文档介绍：第七章单层房屋钢结构
第一节概述
一、钢结构设计一般步骤
1、判断结构是否适合用钢结构;
2、结构选型与结构布置
考虑不同结构形式的特点。当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载工业厂房,可采用网架。雪载大时屋面曲线应有利于积雪滑落(切线≥50o不考虑雪载),如采用网壳。在框架中布置支撑比节点刚接框架经济性更好。大跨度建筑可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层建筑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,宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系。
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Steel Structure
结构布置根据体系特征、荷载分布和性质等综合考虑。要刚度均匀,符合力学模型,尽量限制大或移动荷载的影响范围,以最直接的线路传递到基础。柱间支撑的分布均匀,形心尽量靠近侧向力(风、震)的作用线,否则应考虑结构的扭转。结构抗侧应有多道防线,有支撑框架的柱子应单独承受1/4的总水平力以上。
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。次梁沿短向布置时截面小,会使主梁截面加大,减少了楼层净高;把次梁支撑在较短的主梁上,次梁截面加大,但主梁截面减小,应综合分析。
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3、预估截面
根据受力情况合理选择安全经济美观的截面。 钢梁梁高H=l/20~l/50。翼缘宽度b按l/b限值确定时,不作整体稳定计算。板件厚度可按局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估,通常50<λ<150。
4、结构分析
目前钢结构设计结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ效应。典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形,结构通过手算进行分析, 复杂结构需要建模运行程序并做详细的结构分析。
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完全依赖结构软件有可能带来结构灾难,注重概念设计、工程判定(评估各向周期、总剪力、变形特征等,修改模型重新分析,或修正计算结果。)和构造措施有助于避免这种灾难。
5、构件设计
材料的选择:强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235。使用结构软件应注意:
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(1) 构件的截面验算时,计算长度系数的取值有时会不符合规范的规定。尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,应该逐个检查。
(2)预估的截面不满足时,加大截面方法:
    ①抗弯和抗剪强度不满足,分别加大翼缘和腹板厚度。 
② 变形超限加大截面的高度。
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6、节点设计
(1)焊接
焊接焊缝尺及形式规范有强制规定。焊缝重心尽量与被连接构件重心接近。
(2)栓接
(3)梁腹板
高强螺栓常用M16~M30。
要验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型连接还需验算孔壁局部承压。
考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等,方便现场定位与临时固定。
钢管连接节点的相贯线的切口可能需要数控机床等设备才能完成。
(4)便于施工
(5)制作条件
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7、图纸编制
钢结构工程应按方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段进行设计。小型和技术要求简单的钢结构工程经有关主管部门同意,方案设计可代替初步设计,经审批后可直接转入施工图设计。
1)方案设计
根据设计任务书及建(构)筑物的建筑设计方案进行编制,由设计说明书、设计图纸及投资估算等三部分组成。深度应满足建筑工程设计招投标及业主向规划部门送审的要求。
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(1)方案设计文件的编排顺序
①封面:
写明方案名称、编制单位、编制年月;
②扉页:
写明方案编制单位行政及技术负责人、具体编制设计负责人;
③方案设计文件目录;
④设计说明书;
⑤设计图纸;
⑥工程投资估算。
(2)设计说明书
①设计依据及设计要求:设计与施工应依据的规范、规程及规定; 所在场地地震基本烈度、建筑场地类别; 荷载选用。
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②设计主要阐述内容:结构选型概述; 结构抗震设防情况; 新结构、新材料采用情况;条件许可时阐述基础选型及钢结构连接方式; 其它需要阐述的问题。
(3)设计图纸
①有建筑方案设计图的工程,结构方案可通过建筑设计图进行表达,不另行提供图纸。
②对无建筑方案设计图的钢结构工程应画出反映上部结构的构件平立面布置图并标注出柱网平面、立面高度等主要尺寸,以及构件的主要断面形式。
(4)投资估算
投资估算文件包括投资估算的编制说明、投资估算表及用钢量估算表。
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