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钢结构制作厂家为您介绍钢结构的结构体系与设计

发布时间:2018-09-27

钢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。目前常见的高层、大跨度建筑、体育馆、桥梁、博物馆、电视塔、工业厂房等大都采用钢结构,结构型式也日趋复杂。钢结构建筑结构设计选型正面临越来越大的挑战,下面钢结构制作厂家为您介绍钢结构的结构体系与设计:

而钢结构体系的选择,不仅要从满足建筑的使用功能出发,节约投资考虑,   主要的是取决于建筑的高度,即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多,高度越高,则由于风力或地震力引起的侧向力就越大,建筑物需要有相应的刚度来抵抗侧向力。因此,随着建筑层数的不断增加,结构体系也就需要不断的发展。目前,多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。

1、框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下,侧移不符合要求时,可以采用带支撑的框架,即在框架体系中,沿结构的纵、横两个方向布置相应数量的支撑。在这种体系中,框架的布置原则和柱网尺寸,基本上与框架体系相同,支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置,沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接,形成一个支撑芯筒。

2、框架剪力墙结构体系。在框架结构中布置相应数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系,这种结构以剪力墙作为抗侧力结构,既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度,可用于40至60层的高层钢结构。

3、纯框架结构体系。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活,可为建筑提供较大的室内空间,且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性,自振周期较长,因而对地震作用不敏感,能好。但框架结构的侧向刚度小,由于侧向位移大,易引起非结构构件的破坏,因此不宜建的太高。

钢结构制作的优化设计:

1、截面优化设计

实现钢结构截面优化的方法主要有两种:

(1)用优化理论。先可以把问题归纳为一个单目标的问题,用钢量少或造价低,为优化的具体目标函数,应力、位移等可以作为约束条件,用我们的数学方法满意的解。

事实上,结构设计中起重要作用的并不是那些运算方法和数学处理,而是一系列难以用准确的计算解决的、具有主观色彩的决策问题。所以,基本用理论来解决截面优化设计有很大的复杂性。当设计人员决定了结构形式后,截面优化比较简单易行的方法是按照构件的内力来调整截面尺寸,经过试算来确定重量小的截面。这种方法不但计算次数少,而且可以人工干预截面优化范围,的比较理想的截面尺寸。

(2)穷举法。先仔细计算和比较各种合理的构件截面形式,并在满足具体设计要求的情况下,以用钢量少或造价低作为控制条件,满意的截面尺寸。门式刚架常采用变化构件的截面来适应弯矩的变化以达到节约钢材的目的。除腹板的高度变化外,厚度也可根据需要变化,上、下翼缘可以用不同截面,相邻单元的翼缘也可采用不同的截面形式。因此,影响整个刚架用钢量的因素有上、下翼缘宽度、厚度,腹板的厚度,构件大头、小头的高度,而且这些因素之间也互相影响,互相不分开。工程设计从形式上来说,是一种非常严格的力学和数学方法的准确运算过程。

2、刚架柱距的确定

刚架的柱距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关。随着刚架柱距的增大,刚架用钢量是逐步下降的,但当柱距增大到相应的数值后,刚架的用钢量随着柱距的增大其下降的幅度较为平缓,而其他如檩条、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加,就房屋的总用钢量而言,随着柱距的增大先下降后上升。大量计算数据表明:一般情况下,门式刚架的柱距为6―9m,柱距不宜超过9m,超过9m屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加太多,综合造价并不经济。因此,从综合分析的角度看,确定合理的柱距才能既节省钢材,又使钢结构设计   做到定型化、专门化、标准化以及轻型化,从而推动门式刚架轻型房屋结构体系在我国的发展。

3、合理跨度的确定

在设计中,应该根据具体房屋的高度来确定合理的跨度,总体来说,当荷载和柱高相应时,我们在设计中就应适当加大房屋的跨度,这样一来,刚架的用钢量整体增加不明显,但却很大程度上节省了空间。通过大量计算得出:当檐口高度为7m、柱距8.5m,荷载情况基本一致的情况下,跨度在18―48m之间的刚架单位用钢量为18~35kg/m2,当檐口高度为12m时(其他情况相同),跨度在18―48m之间的刚架单位用钢量(Q235一B)为25―40kg/m2,因此,在工艺要求允许的情况下,设计人员选择方案时应选择较为经济合理的跨度,不宜盲目追求大跨度。