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,計算長度系數的取定有時會不符合規范的規定.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,否則會很不經濟。 使用軟件的前述自動加大截面的優化設計功能,很難考慮上述強度與剛度的區分,實際上,除常用于網架設計外,其他結構形式常常并不合適。 (七) 節點設計 連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一.在結構分析前,就應該對節點的形式有充分思考與確定.有時出現的一種情況是,最終設計的節點與結構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(5%),就必須避免。 按傳力特性不同,節點分剛接,鉸接和半剛接. 初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者.常用的參考書[2]有豐富的推薦的節點做法及計算公式. 連接的不同對結構影響甚大.比如,有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題,但會產生較大轉動, 不符合結構分析中的假定. 會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果. 連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法, 初學者可偏安全選用前者.設計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便. 也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成. 具體設計主要包括以下內容: 1.焊接: 對焊接焊縫的尺寸及形式等,規范有強制規定,應嚴格遵守. 焊條的選用應和被連接金屬材質適應.E43對應Q235,E50對應Q345. Q235與Q345連接時,應該選擇低強度的E43,而不是E50. 焊接設計中不得任意加大焊縫. 焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近.其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定. 2.栓接: 鉚接形式,在建筑工程中,現已很少采用. 普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結構部位使用. 高強螺栓,使用日益廣泛.常用8.8s和10.9s兩個強度等級.根據受力特點分承壓型和摩擦型.兩者計算方法不同. 高強螺栓最小規格M12. 常用M16~M30. 超大規格的螺栓性能不穩定,應慎重使用。 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構的連接. 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: 應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪.承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓. 5.節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外,還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。 6.節點設計還應考慮制造廠的工藝水平. 比如鋼管連接節點的相貫線的切口可能需要數控機床等設備才能完成. (八) 圖紙編制 鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段,設計圖由設計單位提供,施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制,有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾,有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。 1.設計圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據. 深度及內容應完整但不冗余. 在設計圖中,對于設計依據、荷載資料(包括地震作用)、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求(包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等)、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚,以利于施工詳圖的順利編制,并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。 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.不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達,并應附有詳盡的材料表. 設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制,目前比較混亂,各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。 初學者可參考他人的優秀設計并參考相關的工具書[3],并依據規范規定編制。
1.結構設計的過程(了解)??本文是送給剛接觸結構設計及希望從事結構設計的新手的,其目的是使新手們對結構設計的過程以及結構設計所包括的內容有一個大致的了解,請前輩們不要見笑了,新人們有什么問題也可以在貼中提出來,大家共同討論,共同進步..??1,看懂建筑圖??結構設計,就是對建筑物的結構構造進行設計,首先當然要有建筑施工圖,還要能真正看懂建筑施工圖,了解建筑師的設計意圖以及建筑各部分的功能及做法,建筑物是一個復雜物體,所涉及的面也很廣,所以在看建筑圖的同時,作為一個結構師,需要和建筑,水電,暖通空調,勘察等各專業進行咨詢了解各專業的各項指標。在看懂建筑圖后,作為一個結構師,這個時候心里應該對整個結構的選型及基本框架有了一個大致的思路了.??2,建模(以框架結構為例)(關鍵)??當結構師對整個建筑有了一定的了解后,可以考慮建模了,建模就是利用軟件,把心中對建筑物的構思在電腦上再現出來,然后再利用軟件的計算功能進行適當的調整,使之符合現行規范以及滿足各方面的需要.現在進行結構設計的軟件很多,常用的有PKPM,廣廈,TBSA等,大致都差不多。這里不對軟件的具體操作做過多的描述,有興趣的可以看看,每個軟件的操作說明書(好厚好厚的,買起來會破產)。每個軟件都差不多,首先要建軸網,這個簡單,反正建筑已經把軸網定好了,輸進去就行了,然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的確定需要一定的經驗,作為新手,剛開始無法確定也沒什么,隨便定一個,慢慢再調整也行。柱子布置也需要結構師對整個建筑的受力合理性有一定的結構理念,柱子布置的合理性對整個建筑的安全與否以及造價的高低起決定性作用...不過建筑師在建筑圖中基本已經布好了柱網,作為結構師只需要對布好的柱網進行研究其是否合理.適當的時候需要建議建筑更改柱網.當布好了柱網以后就是梁截面以及主次梁的布置.梁截面相對容易確定一點,主梁按1/8~1/12跨度考慮,次梁可以相對取大一點主次梁的高度要有一定的差別,這個規范上都有要求。而主次梁的布置就是一門學問,這也是一個涉及安全及造價的一個大的方面.總的原則的要求傳力明確,次梁傳到主梁,主梁傳到柱.力求使各部分受力均勻。還有,根據建筑物各部分功能的不同,考慮梁布置及梁高的確定(比如住宅,在房中間做一道梁,本來層就只有3米,一道梁去掉幾十公分,那業主不罵人才怪...)。梁布完后,基本上板也就被劃分出來了,當然懸挑板什么的現在還沒有,需要以后再加上...,梁板柱布置完后就要輸入基本的參數啦,比如混凝土強度啊,每一標準層的層高啊,板厚啊,保護層啊,這個每個軟件設置的都不同,但輸入原則是嚴格按規范執行.當整個三維線框構架完成,就需要加入荷載及設置各種參數了,比如板厚啊,板的受力方式啊,懸挑板的位置及荷載啊什么的,這時候模形也可以講基本完成了,生成三維線框看看效果吧,可以很形象的表現出原來在結構師腦中那個虛構的框架.