七步法则,解决钢结构工程的选型难题

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楼主 2020-10-03 22:58:01
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旧楼电梯加装

 钢结构建筑被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。那么如何选用,今天我们总结了几妙招,一起来看看吧。

1适用条件先过眼

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、要求能活动或经常装拆的结构。

直观地即为大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。

2结构选型需注意

(1)在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。

(2)基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载 ),降雨量大的地区相似考虑。

(3)建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。

(4)而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

(5)高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src柱,核心为支撑框架的结构体系。

3结构布置有两点

(1)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。 柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线, 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。

(2)框架结构的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同的要求。通常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,顶层边柱也有时会难以支撑。

4预估截面须先行

(1)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1/50~1/20之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。 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。  

(2)柱截面按长细比预估。通常50<λ<150,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。  

(3)对应不同的结构,规范中对截面的构造要求有很大的不同。

(4)构件截面形式的选择没有固定的要求,结构工程师应该根据构件的受力情况,合理地选择安全经济美观的截面。

5构件设计两步走

材料选择

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。从经济方面考虑,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;稳定控制时,宜使用Q235。

构件设计

构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。  

软件计算时首先应注意以下两点。

(1)软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定。目前所有的程序都不能完全解决这个问题。所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查。

(2)当预估的截面不满足时,加大截面应该分两种情况区别对待。

1)强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度,其中,抗弯不满足加大翼缘厚度,抗剪不满足加大腹板厚度。  

2)变形超限,通常不应加大板件厚度,而应考虑加大截面的高度,否则会很不经济。  

6节点设计有六点

焊 接

对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235,E50对应Q345。Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50。  

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。

栓 接

铆接形式,在建筑工程中,现已很少采用。普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。

高强螺栓使用日益广泛,常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型,两者计算方法不同。 高强螺栓最小规格m12,常用m16~m30。超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。  

自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。 国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。  

连接板

可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。 然后验算净截面抗剪等。    

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。 

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长犯的错误。此外,还应尽可能使工人能方便地进行现场定位与临时固定。  

节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。 比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。

7施工好离不开图纸好

设计图:是提供制造厂编制施工详图的依据。 深度及内容应完整但不冗余。 在设计图中,对于设计依据、荷载资料(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求(包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等)、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚,以利于施工详图的顺利编制,并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示。

施工详图:又称加工图或放样图等。深度须能满足车间直接制造加工。不完全相同的另构件单元须单独绘制表达,并应附有详尽的材料表。

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