鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝步驟

一 結(jié)構(gòu)分析目前鋼結(jié)構(gòu)實際設(shè)計中，結(jié)構(gòu)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.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件：

　　典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形.簡單結(jié)構(gòu)通過手算進(jìn)行分析.復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析.

二 工程判定要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對其輸出結(jié)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(jié)果.不同的軟件會有不同的適用條件.初學(xué)者應(yīng)充分明了.此外，工程設(shè)計中的計算和精確的力學(xué)計算本身常有一定距離， 為了獲得實用的設(shè)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(gòu)造”的方式來保證結(jié)構(gòu)的安全. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計算更重要的內(nèi)容.工程師們過分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件有可能帶來結(jié)構(gòu)災(zāi)難，注重概念設(shè)計、工程判定和構(gòu)造措施有助于避免這種災(zāi)難.

三 構(gòu)件設(shè)計構(gòu)件設(shè)計首先是材料的選擇. 比較常用的是Q235和Q345. 當(dāng)強(qiáng)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(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理. 經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的焊接組合截面（翼緣Q345，腹板Q235）. 另外，焊接結(jié)構(gòu)宜選擇Q235B或Q345B.當(dāng)前的結(jié)構(gòu)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(gòu)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(shè)計功能之一，它減少了很多工作量。 但是，我們至少應(yīng)注意兩點：

　　1.軟件在做構(gòu)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(fù)雜或變截面的構(gòu)件，我們應(yīng)該逐個檢查. 2.當(dāng)上面第（三）條中預(yù)估的截面不滿足時，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對待。

　?。?） 強(qiáng)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(yīng)加大板件厚度而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則會很不經(jīng)濟(jì)。

　　使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設(shè)計功能，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分，實際上，除常用于網(wǎng)架設(shè)計外，其他結(jié)構(gòu)形式常常并不合適。

　四 節(jié)點設(shè)計連接節(jié)點的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的內(nèi)容之一.在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對節(jié)點的形式有充分思考與確定.有時出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計的節(jié)點與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能確信這種不一致帶來的偏差差在工程許可范圍內(nèi)（5%），就必須避免。 按傳力特性不同，節(jié)點分剛接，鉸接和半剛接. 初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者.常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式.連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大.比如，有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題，但會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動， 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定. 會導(dǎo)致實際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果.連接節(jié)點有等強(qiáng)設(shè)計和實際受力設(shè)計兩種常用的方法， 初學(xué)者可偏安全選用前者.設(shè)計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計者查用，比較方便. 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來自動完成.具體設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：

　　1.焊接： 對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守. 焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng).E43對應(yīng)Q235，E50對應(yīng)Q345. Q235與Q345連接時，應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43，而不是E50.焊接設(shè)計中不得任意加大焊縫. 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近.其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定.

　　  2.栓接：鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用.普通螺栓抗剪性能差， 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用.高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛.常用8.8s和10.9s兩個強(qiáng)度等級.根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同. 高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12. 常用M16~M30. 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，應(yīng)慎重使用。

　　自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接. 在低層墻板式住宅中也常用于主結(jié)構(gòu)的連接. 難以解決的是自攻過程中防腐層的破壞問題。

　　3.連接板： 需驗算栓孔削弱處的凈截面抗剪等. 連接板厚度可簡單取為梁腹板厚度加4mm，則除短梁或有較大集中荷載的梁外，常不需驗算抗剪。

　　4.梁腹板： 應(yīng)驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪.承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓. 5.節(jié)點設(shè)計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運到現(xiàn)場無法安裝是初學(xué)者長犯的錯誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場定位與臨時固定。

　　6.節(jié)點設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平. 比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成.（八） 圖紙編制鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計出圖分設(shè)計圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計圖由設(shè)計單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計圖編制，有時也會由設(shè)計單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項目增多和設(shè)計院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計圖編制的情況也很普遍。

　　1.設(shè)計圖： 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù). 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余. 在設(shè)計圖中，對于設(shè)計依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計要求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗的等級、涂裝及運輸?shù)龋?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。

　　2.施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等.深度須能滿足車間直接制造加工.不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表.設(shè)計圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設(shè)計單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。 初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計并參考相關(guān)的工具書[3]，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。

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