工业建筑钢结构设计浅议

《工业建筑钢结构设计浅议》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、工业建筑钢结构设计浅议工业建筑钢结构设计浅议[摘要]通过对钢结构工业厂房的结构方案的选用、构件初步估算、构件与节点的设计、钢结构图纸绘制等方面的论述对钢结构在工业建筑中的应用作了初步的探讨。　　　　随着我国经济的快速发展，很多工业建筑要求跨度更大，施工周期更短，并且随着我国的经济由粗放型经济向节能减排低碳环保的集约型经济的转变，对于工程建筑材料的消耗要求更低，使得传统的钢筋混凝土结构在很多时候无法满足投资方的要求。　　钢结构虽然在多次进行防腐和防火的维护以及钢结构自身的稳定性保证方面存在局限性，使得很多时候钢结构上部结构本身的造价比混凝土结构要高。但是钢结构在大跨度和施工周期方面的确较混凝土

2、结构有很大的优势，而且钢材本身的强度较钢筋混凝土更高，同等强度的钢构件较混凝土构件更轻，使得钢结构的基础较混凝土结构更小，总体投资较混凝土结构相差不多。因此钢结构被更广泛的应用于工业建筑的设计和施工中，取得了很好的经济效益。　　笔者所在的设计院长年从事工业建筑的设计工作，接触了大量的钢结构厂房的设计工作。我们认为，在钢结构设计的整个过程中首先应该被强调的重点是钢结构方案的确定，结构方案的选择是否合理直接决定了工程设计的成败；其次就是节点的设计，节点设计是否合理基本上决定了钢结构的安全性；最后就是施工图的绘制，钢结构本身安装精度高决定了钢结构施工图绘制是一个很繁琐的过程，完全依赖电脑成图无法满

3、足构件的下料和安装要求。　　下面我们就从这三个方面为切入点对钢结构的设计提出一些个人看法。　　结构选型、结构布置与结构分析在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念没计可以在早期迅速有效地进行构思、比较与选择。同时，它也是判断计算机内力、分析输出数据可靠与否的主要依据。　　工业建筑钢结构通常有框架、排架、轻型钢结构门式刚架、普钢门式钢架、桁架等结构型式。　　

4、结构布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质综合考虑。一般要刚度均匀，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(风荷载、地震荷载)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。　　为了更精确分析结构条件，新近的—些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能。正确使用结构分析软件，还应对其输出结果做“工程判定”。比如，评估各向总剪力、变形特征等。根据“工程判定”选择修改模型重新分析还是修正其计算结果。不同的软件会有不同的适用条件，工程

5、设汁中的计算和精确的力学计算本身就有一定距离，为了获得实用的设计方法有时会用误差较大的假定，但对这种误差会通过“适用条件、概念及构造”的方式来保证结构的安全。钢结构设计中，“适用条件、概念及构造”与定量计算相比是更重要的内容。　　结构概念性布置结束后，我们可以对构件截面作初步估算。主要是粱柱和支撑的断面形状与尺寸的估算。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1／20~50之间选择。柱截面按长细比预估。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管、H型钢截面等。对应不同的结构，规范中对截面的构造要求有很大的不同。如钢结构所特有的组成构件的板件的

6、局部稳定问题，在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。除此之外，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，合理的选择安全经济美观的截面。　　构件设计首先是材料的选择。比较常用的钢材标号是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn)。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。从经济角度考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这与结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大—级，并自动重新分析验算，直至通过。这

7、就是常说的截面优化设计功能之一，它大大减少了结构师的工作量。　　节点设计是钢结构设计的重要内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分的思考与确定。设计中经常出现最终设计的节点形式与结构分析模型中使用的形式不完全—致，这种情况在设计过程中必须避免。节点按传力特性可分为刚接、铰接、半刚接，宜选择前两者进行简单定量分析，因为半刚接节点在实际中的可操作性较差。节点连接两种常用的方法是等强设汁和实际受力设计，设计