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钢结构设计—你不得不知的这些事儿~

钢结构是比较广泛的一种建筑结构,随着社会的进步,一些有着特殊要求的钢结构应运而生,如:跨度较大的结构、荷载较大的结构、在地震多发区的房屋结构等,更是推动了钢结构建筑的发展。
钢结构施工是一个错综复杂的系统工程,应充分认识到施工的困难性、复杂性。施工实践证明,施工过程中只有严格按施工图纸及现行规范施工,才能保证施工质量,达到预期控制目标。
(一)首先,我们来看一下钢结构有哪些优势?
1、材料强度高,自身重量轻
钢材强度较高,弹性模量也高。与混凝土和木材相比,其密度与屈服强度的比值相对较低,因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小,自重轻,便于运输和安装,适于跨度大,高度高,承载重的结构。
2、钢材韧性,塑性好,材质均匀,结构可靠性高
适于承受冲击和动力荷载,具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀,近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。
3、钢结构制造安装机械化程度高
钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。
4、钢结构密封性能好
由于焊接结构可以做到完全密封,可以作成气密性,水密性均很好的高压容器,大型油池,压力管道等。
5、钢结构耐热不耐火
当温度在150℃以下时,钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间,但结构表面受150℃左右的热辐射时,要采用隔热板加以保护。温度在300℃ -400℃时.钢材强度和弹性模量均显著下降,温度在600℃左右时,钢材的强度趋于零。在有特殊防火需求的建筑中,钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。
6、钢结构耐腐蚀性差
特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中,容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料,且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构,需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。
7、低碳、节能、绿色环保,可重复利用
钢结构建筑拆除几乎不会产生建筑垃圾,钢材可以回收再利用。
(二)其次,钢结构的不足之处又在哪里?
钢结构因其优势而得到广泛应用,近年来产生的钢结构住宅也促进了住宅产业化的发展进程,尤其钢结构使用过程的环保性还符合社会可持续发展的需要,带来了良好的综合效益、但钢材也存在其固有不足、比如钢材的耐腐蚀性和耐火性较差,因此钢结构使用时需要进行较严格的防护,其防护时费用高于钢筋混凝土结构、钢材虽有一定的耐热性,但在温度达150 ℃以上时,钢结构需要加隔热层加以保护、钢材不耐火,重要的结构必须注意采取防火措施、钢材的强度高,所做构件多数壁薄且截面较小,受压时为了在强度与稳定之间取得最优,往往满足了稳定的要求,而使得强度不能充分发挥等。

