浅议钢结构设计中概念设计和节点处理

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1、浅议钢结构设计中概念设计和节点处理　　【摘要】随着建筑业的不断发展，钢结构正呈现一种特色与风尚。反思以往的工程实践，不难发现钢结构的概念设计与节点处理在一定程度上决定着钢结构建筑的全生命周期。本文尝试阐释其必要性并从几个方面来论证合理性、可行性，以期对钢结构设计有所帮助。【关键词】钢结构概念设计节点处理中图分类号：TU391文献标识码：A一、前言当下钢结构建筑越来越受到建设方、使用方及施工方的欢迎，但钢结构设计中如果没有把握好概念设计和节点处理，就将影响建设质量。因此，研究其概念设计及节点处理方式很有意义。二、概念设计的重要性概念设计是实现设计思想的

2、关键。一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中，用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随年龄与实践的增长而愈丰富，设计成果也趋于创新、完善。4遗憾的是，随着社会分工的细化，部分结构工程师变得只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新。更有甚者在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误的状况不能及时发现。随着年龄的增长和模式的演化，使得他们所学的相对孤立的概念被逐渐淡化，亦谈不上设计成

3、果的不断创新。强调概念设计的重要性，一方面取决于现行的结构设计理论与计算模型存在些许缺陷或不可计算性；另一方面计算机结果的高精度特点，往往给结构工程师带去对结构工作性能的误解；此外，概念设计的必要性还体现在方案设计阶段，初步设计过程常不能借助于计算机来实现。因此，只有加强结构概念的培养，才能比较客观地、真实地融汇结构的设计过程。三、结构选型与结构布置在钢结构设计的整个过程中都应该强调“概念设计”，而在结构选型与布置阶段尤为凸显。对一些难以作出精确理性分析的或规范未规定的问题，可参考建筑空间形式，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理的试验现

4、象及工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来控制结构的布置及细部措置。运用概念设计可以在早期有效地进行构思、比较与选择，所得结构方案往往概念清晰、定性正确且易于手算，可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。钢结构通常有框架、平面(木行)桁架、网架(壳)、索膜4、轻钢、塔桅等结构型式。其计算理论与应用技术大都成熟，但亦有部分难题尚未解决。结构选型时，应考虑具体工程的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载时，就不宜采用门式刚架。当建筑及工艺流程允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。当屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受

5、拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀、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(风震)的作用线；抗侧力结构应有多道防线，如有支撑框架结构。框架结构楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向。通常为了减小次梁截面，沿短向布

6、置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高；此时如果沿长向布置次梁，虽然次梁截面加大，但结构整体效果可能会更好。四、截面的选择4结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。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1／20～1／50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距当按1／b限值确定时，可满足钢梁整体稳定的要求。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。柱截面按长细比(λ)预估。通常取值范围在504