现代钢结构建筑设计论文

2018-07-20 钢结构

  1.截面的选择预估

  现代钢结构建筑结构类型选定后的下一环节就是对钢结构截面进行预估和选择。一般而言对于钢结构截面的选择是在建筑施工前对各种支撑构件的尺寸和形状进行设定和假设。钢结构钢梁一般在钢结构设计中选用比较多的是槽钢或者焊接H型钢截面等,根据建筑结构的荷载情况和支座具体位置一般截面高度设置在建筑结构跨度的1/20—1/50之间。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距来确定;待截面高度和翼缘宽度确定后,按照钢结构设计的有关规范规定对板件的厚度进行预估。柱截面一般按照柱的长度和直径比来预估。

  2.工程结构分析

  建筑钢结构设计中的钢结构一般采用的分析方法是线弹性分析,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。如果钢结构建筑工程项目有特殊要求情况下可采用现行的有限元软件分析建筑结构的几何非线性和刚才的碳素性能。可有效提高建筑结构分析的精准度。需要提出的是对于钢结构的分析并不是一定要采用软件进行分析,对于比较典型的钢结构可通过查阅力学手册的方式比较直接地确定结构的内力和变形。对于结构相对简单的建筑一般采用人工手算的方式进行分析。对于结构比较复杂的工程需借助软件来建模后分析。

  3.构件设计

  在进行钢结构构件设计时,设计人员的首要工作就是对构件材料的选择。一般在钢结构建筑设计中比较常用的是Q235和Q345。一般钢结构的主体结构使用一种钢种,主要目的是便于工程管理。从建筑经济性角度分析,也可以将不同的强度的钢材组合使用,比如对强度要求时应选择Q345,对稳定性要求高时应选Q235。在钢结构构件截面设计中,对截面的验算一般使用弹塑性方法,但这种验算方法和结构内力计算的弹性方法不是一致的.;目前,多数的结构软件都是对截面验算后进行处理,而随着软件技术的发展,部分的软件可不通过构件直接对截面进行验算,而是根据给定的截面库中选择截面加大一级的方式自动对截面分析验算,可有效地减少设计人员对结构构件截面验算的工作量。

  4.节点设计

  根据现代钢结构节点传力特性的不同可将节点分为刚接、铰接和半刚接;节点的连接比较常用的方式是等强设计和实际受力设计两种。就当前的钢结构建筑设计中比较常用的节点形式是刚接和铰接,这是因为这类节点的连接数据可以从有关的钢结构设计手册中直接查阅。也可通过结构软件后处理部分自动完成连接。节点焊接也是节点设计的重要设计环节,应严格按照钢结构设计中的规范规定控制焊缝的尺寸和形式。比如,所选用的焊条应和焊接的金属材质相匹配:E43对应Q235,E50对应Q345,Q235与Q345连接时应选低强度的E43。焊接设计中应严格控制焊缝,不能随意的加大焊缝,焊缝重心应同被连接构件重心重合或接近。就栓接节点而言,普通的螺栓抗剪性能比较差,一般使用在结构的次要部位。对于结构重要部位,对抗剪性能要求高时应采用高强度螺栓,当前在钢结构建筑设计中选用比较多是螺栓强度等级为8.8和10.9。

  5.图纸编制

  建筑钢结构图分设计图和施工详图两阶段。设计图是设计单位提供给构件制造厂用来编制施工详图的依据。钢结构制造厂根据设计单位提供的设计图,按照图纸内容要求,比如各种参数、工艺、技术等编制施工详图。

  6.结语

  本文简要地对现代钢结构建筑设计程序和设计过程中需注意的设计要点进行探讨,以期能够对相关的钢结构建筑设计人员提供技术支持和理论参考。

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