延伸推荐.钢结构设计钢材的强度设计值表 
(三)钢结构又有哪些设计原则呢?
(1)所做结构设计应符合建筑物的使用要求,有足够的强度、刚度和稳定性,有良好的耐久性;
(2)所设计结构应尽可能节约钢材,减轻钢结构重量;尽可能缩短制造、安装时间,应便于运输、便于维护,减少成本;
(3)尽量注意美观,对于外露结构有一定建筑美学要求。 
钢结构设计服务于钢结构的施工与使用,钢结构工程使用目的是为了创造效益。公共建筑偏重于社会效益,工业建筑则偏重于经济效益。因此,“钢结构经济性”是钢结构设计的另一个重要方面。“钢结构经济性”原则应从总体上加以分析,不能仅从某一方面孤立地去考察。对门式刚架轻型钢结构房屋,全面评价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制作费、安装费、施工周期及基础费用等。因此,钢结构设计时,必须对钢结构体系的经济性进行深入分析和全面的考察,只有综合效益最佳的方案或钢结构体系才是合理的。
根据实际情况,合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。因此如果结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;但是太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
钢结构体系的“适用”原则是针对钢结构体系的功能要求而言的,钢结构体系适用性与建筑物的使用功能有密切联系。为此在结构设计时,必须把握以下方面:对建筑物的功能、特点和所处的环境条件有充分的了解,如建筑物是民用建筑还是工业建筑,民用建筑是用于展览馆还是体育馆等,工业建筑是钢结构仓库还是钢结构厂房,钢结构厂房的生产工艺对建筑结构的影响情况等。
(四)钢结构设计中需要注意哪些问题?
1、钢结构住宅的设计。
钢结构住宅有低层和多层之分、低层一般用于别墅,而多层用于公寓、根据抗震规范GB50011对12层以下和以上房屋的不同要求,建造钢结构住宅一般不宜超过12层。钢结构住宅抗震性能受结构布置规则性影响,因此,其平面布置应力求规则、对称。不规则布置在地震时容易遭到损坏。
2、钢结构稳定性设计的经验。
借助于计算机技术和相关软件的发展,目前钢结构设计中结构和构件的平面内强度及整体稳定计算可由计算机辅助完成,而由设计者对结构和构件的平面外强度及稳定计算,进行分析、计算和设计,为了提高效率和提供方便,在设计时可将整个结构按标高进行分解,简化成不同水平荷载作用下的多个布置形式的结构体系来进行强度和稳定的计算。
受弯钢构件的板件局部稳定可以通过几种方式实现:限制板件宽厚比,使之达到屈曲的极限承载能力,不在构件整体失效前屈曲;允许板件在构件整体失效前屈曲,然后利用其屈曲后强度达到构件的承载能力;对梁设置横向或纵向加劲肋,以解决不考虑屈曲后强度的梁的局部稳定问题。
轴心受压构件和压弯构件局部稳定也可通过两种方式实现,分别是控制翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比和控制腹板计算高度与其厚度之比,如果受压构件为圆管截面,则应控制外径与壁厚之比。
(五)钢结构算量如何进行计算?
1.关于工程量计算的格式
1.1钢结构的重量单位为kg,面积的单位为m2,长度单位为m,计算结果均保留一位小数。
1.2计算构件重量时,可对构件的零件进行从下到上、从左到右编号,并按此顺序进行计算。
1.3计算式的格式:
1.3.1板材:规格×长度×宽度×数量:如-6×500×300×5,表示该零件板厚δ=6mm,板长度为500mm,宽度为300mm,数量有5件。重量计算式为:6×0.5×0.3×7.85×5=35.3kg
1.3.2型材:规格、长度×数量×比重如L50×5,L=3500mm×5×3.77,表示肢宽50mm的等边角钢,长度为3500mm,数量有5件,比重为3.77kg/m。重量计算式为:3.5×5×3.77=66.0kg
2.计算尺寸时的注意的几点
2.1注意室内外、钢柱底板的标高值,是±0.00还是其他的标高值。当用标高值计算长度(或高度)时,应特别注意,不要均按±0.00计算。
2.2关于变H型截面构件(梁、柱)对应的加劲板、檩条隅撑、女儿墙封檐支架的高度(或长度)的计算,可以按平均的梁、柱的H型截面高度为基数计算。

延伸推荐.钢结构剪力墙结构怎样布置才是最省的呢?
2.3屋面檩条长度,均按通长计算,不扣除檩条之间的间隙,另外要注意加上山墙处屋面梁所占的檩条的长度,比如,轴线表示的是屋面梁的中心线,则:檩条的长度=轴线长度+屋面梁宽。
2.4墙面檩条的计算,应注意门柱、门梁是否为双拼檩条,其它部位是否有双拼檩条。
2.5拉杆的长度,按相应的檩条间距每端加50mm计算,及每根拉杆长度均增加100mm。
2.6关于收边泛水件的计算
2.6.1计算范围:屋脊盖板、天沟与屋面板和女儿墙接口处的泛水板、山墙与屋面板接口的泛水板、女儿墙上部的压顶泛水板、墙面转角处的收边板、门窗四周的收边板、墙面板与砖墙相接处的泛水板、墙面与雨棚相接处的泛水板、雨棚四周的收边板。如为双层板,则另计算屋面内板、墙面内板各接口处的收边件等。
2.6.2关于收边泛水板的宽度:一般情况下,收边泛水件的展开宽度可以按300~400mm计算,女儿墙压顶和屋脊盖板的展开宽度按500~700mm计算。实际计算时,可按设计的相应接点详图计算。
2.7变截面梁柱的腹板,投标、分包结算、成本计算时重量均按净重计算,与甲方办理结算时先按外接矩形计算。各种连接板均按外接矩形计算。
3.不能重复计算的部分
3.1高强螺栓:柱梁之间的连接,吊车梁之间的连接,是两个构件共用,不能一个构件计算一次。
3.2屋面支撑、系杆、柱间支撑:有的施工图在柱间支撑图上表示出了屋面支撑的部分布置,而在计算屋面支撑时已经计算过了,就不应再计算,在这种情况下,要把屋面支撑和墙面支撑的图纸对照起来看。
(六)钢结构加固措施有哪些?
钢结构的加固技术措施主要有三种:
1) 截面补强法:在局部或沿构件全长以钢材补强,连成整体使之共同受力;
2) 改变计算简图:增设附加支承,调整荷载分布情况,降低内力水平,对超静定结构支座进行强迫位移,降低应力峰值;
3) 预应力拉索法:利用高强拉索加固结构薄弱环节或提高结构整体承载力、刚度和稳度。
呼啦啦,以上就是小编为大家整理的关于钢结构的一些内容啦,希望对你们有帮助哦~

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