工业建筑钢结构计浅议.doc

工业建筑钢结构设计浅议- 结构理论
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。
[关键词]工业建筑,钢结构,节点设计,钢结构方案,施工图绘制
[前言]
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(轻钢结构投资较混凝土结构还要低一些)。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。
钢结构方案的选择及截面估算:
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。
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