國家鋼結構專業一級資質
由于結構選型涉及面廣,結構選型和布置應在有經驗的工程師指導下進行。
在鋼結構設計的整個過程中,都要強調“概念設計”,這在結構選型和布置階段尤為重要。對于一些難以作出準確合理分析或規范中沒有明確規定的問題,可以根據從整個結構體系及其子系統之間的力學關系、破壞機理、地震破壞、試驗現象和工程經驗中獲得的設計思路,從全局角度確定控制結構的布置和詳細措施。概念設計可用于在早期階段快速有效地構思、比較和選擇。得到的結構方案易于手工計算,概念清晰,定性分析正確,可以避免結構分析階段不必要的復雜操作。同時,也是判斷計算機內力分析輸出數據是否可靠的主要依據。(無論結構軟件多么強大,扎實的結構概念和力學分析,可靠的手算能力都是優良的品質。)
鋼結構通常有框架、平面(木)架、網架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構類型。
其理論和技術大多成熟。也有一些問題沒有解決,或者沒有簡單實用的設計方法,比如網殼的穩定性。
選擇結構時應考慮它們的不同特性。輕鋼工業建筑中,當有較大的懸掛荷載或移動荷載時,可考慮放棄門式剛架,采用網架。在屋頂積雪壓力較大的地區,屋頂曲線應利于降雪(在切線)中50度處應考慮雪荷載)。如亞東水泥廠石灰石筒倉采用三心圓網殼。將近一半的雪荷載被釋放。類似的考慮也適用于降雨量大的地區。在建筑條件允許的情況下,在框架中設置支架比簡單連接的框架更經濟。屋面覆蓋跨度大的建筑,可選用懸索或索膜結構體系。在高層鋼結構設計中,經常采用鋼-混凝土組合結構。在地震烈度較高或不規則的高層建筑中,不應簡單地為了經濟而選擇核心筒和外框的不利形式。周邊應選用巨型型鋼混凝土柱,核心為支撐框架結構體系。在中國,超過一半的這類高層管理人員是前者。不利于抗震。(盡可能將受力單元布置在結構外圍,就像空心竹一樣,充分利用材料的性能是關鍵,所以外強內弱很重要。)
結構的布置應根據系統特點、荷載分布和性質綜合考慮。一般來說,剛度應該是均勻的。力學模型很清楚。盡可能限制重載或移動荷載的影響范圍,使其能通過直接的路線傳遞到基礎上。柱間橫向支撐的分布應均勻。其質心應盡可能靠近側向力(風沖擊)的作用線。否則,應考慮結構的扭轉。結構的抗側應該有多道防線。例如,如果有支撐框架結構,柱應能單獨承受至少1/4的總水平力。在框架結構平面布置圖中,有時可以調整荷載傳遞方向,以滿足次梁布置的不同要求。通常為了減小截面,次梁沿短向布置,但這樣會增加主梁截面,降低樓板凈高,有時頂邊柱會不堪重負。此時,將次梁支撐在較短的主梁上,可以犧牲次梁來保留主梁和柱。
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