鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題和處理措施

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題和處理措施 隨著建造產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)展，鋼結(jié)構(gòu)體系得到了廣泛應(yīng)用。在鋼結(jié)構(gòu)建造設(shè)計(jì)的過(guò)程中，常常會(huì)碰到一些工程細(xì)節(jié)問(wèn)題需要解決。本文結(jié)合以往工程中的設(shè)計(jì)閱歷，針對(duì)工程中的詳細(xì)問(wèn)題，分析產(chǎn)生問(wèn)題的緣由，并提出有效的處理措施，以確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合建造結(jié)構(gòu)的實(shí)際要求。本文著重于研究鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題。 鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、抵擋變形能力強(qiáng)的特點(diǎn)，且材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬于抱負(fù)彈性體，最符合一般工程力學(xué)的基本假定。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建造施工工期短、工業(yè)化程度高，可舉行機(jī)械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)，由此可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，所以在建造物中得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的建造材料相比，鋼結(jié)構(gòu)存

2、在諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的不足，倘若不實(shí)行預(yù)防措施，很可能引起平安隱患。同時(shí)，建造結(jié)構(gòu)的自身復(fù)雜性和詳細(xì)工程項(xiàng)目的獨(dú)特性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高。所以，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)針對(duì)詳細(xì)問(wèn)題實(shí)行有效的措施加以解決。 1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要留意的內(nèi)容 1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要合理抉擇基本材料 鋼結(jié)構(gòu)工程中普遍使用的鋼材包括單軋鋼板、連軋鋼板。連軋鋼板是由寬鋼帶舉行剪切而成，在開(kāi)平過(guò)程中，可按照用戶的不同需求，經(jīng)過(guò)不同的精整作業(yè)線加工而成為鋼板等產(chǎn)品，其便利運(yùn)送，經(jīng)濟(jì)性能好，長(zhǎng)度可以自由確定。所以，連軋鋼板在工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。在鋼結(jié)構(gòu)工程中，一些厚度不大、尺寸較小的部件或?qū)ν庥^質(zhì)量要求不高的部件也多

3、使用連軋鋼板作為焊接構(gòu)件的腹板、翼緣板。但是，卷板在整平過(guò)程中很難達(dá)到規(guī)定的平整度，內(nèi)應(yīng)力較大，簡(jiǎn)單消失裂紋，在焊接的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的焊接變形，且很難調(diào)節(jié)。因此，考慮到連軋鋼板有著不行靠的機(jī)械性能，在建造工程中的厚板構(gòu)件、大尺寸焊接構(gòu)件以及對(duì)外觀質(zhì)量要求較高的部件，一般均不得使用連軋鋼板，應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械性能更為穩(wěn)定的單軋鋼板。 1.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所選取的截面要科學(xué) 在鋼柱的截面設(shè)計(jì)中，宜優(yōu)先抉擇寬翼緣熱軋型鋼，目的是使鋼柱橫截面的兩個(gè)方向強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性都盡量臨近，由此可以優(yōu)化截面，提高截面的利用率。箱形柱、十字形鋼柱的橫截面的雙向參數(shù)、性能更為勻稱，但是其構(gòu)件的加工和安裝相對(duì)較為棘手，經(jīng)

4、濟(jì)性能也較差，一般僅用在特殊重要、受力復(fù)雜的部位。當(dāng)建造平面柱網(wǎng)雙向柱之間的距離較大的時(shí)候，使用中翼緣熱軋或焊接型鋼效果更好一些，合理設(shè)置鋼柱截面的雙向參數(shù)，可以使得鋼柱截面有較高的利用率，更易于優(yōu)化設(shè)計(jì)。 1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要做好柱間支撐工作 在鋼結(jié)構(gòu)體系中，柱間支撐的設(shè)置是需要分外重視的。倘若鋼柱的自身剛度比較小，或柱與柱之間的距離較大、層高也相對(duì)較大，層間位移角就很難滿意規(guī)范要求。在設(shè)計(jì)中倘若采用柱截面加大的方式，鋼結(jié)構(gòu)的位移角值會(huì)有所削減，但這樣就會(huì)導(dǎo)致成本增強(qiáng)，很不經(jīng)濟(jì)。通常的做法是充分考慮平面功能布置，選取合適的位置設(shè)置適當(dāng)?shù)闹g支撐，從而使規(guī)定的位移角滿意規(guī)范要求，鋼材的使用量雖

5、然有所增強(qiáng)，但是不多。值得留意的是，柱間支撐的設(shè)置會(huì)影響結(jié)構(gòu)主體各方向的剛度、特征周期等參數(shù)，這就需要在布置支撐時(shí)盡量做到科學(xué)合理。 詳細(xì)的工作中應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn)：柱與柱之間的支撐數(shù)量要合理，不能太多，這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)整體剛度過(guò)大，導(dǎo)致地震力增大。鋼結(jié)構(gòu)整體使用的鋼量過(guò)多，既無(wú)法滿意實(shí)際需要，也會(huì)提高成本。合理布置支撐，要建立在建造功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，支撐的兩邊要對(duì)稱布置，受力勻稱。沿著豎向從底到頂通長(zhǎng)布置，保證各個(gè)部位受力勻稱。同一單體內(nèi)的支撐最好使用同一柱間的支撐，柱間支撐所在的位置有較大的受力，若傳給基礎(chǔ)就會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)的受力增大，這就需要在支撐的位置設(shè)置基礎(chǔ)梁，增強(qiáng)基礎(chǔ)受力，保證基礎(chǔ)有良好

