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淺談高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程
2020-05-18 09:15 高層鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
高層鋼結(jié)構(gòu)是一種在結(jié)構(gòu)方面有著很大難度的結(jié)構(gòu)，其復(fù)雜的設(shè)計(jì)流程常常使設(shè)計(jì)師十分為難，這樣難免會(huì)出現(xiàn)漏項(xiàng)或錯(cuò)項(xiàng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏洞或瑕疵，造成鋼結(jié)構(gòu)建筑安全問題的發(fā)生，所以本文將說明高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程。
高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程首要步驟就是判斷鋼結(jié)構(gòu)建筑是否適用于這種建筑類型。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑常常用于層數(shù)高、跨度大、形態(tài)復(fù)雜、室內(nèi)設(shè)備振動(dòng)大、噪音強(qiáng)、建筑使用環(huán)境惡劣、可以活動(dòng)以及拆卸的結(jié)構(gòu)。所以設(shè)計(jì)師要根據(jù)這些條件進(jìn)行判斷，如果建筑條件不適宜，就要選用其他結(jié)構(gòu)類型了。
接下來的步驟就是鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型與布置方式。設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑，需要根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。這樣最終得出的設(shè)計(jì)方案可以便于計(jì)算、設(shè)計(jì)理念清楚、并且可以簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，避免重復(fù)計(jì)算。
完成了建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就要開始對(duì)細(xì)部構(gòu)件作估算，對(duì)于構(gòu)件的截面與尺寸進(jìn)行計(jì)算。鋼梁的選擇有槽鋼、H型鋼等幾種選擇類型，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(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí)，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)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(gòu)造規(guī)定預(yù)估。柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估。通常50<λ<150，簡(jiǎn)單選擇值在100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。
接下就是對(duì)于全部結(jié)構(gòu)的分析了，通常采用的分析手法為彈性分析，條件允許時(shí)考慮P-Δ，p-δ。對(duì)于一些新興構(gòu)件的數(shù)據(jù)可以包含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。
在完成對(duì)于結(jié)構(gòu)的分析之后，就可以對(duì)于構(gòu)件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)了，其中主要是構(gòu)件材料的選擇，通常主構(gòu)件的材料都是統(tǒng)一的以便以現(xiàn)場(chǎng)施工管理，也可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)來考慮不同的材料所組成的截面，構(gòu)件設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗(yàn)算截面，這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。
接下來的步驟時(shí)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度往往是強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，所以節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)往往是最重要的一部分，在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)師就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的材料和形式有著充分的考慮，而且要避免最終設(shè)計(jì)出的節(jié)點(diǎn)要與設(shè)計(jì)模型相符合。
最后就是圖紙的編繪了，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)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(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。但是由于鋼結(jié)構(gòu)工程師現(xiàn)如今還十分稀少，所以很多鋼結(jié)構(gòu)公司也會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
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