探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

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1、探究建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)　　摘要：本文通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確了解的一些基本概念和方法，如鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)要求、構(gòu)造要求等進(jìn)行了剖析，以便于幫助設(shè)計(jì)人員更好地完成設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大跨度中圖分類號(hào)：TU8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，長期以來混凝土和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面正在發(fā)生變化。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在大跨度空間結(jié)構(gòu)、輕鋼門式結(jié)構(gòu)、多層及小高層住宅領(lǐng)域的建筑日益增多，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從西氣東送、西電東輸、南水北調(diào)、青藏鐵路、鋼結(jié)構(gòu)住宅、西部大開發(fā)等建設(shè)實(shí)踐來看，一個(gè)發(fā)展建筑

2、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)和市場的勢頭正在我國出現(xiàn)。1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.1材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強(qiáng)度要高得多。鋼材還具有塑性和韌性好的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載而突然斷裂，而且對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)。另一方面，由于鋼材的強(qiáng)度高，做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)需要滿足穩(wěn)定的要求，強(qiáng)度有時(shí)不能充分發(fā)揮。61.2材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算的假定比較符合鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(zhì)和各向同性，而且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合。鋼材在冶煉和軋制

3、過程中質(zhì)量可以得到嚴(yán)格控制，材質(zhì)波動(dòng)的范圍小。鋼結(jié)構(gòu)密閉性較好,水密性和氣密性較好，適宜建造密閉的板殼結(jié)構(gòu)。1.3鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工周期短鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且是成材，加工比較簡便，并能使用機(jī)械操作，精確度較高。構(gòu)件在工地拼裝，可以采用安設(shè)簡便的普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，有時(shí)還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。1.4鋼結(jié)構(gòu)的重量輕鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料大，但結(jié)構(gòu)要輕，原因是鋼材的強(qiáng)度與密度之比要比混凝土大得多。以同樣的跨度承受同樣荷載，鋼屋架的重量最多不超過鋼筋混凝土屋架的1/3至1/4，

4、冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10，為吊裝提供了方便條件。1.5鋼材的耐腐蝕性和耐火性就較為欠缺，鋼材長期經(jīng)受100℃輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達(dá)150℃以上時(shí)，就須用隔熱層加以保護(hù)。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。61.6而鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延展性，鋼材基本上屬各向同性材料，扛拉、抗壓、扛剪強(qiáng)度均很高，而且具有良好的延展性，特別是鋼結(jié)構(gòu)憑著自己特有的高延展性減輕了不良反應(yīng)。2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則2.1強(qiáng)度大穩(wěn)定耐久的原則。結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度、剛

5、度和穩(wěn)定性，整個(gè)結(jié)構(gòu)安全可靠，結(jié)構(gòu)應(yīng)符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性、穩(wěn)定性、牢固性、抗震性。2.2節(jié)約、方便省時(shí)的原則。結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量，便于運(yùn)輸，有利于縮短制造和安裝時(shí)間，便于維護(hù)。2.3美觀大方實(shí)用的原則。在保持經(jīng)久耐用的基礎(chǔ)上，在可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學(xué)要求。3鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)3.1結(jié)構(gòu)自重輕。根據(jù)比較，相同的建筑造型，六層鋼結(jié)構(gòu)住宅重量僅相當(dāng)于四層磚混結(jié)構(gòu)住宅的重量。建筑總質(zhì)量小，地震力效應(yīng)小，且延性好，相應(yīng)抗震性能優(yōu)良。3.2材料各向同性

6、，符合力學(xué)假定，提高了設(shè)計(jì)精度。由于工廠化加工制造，精度高，易于保證質(zhì)量，與混凝土相比，更符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)施工速度快，工期縮短40%以上，可使建筑物更早的投入使用，提早產(chǎn)生效益。63.3在設(shè)計(jì)中由于業(yè)主的要求，經(jīng)常要進(jìn)行變更，采用鋼結(jié)構(gòu)較易配合變更。施工時(shí)干式作業(yè)減少了對(duì)環(huán)境的污染，且構(gòu)件運(yùn)輸方便，費(fèi)用低。3.4可在梁腹板處開孔走管道，不像混凝土結(jié)構(gòu)在梁底通過。因此在樓層高度一樣的情況下，采用鋼結(jié)構(gòu)可提高層間凈高。3.5輕質(zhì)高強(qiáng)，簡單實(shí)現(xiàn)大跨與復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（磚混、混凝土）由于受材料限制，其開間一般在3.0

7、m、3.3m、3.6m、4.2m.如果需要更大開間，則會(huì)造成“肥梁胖柱”，房高也會(huì)受到影響。而在梁高相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)開間可比混凝土大50%.在梁柱等強(qiáng)度條件下，可增加建筑有效使用面積5%～7%。4應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)表達(dá)式4.1鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。OP段為直線，表示鋼材具有完全彈性性質(zhì)，P點(diǎn)應(yīng)力稱為比例極限。隨著荷載的增加，曲線出現(xiàn)ES段，S點(diǎn)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)。當(dāng)以屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為強(qiáng)度限值時(shí)，抗拉強(qiáng)度成為材料的

8、強(qiáng)度儲(chǔ)備。超過屈服臺(tái)階，材料出現(xiàn)應(yīng)變硬化，曲線上升，直至曲線最高處的B點(diǎn)，這點(diǎn)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度或極限強(qiáng)度。64.2鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)。包括影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動(dòng)，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。以結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載效應(yīng)S和抗力R這兩個(gè)隨機(jī)變量來表達(dá)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，則&