6、的穩(wěn)定性，對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支撐作用。 1.4鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的框架梁柱節(jié)點(diǎn)要滿意施工要求 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要重視框架梁柱節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)域影響著囫圇鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。倘若柱腹板相對(duì)較薄，梁柱銜接節(jié)點(diǎn)域會(huì)存在抗剪承載力不足的問(wèn)題。若柱截面采用熱軋型鋼時(shí)，最為便利的做法是在柱節(jié)點(diǎn)域補(bǔ)貼補(bǔ)強(qiáng)鋼板。若柱腹板沒(méi)有銜接到鋼梁，也可以將斜向加勁肋板設(shè)置在節(jié)點(diǎn)域腹板上，從而起到補(bǔ)強(qiáng)的作用，而且施工操作十分便利。若柱截面的組合使用型鋼，可以使用較厚的鋼板替換節(jié)點(diǎn)域處的腹板，這樣施工越發(fā)便利。設(shè)計(jì)師在實(shí)現(xiàn)梁柱節(jié)點(diǎn)的塑性鉸外移至梁端部時(shí)，需要在梁柱節(jié)點(diǎn)予以加強(qiáng)，做到強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。 2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的處理措施 2.1鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁設(shè)

7、計(jì)問(wèn)題處理措施 建造的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，宜優(yōu)先設(shè)計(jì)成直線梁，直線梁受力簡(jiǎn)潔、明晰，更能與計(jì)算假定相吻合，而折梁和弧梁在荷載作用下，產(chǎn)生的內(nèi)力更為復(fù)雜，在扭力作用下更簡(jiǎn)單引起失穩(wěn)破壞，宜盡量避開(kāi)。在建造設(shè)計(jì)中若有特別要求，的確需要采用折梁或者弧梁的形式，則應(yīng)在直線梁上布置外伸鋼梁與弧形梁或折梁舉行側(cè)向銜接，外伸鋼梁對(duì)弧梁或折梁起到一定的側(cè)向支撐作用，對(duì)弧梁或折梁的側(cè)向彎曲予以約束控制，保證弧梁或折梁的穩(wěn)定性，避開(kāi)其過(guò)早失穩(wěn)破壞。 2.2鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題處理措施 在鋼結(jié)構(gòu)的次梁與主梁銜接、二級(jí)次梁與一級(jí)次梁銜接處，通常在設(shè)計(jì)中均選用鉸接節(jié)點(diǎn)舉行銜接，鋼結(jié)構(gòu)部件運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)之后，可以根據(jù)設(shè)計(jì)舉

8、行迅速安裝銜接，不但便捷而且經(jīng)濟(jì)。在懸挑梁部位，懸挑段根部與支撐梁銜接應(yīng)根據(jù)剛接節(jié)點(diǎn)處理，這樣可以將懸挑部分荷載傳遞到支撐橫梁上。倘若懸挑梁端部與弧梁或折梁相連，則此銜接節(jié)點(diǎn)也應(yīng)設(shè)計(jì)成剛接節(jié)點(diǎn)，這樣可以減小弧梁或折梁在節(jié)點(diǎn)處的扭轉(zhuǎn)角度，梁的應(yīng)力也會(huì)大大削減，弧梁或折梁自身產(chǎn)生的變形幅度不會(huì)太大，從而降低弧梁扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。 2.3鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件剛度偏小問(wèn)題處理措施 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及剛度過(guò)小，其位移比、位移角一般均會(huì)偏大，構(gòu)件的翼緣、腹板也極易發(fā)生屈曲失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致囫圇構(gòu)件的失穩(wěn)破壞。為避開(kāi)構(gòu)件失穩(wěn)破壞，首先，在舉行鋼結(jié)構(gòu)梁與柱銜接設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地將構(gòu)件中心對(duì)齊，目的是削減偏心荷載對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生

9、的不利影響；第二，要實(shí)行須要措施，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)體系的位移比和位移角；再次，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)宜考慮P-效應(yīng)，充分考慮豎向荷載P在水平位移的狀況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件產(chǎn)生的附加內(nèi)力對(duì)整體結(jié)構(gòu)的不利影響。 2.4鋼結(jié)構(gòu)的采用薄壁構(gòu)件設(shè)計(jì)問(wèn)題處理措施 在一些鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系中的主要構(gòu)件應(yīng)盡量避開(kāi)采用薄壁構(gòu)件。在受力較小的部位，薄壁構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性很簡(jiǎn)單滿意，但其他不利因素也應(yīng)著重考慮，如在鋼結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)程中，采用焊接技術(shù)會(huì)導(dǎo)致容母材被燒傷，從而影響中板鋼構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用薄壁構(gòu)件，還要做好防腐處理工作，一旦鋼材被銹蝕，薄壁構(gòu)件的強(qiáng)度就會(huì)迅速下降，整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平安性能就會(huì)大大降低，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命縮短，所以，在嚴(yán)格做好日常維護(hù)工作的同時(shí)要充分考慮薄壁構(gòu)件今后的易于更換性。 3結(jié)語(yǔ) 通過(guò)上面的分析可知，