文档介绍：钢结构设计与施工
钢结构以其自重轻、抗震性好、工期短、可重复利用等其他结构所不能比拟的卓著优势,在建筑业中迅速推广,广泛应用于高层、大跨、复杂、起重量大以及高温、密封性要求高或可装拆的结构,如游泳馆、体育馆、桥梁、工业厂房、活动板房和临时建筑等场所。其结构类型通常有框排架、网架、网壳、索膜等型式。
  在钢结构施工的现场,主要的参照物就是施工图纸,它直接影响整个工程的成败,在设计中有一点不合理的地方就有可能造成整个工程功亏一篑(kui)。同样,一个工程的成功与否与实际施工也有着极其重要的关系,施工单位不仅要按图施工,而且有责任对施工图进行会审,对设计图中不完善、不明确或不适合实际生产与施工、以及不符合规范的问题提出来,与设计者进行沟通、商讨、必要时进行修改。既然钢结构工程设计与施工对于整个工程均有着不可替代的重要性,那么,我们在设计与施工中应该注意一些什么问题呢?他们之间的衔接关系又是怎样的呢?下面我们就以上问题逐一进行分析。
一、设计
一个成功的建筑工程,在设计时从方案设计已经开始和生产施工紧密衔接,既要考虑施工的便捷性,又要考虑整个工程的经济型,还需保证其使用功能、外观效果以及与周围建筑物的协调性。
(一)钢结构一般设计思路
1、判断是否适合用钢结构
钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。
2、结构选型与结构布置
由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
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。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。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。
钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。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。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中,常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,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。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。
     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。
3、节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这应该避免。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。
连接的不同对结构影响甚大。比如,有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题,但会产生较大转动,不符合结构分析中的假定。会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。
连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法,初学者可偏安全选用前者。设计手册中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便。也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。
4、工程造价
 钢结构建筑的经济性一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价,充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势,工程设计阶段是关键阶段。
     在结构设计中,不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会直接影响造价。
近年随着经济建设的发展,结构在多层民用建筑上的应用日渐增长,例如钢混组合楼盖在多层民用房屋楼盖中的应用,在不降低结构安全指标的基础上,即可降低梁高、板厚,减轻结构自重和地震作用,又可获得较大的建筑空间,满足建筑使用的要求,相对钢筋砼具有较高的经济价值。轧制H型钢的大量生产,楼承板的多样化,防腐涂料及防火涂料的成熟也为多层民用房屋钢结构的应用创造了广阔的空间,多层钢结构相对钢筋砼结构有如下特点:
     质量易控制:钢结构构件工厂加工,节点螺栓连接,生产自动化程度高,精度有保证,干作业,质量易于控制,钢筋砼结构现场浇注,湿作业,质量与技工水