对于钢结构设计过程中难点研究

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1、对于钢结构设计过程中难点研究　　摘要：对于钢结构由于结构性能好、空间跨度大、可循环利用、造价低、便于预制安装、施工周期短等优点，在建筑业中得到了广泛的应用，本文重点从钢结构的设计过程进行探讨。关键词：钢结构设计过程设计思路中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：一、钢结构分类目前一般将钢结构分为轻钢、重钢和设备钢结构三种结构。1）重钢：厂房行车起吊重量：≥25吨；每平米用钢量：≥50KG/M2。如：石化厂房设施、轧钢炼钢车间、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。2）轻钢：主要承重结构为实腹门式刚架，具有轻型

2、屋面和外墙，无吊车或吊车起重量不大于20吨，工作级别为中轻级的钢结构建筑。3）设备钢结构是指大型设备中的钢结构部分，以下结构应可划入设备钢结构范畴：架桥机的塔架钢结构、起重机的起重大梁、起重机车身、大型设备支架等，属于对精密性、材质、连接等要求较高的精密钢结构之一。对于成套设备来说，是最主要的受力部分，在功能上起到结构性作用。二、钢结构设计过程71）判别是否适合钢结构在做设计时要结合钢结构的特点以及工程造价，看项目工程是否适合钢结构。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

3、动或经常装拆的结构。2)结构选型与结构布置钢结构通常有框架、平面(桁)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。结构选型时，针对不同建筑的特点，选择合理经济的结构方式。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。3）截面的选择结构布置完成后，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设预定。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之间取舍。翼

4、缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按1/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。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，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。74）结构分析结构分析可以采用多种方法：简单结构通过手算进行分析；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；复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析。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效应。新近的一些软件可以部分考虑几何非线性及钢

5、材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。但是要想得到正确得计算结果，必须依据科学的假定，建立正确的计算模型，然后，选择合适的计算工具计算。5）构件设计材料是构件设计的基础，材料的选择对于构件设计非常重要。比较常用的是Q235和Q345，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，刚度控制时，宜使用Q235。相同牌号的钢材又分不同的质量等级：A、B、C、D等，其应根据焊接要求、受力特点、使用环境等因素进行合理的选择。6)节点设计节点设计师钢结构设计的重点，在

6、结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定，按传力的特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。具体设计主要包括以下内容：7（1)焊接。对焊接焊缝的尺寸及形式等应按照规定执行。焊条的选用应和被连接金属材质适应。焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。(2)栓接。铆接形式，在建筑工程中，主受力构件现已很少采用，普通螺栓的抗剪性能差，可在次要结构部位使用。高强螺栓根据受力特点分承压型和摩擦型，两者计算方法不同，根据具体情况选择螺栓。(3)连接板。构件端板厚度应根据支承条件按

7、照规范要求计算；连接节点处的板件应按照规范验算其在拉、压、剪作用下的强度和稳定性；对单壁式桁架节点板厚度可按照《钢结构设计规范》GB50017-2003中的选用表进行选取。(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还需验算孔壁局部承压。(5)节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者常犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。(6)节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。(7）防锈蚀与防火7钢结构因其自身的特点对锈蚀和高温(火焰)具有敏感性，因此对于

8、周围环境存在这两种情况的时候，必须做好钢结构的防锈蚀与防火。具体要求详见相应国家规范，特殊行业，如石化，还需满足行业规范要求。值得注意的一点是两种防护材料的调和性，即两种材料不能接触后发生反应而丧失原性能，亦不能相互抵触