鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)1

　　一、輕型廠房：這里主要指門式鋼架，通常我們能做到的跨度大概就是15—36米的樣子，其實(shí)做到36米的時(shí)候用鋼量已經(jīng)不小，基礎(chǔ)也比較大（鋼架比較小（如24米以內(nèi)）的時(shí)候柱底鉸接，比較大的時(shí)候用剛接）。當(dāng)然，即使9米跨度，也可以做成鋼架，而且這種情況還不少，主要用于不能打支撐又需要承受水平力的情況。其實(shí)門剛很簡(jiǎn)單，可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單的鋼結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛袠?biāo)準(zhǔn)圖集。這里我簡(jiǎn)單說(shuō)一下；門剛的組成——門剛（骨架），檁條，系桿，支撐，墻檁，抗風(fēng)柱�；�本上就這幾樣，下面一一說(shuō)明。門剛，可用pkpm或者其它軟件建模計(jì)算，導(dǎo)入荷載即可，恒載就是自重（檁條，支撐，屋面壓型鋼板及保溫層等），活荷載按荷載及門剛規(guī)范取即可（地震荷載通常不起控制作用）。這里要注意一點(diǎn)，門剛要注意盡量用較薄的桿件，這里是采用屈曲后的強(qiáng)度，在需要的時(shí)候設(shè)置構(gòu)造加勁肋。其實(shí)這些書上都有的。通常屋面非輕鋼專業(yè)戶設(shè)計(jì)的這種門剛，30米跨以內(nèi)的，應(yīng)該控制用鋼量在30kg左右。檁條，門剛圖集上都有，根據(jù)荷載選取即可。檁條之間構(gòu)造連接教科書或者圖集上均有，通常選用C型或者Z型檁條（Z型檁條有個(gè)好處是可方便連接，并將檁條做成連續(xù)跨）。然后是系桿，系桿這個(gè)東西很重要，就是保證整體穩(wěn)定的，保證整體穩(wěn)定其實(shí)非常簡(jiǎn)單，就是每隔一段距離，我們要做一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其它跨通過系桿與這一跨穩(wěn)定的東東連接在一起就可以了，所以這一跨穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，我們要設(shè)置柱間支撐，同時(shí)要設(shè)置屋面支撐（還有一種輕鋼就是采用桁架式，這個(gè)時(shí)候需要設(shè)置上下弦支撐），以保證這一跨的靜定結(jié)構(gòu)。下面說(shuō)支撐，其實(shí)上一條已經(jīng)說(shuō)明，就是那幾招。墻檁：基本上同屋面檁條，由風(fēng)荷載控制，抗風(fēng)柱，按下端固結(jié)，上端鉸接計(jì)算，其實(shí)是類似于梁來(lái)考慮的（pkpm中有專門計(jì)算抗風(fēng)柱的一個(gè)工具），這里注意一點(diǎn)即可，如果選用桁架式圖集，這個(gè)時(shí)候抗風(fēng)柱一定要同時(shí)跟上下弦連接，并在布置的時(shí)候考慮對(duì)齊（與桁架節(jié)點(diǎn)對(duì)齊）。

　　二，多層鋼結(jié)構(gòu)（包括鋼平臺(tái)）這種東西其實(shí)也比較簡(jiǎn)單，就是一個(gè)梁柱的連接過程，無(wú)非就是考慮一下梁柱的大小，其實(shí)主要是梁，通常情況，對(duì)于H或者工字鋼，對(duì)于9米以內(nèi)的梁，一般荷載（活荷載4以內(nèi)），梁高可以取到跨度的1/30，對(duì)于槽鋼，可以1/25，對(duì)于柱子，通常情況用長(zhǎng)細(xì)比控制，保證弱軸方向在100以內(nèi)一般驗(yàn)算均可滿足。對(duì)于國(guó)內(nèi)普通廠房，通常采用設(shè)置支撐的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣一來(lái)簡(jiǎn)單，而來(lái)經(jīng)濟(jì)（梁柱其實(shí)可以采用剛性節(jié)點(diǎn)，但不光是節(jié)點(diǎn)費(fèi)力費(fèi)錢，整體計(jì)算的時(shí)候也要復(fù)雜—費(fèi)材料一些），當(dāng)然，很多情況還是需要做成剛節(jié)點(diǎn)。但，通常如果設(shè)置了支撐以后，結(jié)構(gòu)可按無(wú)側(cè)移計(jì)算，（國(guó)內(nèi)采用pkpm稍微麻煩一點(diǎn)，因?yàn)閜kpm不能單側(cè)選擇無(wú)側(cè)移或者有側(cè)移，只能整體）相對(duì)來(lái)說(shuō)很多指標(biāo)均很好控制。另外，鋼結(jié)構(gòu)樓面一般選用花紋鋼板或者格柵板，從剛度上來(lái)說(shuō)，格柵板有優(yōu)勢(shì)，但格柵板上面走動(dòng)肯定會(huì)掉灰下來(lái)。其實(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，說(shuō)到底長(zhǎng)細(xì)比是一個(gè)很重要的概念，拉桿，壓桿，都不一樣。通過長(zhǎng)細(xì)比的概率，再計(jì)算應(yīng)力及穩(wěn)定，重點(diǎn)其實(shí)是穩(wěn)定。然后就ok了總結(jié)：鋼結(jié)構(gòu)最重要的是支持體系，即保證穩(wěn)定，所以，我們通常做成超靜定體系，這樣發(fā)生問題以后不至于倒塌。特別說(shuō)明，鋼結(jié)構(gòu)雖然也可以懸挑，但通常我們都要增加支撐，特別是高層，主要是保證其為超靜定體系。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)2

