钢结构相关论文范文文献,与钢结构设计相关毕业论文怎么写

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摘 要：近年来随着国家经济的发展,钢结构厂房的应用越来越普遍.本文就钢结构设计进行了深入分析.

关 键 词：钢结构；结构设计；步骤

一、判断结构是否适合用钢结构

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.

二、结构选型与结构布置

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.

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（切线50度内需考虑雪载）,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳.总雪载释放近一半.降雨量大的地区相似考虑.建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性.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.宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系.我国半数以上的此类高层为前者.对抗震不利.

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.

三、预估截面

结构布置结束后,需对构件截面作初步估算.主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定.

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等.根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择.翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎.确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中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,简单选择值在100附近.根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等.

除此之外,构件截面形式的选择没有固定的要求,结构

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四、结构分析

目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ.

新近的一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.这为更精确的分析结构提供了条件.并不是所有的结构都需要使用软件：

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.

简单结构通过手算进行分析.

复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析.

五、工程判定

要正确使用结构软件,还应对其输出结果的做"工程判定".比如,评估各向周期、总剪力、变形特征等.根据"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果.

不同的软件会有不同的适用条件.初学者应充分明了.此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离,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"是比定量计算更重要的内容.

注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法.

六、构件设计

构件的设计首先是材料的选择,比较常用的是Q235（类似A3）和Q345（类似16Mn）.通常主结构使用单一钢种以便于工程管理.经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面,当强度起控制作用时,可选择Q345；稳定控制时,宜使用Q235.

当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能.由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等.这是常说的截面优化设计功能之一.它减少了结构师的很多工作量.但是,初学钢至少应注意两点：

（一）软件在做构件（主要是柱）的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定,目前所有的程序都不能完全解决这个问题.所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查.

（二）当上面第三条中预估的截面不满足时,加大截面应该分两种情况区别对待.

1.强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度,其中,抗弯不满足加大翼缘厚度,抗剪不满足加大腹板厚度.

2.变形超限,通常不应加大板件厚度,而应考虑加大截面的高度,否则,会很不经济.

使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能,很难考虑上述强度与刚度的区分,实际上,常常并不合适.

七、节点设计

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.

具体设计主要包括以下内容：

（一）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.

铆接形式,在建筑工程中,现已很少采用.

普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用.

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高强螺栓,使用日益广泛,常用8.8s和10.9s两个强度等级,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.

（三）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.

（四）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.

（五）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.

（六）节点设计还应考虑制造厂௚

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