浅谈高层建筑钢结构设计.doc

浅谈高层建筑钢结构设计
摘要:钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可的设计方法,比如网壳的稳定等。
结构选型时,应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落。
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。 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的总水平力框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
4 钢结构设计的主要内容
焊接: 对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守,焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235,E50对应Q345,Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50。
焊接设计中不得任意加大焊缝。 焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。
栓接: 铆接形式,在建筑工程中,现已很少采用,通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用,高强螺栓,使用日益广泛。。根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同,高强螺栓最小规格M12。 常用M16~M30。 超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。 国外在低层墙板式住宅中,也常用于主结构的连接。
连接板: 可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。 然后验算净截面抗剪等。
梁腹板: 应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外,还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。 比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。
5 钢结构制作与安装
钢柱的安装
钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。
100m高的超高层钢柱一般分为8~12节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。
矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊,不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。
钢柱