一、鋼結構設計預估截面
結構布置結束后,需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時,可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復雜計算,這種方法很受歡迎。
確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造規(guī)定預估。
柱截面按長細比預估. 通常50<λ<150, 簡單選擇值在80附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等.
鋼結構設計預估截面
對應不同的結構,規(guī)范對截面的構造要求有很大的不同,如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩(wěn)定問題,在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。
除此之外,構件截面形式的選擇沒有固定的要求,結構工程師應該根據(jù)構件的受力情況,合理的選擇經(jīng)濟美觀的截面。
二、鋼結構設計結構分析
目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,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.這為更的分析結構提供了條件。并不是所有的結構都需要使用軟件:
典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形.
簡單結構通過手算進行分析.
復雜結構才需要建模運行程序并做詳細的結構分析.
三、鋼結構工程設計判定
要正確使用結構軟件,還應對其輸出結果的做"工程判定"。比如,評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果.
不同的軟件會有不同的適用條件.初學者應充分明了.此外,工程設計中的計算和的力學計算本身常有一定距離,
為了獲得實用的設計方法,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"的方式來保證結構的.
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(nèi)容.
鋼結構工程設計
工程師們過分信任與依賴結構軟件有可能帶來結構災難,注重概念設計、工程判定和構造措施有助于避免這種災難.
四、鋼結構構件設計
構件設計首先是材料的選擇.
比較常用的是Q235和Q345. 當強度起控制作用時,可選擇Q345; 穩(wěn)定控制時,宜使用Q235.通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理.
經(jīng)濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的焊接組合截面(翼緣Q345,腹板Q235). 另外,焊接結構宜選擇Q235B或Q345B。
當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。部分軟件可以將不通過的構件,從給定的截面庫里選擇加大一級自動重新驗算,直至通過,如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一,它減少了很多工作量。 但是,我們至少應注意兩點:
1.軟件在做構件(主要是柱)的截面驗算時,計算長度系數(shù)的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)定.目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以,尤其對于節(jié)點連接情況復雜或變截面的構件,我們應該逐個檢查.
2.當上面第(三)條中預估的截面不滿足時,加大截面應該分兩種情況區(qū)別對待。
(1) 強度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度,其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度,抗剪不滿足加大腹板厚度。
(2) 變形超限,通常不應加大板件厚度而應考慮加大截面的高度,否則會很不經(jīng)濟。
使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設計功能,很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分,實際上,除常用于網(wǎng)架設計外,其他結構形式常常并不合適。
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