淺議鋼結(jié)構(gòu)設計中概念設計和節(jié)點處理

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1、淺議鋼結(jié)構(gòu)設計中概念設計和節(jié)點處理　　【摘要】隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)正呈現(xiàn)一種特色與風尚。反思以往的工程實踐，不難發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的概念設計與節(jié)點處理在一定程度上決定著鋼結(jié)構(gòu)建筑的全生命周期。本文嘗試闡釋其必要性并從幾個方面來論證合理性、可行性，以期對鋼結(jié)構(gòu)設計有所幫助?！娟P(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)概念設計節(jié)點處理中圖分類號：TU391文獻標識碼：A一、前言當下鋼結(jié)構(gòu)建筑越來越受到建設方、使用方及施工方的歡迎，但鋼結(jié)構(gòu)設計中如果沒有把握好概念設計和節(jié)點處理，就將影響建設質(zhì)量。因此，研究其概念設計及節(jié)點處理方式很有意義。二、概念設計的重要性概念設計是實現(xiàn)設計思想的

2、關(guān)鍵。一個結(jié)構(gòu)工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中，用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認為，概念設計做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨年齡與實踐的增長而愈豐富，設計成果也趨于創(chuàng)新、完善。4遺憾的是，隨著社會分工的細化，部分結(jié)構(gòu)工程師變得只會依賴規(guī)范、設計手冊、計算機程序做習慣性傳統(tǒng)設計，缺乏創(chuàng)新。更有甚者在一體化計算機結(jié)構(gòu)程序設計全面應用的今天，對計算機結(jié)果明顯不合理、甚至錯誤的狀況不能及時發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長和模式的演化，使得他們所學的相對孤立的概念被逐漸淡化，亦談不上設計成

3、果的不斷創(chuàng)新。強調(diào)概念設計的重要性，一方面取決于現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設計理論與計算模型存在些許缺陷或不可計算性；另一方面計算機結(jié)果的高精度特點，往往給結(jié)構(gòu)工程師帶去對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解；此外，概念設計的必要性還體現(xiàn)在方案設計階段，初步設計過程常不能借助于計算機來實現(xiàn)。因此，只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀地、真實地融匯結(jié)構(gòu)的設計過程。三、結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置在鋼結(jié)構(gòu)設計的整個過程中都應該強調(diào)“概念設計”，而在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤為凸顯。對一些難以作出精確理性分析的或規(guī)范未規(guī)定的問題，可參考建筑空間形式，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關(guān)系、破壞機理的試驗現(xiàn)

4、象及工程經(jīng)驗所獲得的設計思想，從全局的角度來控制結(jié)構(gòu)的布置及細部措置。運用概念設計可以在早期有效地進行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往概念清晰、定性正確且易于手算，可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運算。鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木行)桁架、網(wǎng)架(殼)、索膜4、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。其計算理論與應用技術(shù)大都成熟，但亦有部分難題尚未解決。結(jié)構(gòu)選型時，應考慮具體工程的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載時，就不宜采用門式剛架。當建筑及工藝流程允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經(jīng)濟性。當屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受

5、拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設計中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說要剛度均勻、力學模型清晰，盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎；柱間抗側(cè)支撐的分布應均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力(風震)的作用線；抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應有多道防線，如有支撐框架結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)樓層平面次梁的布置，有時可以調(diào)整其荷載傳遞方向。通常為了減小次梁截面，沿短向布

6、置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高；此時如果沿長向布置次梁，雖然次梁截面加大，但結(jié)構(gòu)整體效果可能會更好。四、截面的選擇4結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1／20～1／50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距當按1／b限值確定時，可滿足鋼梁整體穩(wěn)定的要求。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預估。柱截面按長細比(λ)預估。通常取值范圍在504