆性破坏或倒塌,所以设计思路是不能屈服,必须在线性范围内。其涉及内容有支柱,弦,连接样式;剪切连接件等等。
  



  好了,说到这里,小编对于钢结构设计的步骤以及相关信息就介绍得差不多了,在设计的时候,一定要考虑到安全度和可靠度的方面。同时,大家要注意的是,防震设计过程设计思路清晰,以防操作人员收到伤害。如果大家还有什么问题或者有兴趣对钢结构设计深入地了解的话,可以登录土巴兔官网进行访问哦,小兔也会随时给予答复哦。

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