現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)論文

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1.截面的選擇預(yù)估

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)類型選定后的下一環(huán)節(jié)就是對鋼結(jié)構(gòu)截面進(jìn)行預(yù)估和選擇。一般而言對于鋼結(jié)構(gòu)截面的選擇是在建筑施工前對各種支撐構(gòu)件的尺寸和形狀進(jìn)行設(shè)定和假設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)鋼梁一般在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用比較多的是槽鋼或者焊接H型鋼截面等，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的荷載情況和支座具體位置一般截面高度設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)跨度的1／20—1／50之間。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距來確定；待截面高度和翼緣寬度確定后，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)范規(guī)定對板件的厚度進(jìn)行預(yù)估。柱截面一般按照柱的長度和直徑比來預(yù)估。

2.工程結(jié)構(gòu)分析

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的鋼結(jié)構(gòu)一般采用的分析方法是線彈性分析，目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析，條件允許時(shí)考慮P-Δ，p-δ。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑工程項(xiàng)目有特殊要求情況下可采用現(xiàn)行的有限元軟件分析建筑結(jié)構(gòu)的幾何非線性和剛才的碳素性能。可有效提高建筑結(jié)構(gòu)分析的精準(zhǔn)度。需要提出的是對于鋼結(jié)構(gòu)的分析并不是一定要采用軟件進(jìn)行分析，對于比較典型的鋼結(jié)構(gòu)可通過查閱力學(xué)手冊的方式比較直接地確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。對于結(jié)構(gòu)相對簡單的建筑一般采用人工手算的方式進(jìn)行分析。對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的工程需借助軟件來建模后分析。

3.構(gòu)件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員的首要工作就是對構(gòu)件材料的選擇。一般在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中比較常用的是Q235和Q345。一般鋼結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)使用一種鋼種，主要目的是便于工程管理。從建筑經(jīng)濟(jì)性角度分析，也可以將不同的強(qiáng)度的鋼材組合使用，比如對強(qiáng)度要求時(shí)應(yīng)選擇Q345，對穩(wěn)定性要求高時(shí)應(yīng)選Q235。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)中，對截面的驗(yàn)算一般使用彈塑性方法，但這種驗(yàn)算方法和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法不是一致的；目前，多數(shù)的結(jié)構(gòu)軟件都是對截面驗(yàn)算后進(jìn)行處理，而隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，部分的軟件可不通過構(gòu)件直接對截面進(jìn)行驗(yàn)算，而是根據(jù)給定的截面庫中選擇截面加大一級的方式自動對截面分析驗(yàn)算，可有效地減少設(shè)計(jì)人員對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面驗(yàn)算的工作量。

4.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)傳力特性的不同可將節(jié)點(diǎn)分為剛接、鉸接和半剛接；節(jié)點(diǎn)的連接比較常用的方式是等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種。就當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中比較常用的節(jié)點(diǎn)形式是剛接和鉸接，這是因?yàn)檫@類節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)據(jù)可以從有關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊中直接查閱。也可通過結(jié)構(gòu)軟件后處理部分自動完成連接。節(jié)點(diǎn)焊接也是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的規(guī)范規(guī)定控制焊縫的尺寸和形式。比如，所選用的焊條應(yīng)和焊接的金屬材質(zhì)相匹配：E43對應(yīng)Q235，E50對應(yīng)Q345，Q235與Q345連接時(shí)應(yīng)選低強(qiáng)度的E43。焊接設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格控制焊縫，不能隨意的加大焊縫，焊縫重心應(yīng)同被連接構(gòu)件重心重合或接近。就栓接節(jié)點(diǎn)而言，普通的螺栓抗剪性能比較差，一般使用在結(jié)構(gòu)的次要部位。對于結(jié)構(gòu)重要部位，對抗剪性能要求高時(shí)應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓，當(dāng)前在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中選用比較多是螺栓強(qiáng)度等級為8.8和10．9。

5.圖紙編制

建筑鋼結(jié)構(gòu)圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段。設(shè)計(jì)圖是設(shè)計(jì)單位提供給構(gòu)件制造廠用來編制施工詳圖的依據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)制造廠根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖，按照圖紙內(nèi)容要求，比如各種參數(shù)、工藝、技術(shù)等編制施工詳圖。

6.結(jié)語

本文簡要地對現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)過程中需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討，以期能夠?qū)ο嚓P(guān)的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)人員提供技術(shù)支持和理論參考。

作者：吳大信 單位：蒼南縣建筑設(shè)計(jì)研究院