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钢结构设计入门及简易方法

本文介绍了一个钢结构设计的数据。虽然不是大师的杰作,但也不逊于大师的文章。大师的作品对有一定专业水平的人很有用,但对初学者来说太深奥了。这些信息特别适用于刚从事钢结构设计的人员。

1、 钢结构适用范围及选用1。钢结构适用范围

钢结构通常用于高层、大跨度、形状复杂、重载或起重、振动大、厂房温度高、密封要求高、主动或经常安装拆卸的结构。直观地说:超高层建筑、体育馆、歌剧院、桥梁、电视塔、钢铁工业厂房和临时建筑。这与钢结构本身的特点是一致的。

2。钢结构选型

在钢结构设计的全过程中,尤其是在结构选型和布置阶段,应注重“概念设计”。对于一些难以准确、合理分析或规范中没有规定的问题,可根据从力学关系、破坏机理、震害、试验现象等方面得出的设计思路,从整体上确定控制结构的布置和具体措施以及总体结构体系与子体系之间的工程经验。概念设计可以用于早期快速有效的构思、比较和选择。所得结构方案便于手工计算,概念清晰,质量正确,避免了结构分析阶段不必要的繁琐计算。同时,也是判断计算机内力分析输出数据是否可靠的主要依据。

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钢结构通常有框架、平(木)架、格(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。其理论和技术大多比较成熟。还有一些问题尚未解决,或者没有简单实用的设计方法,如网壳的稳定性。

在选择结构时应考虑它们的不同特点。在轻钢工业厂房中,当有较大的悬挂荷载或移动荷载时,可考虑放弃门式刚架,采用网架。在基本雪压较高的地区,屋盖曲线应有利于积雪滑动(雪荷载应考虑在50度切线内),如采用三心圆网壳。近一半的雪荷载被释放。对降雨量大的地区也有类似的考虑。在建筑允许的情况下,框架内的支架布置将比采用刚性连接的简单框架更为经济。在屋面跨度较大的建筑物中,可选用悬索或索膜结构体系。在高层钢结构设计中,经常采用钢-混凝土组合结构。在地震烈度高或非常不规则的高层建筑中,不能为了经济的目的而简单地选择核心筒加外框的形式。选择周围巨型型钢混凝土柱,核心是支撑框架结构体系。在中国,一半以上的高层都是前者。不利于抗震。

结构的布置应根据系统特点、荷载分布和特性综合考虑。一般来说,刚度应该是均匀的。机械模型很清楚。尽量限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其能以最直的直线传给地基。柱间抗侧撑分布应均匀。其质心应尽可能靠近侧向力(风震)作用线。否则,应考虑结构的扭转。结构的反侧应该有多条防线。例如,如果有支撑框架结构,柱应能独立承受至少总水平力的1/4。

有时,可以调整荷载传递方向,以满足框架结构楼层平面中次梁布置的不同要求。一般来说,为了减小次梁的截面沿短方向,但这样会增大主梁的截面,降低楼层净高,有时顶边柱也承受不了。此时,在较短的主梁上支撑次梁可以牺牲次梁来保持主梁和柱。

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三。钢结构构件截面选择

结构布置完成后,需对构件截面进行初步估算。主要是对梁柱和支座截面形状和尺寸的假定。

钢梁可选用槽钢、轧制或焊接H型钢。根据荷载和承载条件,截面高度通常在跨度的1/20到1/50之间。当翼缘宽度由梁间横向支撑距离的L/b限值确定时,可以避免对钢梁整体稳定性的复杂计算。这种方法很流行。在确定截面高度和翼缘宽度后,可根据规范中局部稳定结构规定估算板厚。

柱截面按长细比估算。一般情况下,50<λ<150,简单选择值接近100。根据不同的轴向压缩、双向弯曲或单向弯曲,可以选择钢管或H型钢。

对于初学者来说,需要注意的是,对于不同的结构,规范中对横截面的施工有不同的要求。例如,钢结构的局部稳定性是一个特殊的问题。钢结构规范与轻钢规范在极限值上存在较大差异。

此外,对构件截面形式的选择也没有固定的要求。结构工程师应根据构件受力情况,合理选择安全、经济、美观的截面。


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