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钢结构设计的建筑论文

时间:2020-12-09 17:49:50 建筑毕业论文 我要投稿

关于钢结构设计的建筑论文

  关于钢结构设计的内容你了解多少?你知道关于钢结构设计的建筑论文怎么写吗?下面是小编准备的关于钢结构设计的建筑论文,仅供参考。

关于钢结构设计的建筑论文

  钢结构设计步骤和设计思路【1】

  摘要: 钢结构设计简单步骤和设计思路 关键词: 钢结构 结构设计 步骤   (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。

  林同炎教授在《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] 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。

  它减少了结构师的很多工作量。

  但是,初学钢至少应注意两点: 1.软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定.目前所有的程序都不能完全解决这个问题。

  所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查. 2.当上面第(三)条中预估的截面不满足时,加大截面应该分两种情况区别对待。

  (1) 强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度,其中,抗弯不满足加大翼缘厚度,抗剪不满足加大腹板厚度。

  (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,否则,会很不经济。

  使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能,很难考虑上述强度与刚度的区分,实际上,常常并不合适。

  (七) 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.

  常常出现的一种情况是,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,这必须避免. 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.

  常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式. ;连接的不同对结构影响甚大.比如,有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题,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计算数据等的不利结果.

  连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法, 初学者可偏安全选用前者.设计手册[2}中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便. 也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成. 具体设计主要包括以下内容:

  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,应该选择低强度的`E43,而不是E50.