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鋼結構設計簡單步驟和設計思路

2020-11-24  407

1.設計方案計算的手段

目前鋼結構實際設計方案中,鋼結構設計一般而言為線彈性分析,條件允許時考慮 P- Δ,p- δ。  

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構設計提供了條件。并不是所有的結構設計都需要使用軟件:典型結構設計可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。簡單結構設計通過手算進行分析。復雜結構設計才需要建模運行程序并做詳細的結構分析。  

2.計算結果的評定  

要正確使用結構設計軟件,還應對其輸出結果的做"工程評定".比如,評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據"工程評定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。  

不一樣的軟件會有不一樣的適用條件。初學者應充分明了。此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離,為了獲得實用的設計方案方法,有時會用誤差較大的假定,但對這種誤差,會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構設計的安全。鋼結構設計中,"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的內容。  

鋼結構設計師們不應該過分信任與依賴結構設計軟件。美國一位學者曾警告說:“誤用計算機造成結構設計破壞而引起災難只是一個時間的問題?!? 

注重概念設計和工程評定是避免這種工程災難的方法。  

3.判斷結構設計是否適合用鋼結構

鋼結構工程一般而言用于高層建筑、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構設計。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、工業廠房和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。

4.結構設計選型與結構設計布置  

在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計",它在結構設計選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題,可依據從整體結構設計體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計方案思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構設計方案往往易于手算、概念清晰、定性正確,并可避免結構設計分析階段不必要的繁瑣運算。同時,它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。  

鋼結構一般而言有框架、平面 (木行)架、網架 (殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構設計型式。  

其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方案方法,比如網殼的穩定等。  

框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不一樣的要求。一般而言為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時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。  

5. 節點設計方案  

連接節點的設計方案是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前,就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是,最終設計方案的節點與結構設計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,節點分剛接,鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。  

連接的不一樣對結構設計影響甚大。比如,有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題,但會產生較大轉動,不符合結構分析中的假定。會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果。  

連接節點有等強設計方案和實際受力設計方案兩種常用的方法,初學者可偏安全選用前者。鋼結構設計手冊中一般而言有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便。也可以使用結構設計軟件的后處理部分來自動完成。

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