2022年钢结构设计方案步骤和设计方案思路.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 钢结构设计步骤和设计思路摘要：钢结构设计简洁步骤和设计思路关键词：钢结构结构设计步骤 一 判定结构是否适合用钢结构重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动 或常常装拆的结构；直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大 桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和暂时建筑等；这是和钢结构 自身的特点相一样的； 二 结构选型与结构布置. 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当在体会丰富的工程师指导下进 行；" 概念设计", 它在结构选型与布置阶段特别重要. 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、试验现象和工程体会所获 得的设计思想,从全局的角度来确定掌握结构的布置及细部措 施； 运用概念设计可以在早期快速、有效地进行构思、比较与 挑选；所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可防止结构分析阶段不必要的繁琐运算；同时,它也是判定计 算机内力分析输出数据牢靠与否的主要依据；教授在结构概念和体系一书中介绍了用整体概 念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相 互力学关系和简化近似设计方法；20 木行 架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式；, 或没有简 单有用的设计方法,比如网壳的稳固等；中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑舍弃门式刚架而 采纳网架；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纳三心圆网壳；总雪载释放近一半；降雨量大的地区相像考虑；建筑答应时,在框架中布置支撑会比简洁的节点刚接的框架有 更好的经济性；而屋面掩盖跨度较大的建筑中,可挑选构件受 拉为主的悬索或索膜结构体系；高层钢结构设计中,常采纳钢 混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规章的高层中,不应单 纯为了经济去挑选不利抗震的核心筒加外框的形式；宜挑选周名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 , 荷载分布情形及性质等综合考虑. 一般的说要刚度匀称. 力学模型清晰 . 尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范畴 , 使其以最直接的线路传递到基础 . 柱间抗侧支撑的分布应匀称 . 其形心要尽量靠近侧向力 风震 的作用线 . 否就应考虑结构的扭转. 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担1/4 的总水平力 . , 有时可以调整其荷载传递方向以满意不同的要求；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,削减了楼层净高, 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 预估截面和支撑等的断面外形与尺寸的假定；H型钢截面等；依据荷载与支座情形,其截面高度通常在跨度的1/201/50 之间挑选；翼名师归纳总结 缘宽度依据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢第 3 页,共 10 页梁的整体稳固的复杂运算,这种方法很受欢迎；确定了截面高- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳固的构造规定预估；. 通常 50< <150, 简洁挑选值在 100邻近；依据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同 , 可挑选钢管或 H型钢截面等 . 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分；程师应当依据构件的受力情形,合理的挑选安全经济美观的截 面； 四 结构分析 , 结构分析通常为线弹性分析 , 条件 答应时考虑 P- ,p- . 弹塑性能 . 这为更精确的分析结构供应了条件；并不是全部的结 构都需要使用软件 : . 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - . . 五 工程判定 " 工程判定 " ；比如,评估各向周期、总剪力、变形特点等；依据 " 工程判定 " 挑选修改模型重新分析, 仍是修正运算结果 . 同的适用条件 . 初学者应充分明白 . 此外 ,工程设计中的运算和精确的力学运算本身常有肯定距离 , 为了获得有用的设计方法 , 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 的内容 ." 是比定量运算更重要. 美国一位学者曾警告说：“ 误用运算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的 问题；”. 六 构件设计名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的挑选 . 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 治理 . 经济考虑 , 也可以挑选不同强度钢材的组合截面 . 当强度 起掌握作用时 , 可挑选 Q345； 稳固掌握时 , 宜使用 Q235. , 现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面 .这和结构内力运算的弹性方法并不匹配 . , 都供应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,从给定的截面库里挑选加大一级. 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；它削减了结构师的许多工作量；但是,初学钢至少应留意两点：1. 软件在做构件 主要是柱 的截面验算时 , 运算长度系数的取定有时会不符合规范的规定. 目前全部的程序都不能完全解决这个问题；所以 , 特别对于节点连接情形复杂或变截面的构件 ,结构师应当逐个检查 . 2. 当上面第 三 条中预估的截面不满意时,加大截面应当分两种情形区分对待；1 强度不满意 , 通常加大组成截面的板件厚度,其中 , 抗弯不满意加大翼缘厚度,抗剪不满意加大腹板厚度；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 变形超限,通常不应加大板件厚度,而应考虑加大截面的高度,否就,会很不经济；上述强度与刚度的区分,实际上,常常并不合适； 七 节点设计. 在结构分析前 , 就应当对节点的形式有充分摸索与确定. 常常显现的一种情形是 , 最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一 致, 这必需防止 . 按传力特性不同 , 节点分刚接 , 铰接和半刚接 . 初学者宜挑选可以简洁定量分析的前两者 丰富的举荐的节点做法及运算公式 . . 常用的参考书 2 有的不同对结构影响甚大 . 比如 , 有的刚接节点虽然承担弯矩没有问题 , 但会产生较大转动 , 不符合结构分析中的假定 . 会导致实际工程变形大于运算数据等的不利结果 . , 初学者可偏安全选用前者 的表格等供设计者查用理部分来自动完成 . . 设计手册 2 中通常有焊缝及螺栓连接 , 比较便利 . 也可以使用结构软件的后处: 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1. 焊接 : 对焊接焊缝的尺寸及形式等, 规范有强制规定 , 应严格遵守 . 焊条的选用应和被连接金属材质适应 .E43 对应 Q235,E50对应 Q345. Q235 与 Q345连接时 , 应当挑选低强度的 E43, 而不是 E50. . 焊缝的重心应尽量与被连 接构件重心接近 . 其他具体内容可查规范关于焊缝构造方面的规 定. 2. 栓接 : , 在建筑工程中,现已很少采纳 . , 可在次要结构部位使用 . , 使用日益广泛 . 常用 8.8s 和 10.9s 两个强度等级 .依据受力特点分承压型和摩擦型. 两者运算方法不同 . 高强螺栓最小规格 M12. 常用 M16M30. 超大规格的螺栓性能不稳固 , 设计中应谨慎使用；. 国外在低层墙板式住宅中 , 也常用于主结构的连接 . 3. 连接板 : 可简洁取其厚度为梁腹板厚度加 4mm. 然后验算净截面抗剪等 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4. 梁腹板 : 应验算栓孔处腹板的净截面抗剪 . 承压型高强 螺栓连接仍需验算孔壁局部承压 . 5. 节点设计必需考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及 构件吊装次序等；构件运到现场无法安装是初学者长犯的错 误；此外,仍应尽可能使工人能便利的进行现场定位与暂时固定；6. 节点设计仍应考虑制造厂的工艺水平. 比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成 . 八 图纸编制阶段,设计图为设 计单位供应,施工详图通常由钢结构制造公司依据设计图编 制,有时也会由设计单位代为编制；由于近年钢结构工程增多 和设计院钢结构工程师缺乏的冲突,有设计才能的钢结构公司 参加设计图编制的情形也很普遍；1. 设计图 : 是供应制造厂编制施工详图的依据 . 深度及内 容应完整但不冗余 . 在设计图中 , 对于设计依据、荷载资料（包 括地震作用）、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求（包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等）、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 清晰,以利于施工详图的顺当编制,并能正确表达设计的意图；主要材料应列表表示；2. 施工详图 : 又称加工图或放样图等. 深度须能满意车间直接制造加工 . 不完全相同的另构件单元须单独绘制表达,并应附 有详尽的材料表 . 前比较纷乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同； 初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书 3 ,并依据规范规定编制；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页