详细说明钢结构的简单设计和设计思路

2020-06-30 09:32 陕西钢结构 华邦钢结构

　　一、钢结构设计方案计算的手段

　　目前，钢结构设计一般为线弹性分析，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设计提供了条件。并不是所有的结构设计都需要使用软件，典型结构设计可以查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形。简单结构设计通过手算进行分析;复杂结构设计才需要建模运行程序并做详细的结构分析。

　　二、钢结构计算结果的评定

　　要正确使用钢结构设计软件，还需要对其输出结果的做“工程评定”。比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。根据“工程评定”选择修改模型重新分析，还是修正计算结果。

　　不一样的软件会有不一样的适用条件。初学者需要充分明了。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案方法，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”的方式来保证结构设计的安全。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。

　　钢结构设计师不要过分信任与依赖设计软件。美国一位学者曾警告说：“误用计算机造成结构设计破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”需要注重概念设计与工程评定是避免这种工程灾难的方法。

　　三、判断结构设计是否适合用钢结构

　　钢结构一般而言用于高层建筑、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设计。直观的说：超高层公共建筑、大跨度的公共建筑、桥梁、电视塔、仓棚、工业厂房和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。

　　四、设计选型与设计布置

　　概念设计在钢结构设计的整个过程中是需要被强调的，它在设计选型与设计布置阶段非常重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构设计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方案思想，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、比较和选择。所得设计方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免在结构设计分析阶段不必要的繁琐运算。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

　　钢结构一般有：框架、平面 (木行)架、网架 (壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构设计型式。其理论与技术已经成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方案方法，比如网壳的稳定等。

　　框架结构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一样的要求。一般为了减小截面沿短向布置次梁，但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。

　　五、节点设计方案

　　连接节点的设计方案是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，是需要对节点的形式有充分思考与确定。最常出现的一种情况，最终设计方案的节点与结构设计分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不一样，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者可以选择可以简单定量分析的前两者。

　　连接的不一样对结构设计影响甚大。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方案和实际受力设计方案两种常用的方法，初学者可以偏安全的选用前者。钢结构设计手册中一般而言有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用，比较方便。也可以使用结构设计软件的后处理部分来自动完成。

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