　　（一）判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

　　鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉(cāng)棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。

　　（二）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

　　結(jié)構(gòu)選型及布置是對(duì)結(jié)構(gòu)的定性，由于其涉及廣泛，應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。此處僅簡(jiǎn)單介紹、詳請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)書籍、

　　在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是"概念設(shè)計(jì)"，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要、對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部構(gòu)造措施。在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、力學(xué)行為清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

　　林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書中介紹了用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。

　　鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面桁架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式。

　　其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。

　　結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)。在工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或大范圍移動(dòng)荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架�；�本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度外不需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼，總雪載和坡屋面相比釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí)，在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)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。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者，對(duì)抗震不利。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(shuō)要?jiǎng)偠染鶆�、力學(xué)模型清晰、盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)、柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻、其形心要盡量靠近側(cè)向力（風(fēng)、震）的作用線、否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線、比如有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力、框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子、

　�。ㄈ�）預(yù)估截面

　　結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對(duì)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)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí)，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)算，這種方法很受歡迎。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(yù)估。

　　柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估、通常50<λ<150，簡(jiǎn)單選擇值在80附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同，可選擇鋼管或H型鋼截面等、

　　對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)，規(guī)范對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同，如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問題，在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。

　　除此之外，構(gòu)件截面形式的選擇沒有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況，合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。

　�。ㄋ模┙Y(jié)構(gòu)分析

　　目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析，條件允許時(shí)考慮P—Δ，p—δ、

　　新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能、這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件：

　　典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形、

　　簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過手算進(jìn)行分析、

　　復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析、

　�。ㄎ澹┕こ膛卸�

　　要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做"工程判定"。比如，評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計(jì)算結(jié)果、

　　不同的軟件會(huì)有不同的適用條件、初學(xué)者應(yīng)充分明了、此外，工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離，為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定，但對(duì)這種誤差，會(huì)通過"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，"適用條件、概念及構(gòu)造"是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容、

　　工程師們過分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件有可能帶來(lái)結(jié)構(gòu)災(zāi)難，注重概念設(shè)計(jì)、工程判定和構(gòu)造措施有助于避免這種災(zāi)難、

　�。�六）構(gòu)件設(shè)計(jì)

　　構(gòu)件設(shè)計(jì)首先是材料的選擇、比較常用的是Q235和Q345、當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí)，可選擇Q345；穩(wěn)定控制時(shí)，宜使用Q235、通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理、經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的焊接組合截面（翼緣Q345，腹板Q235）、另外，焊接結(jié)構(gòu)宜選擇Q235B或Q345B。

　　當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。部分軟件可以將不通過的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)自動(dòng)重新驗(yàn)算，直至通過，如sap20xx等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一，它減少了很多工作量。但是，我們至少應(yīng)注意兩點(diǎn)：

　　1、軟件在做構(gòu)件（主要是柱）的截面驗(yàn)算時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合規(guī)范的規(guī)定、目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問題。所以，尤其對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件，我們應(yīng)該逐個(gè)檢查、

　　2、當(dāng)上面第（三）條中預(yù)估的截面不滿足時(shí)，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待。

　�。�1）強(qiáng)度不滿足，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。

　　（2）變形超限，通常不應(yīng)加大板件厚度而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。使用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分，實(shí)際上，除常用于網(wǎng)架設(shè)計(jì)外，其他結(jié)構(gòu)形式常常并不合適。

　　（七）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一、在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定、有時(shí)出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能確信這種不一致帶來(lái)的偏差差在工程許可范圍內(nèi)（5%），就必須避免。按傳力特性不同，節(jié)點(diǎn)分剛接，鉸接和半剛接、初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者、常用的參考書有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計(jì)算公式、

　　連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大、比如，有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒有問題，但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)，不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定、會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果、

　　連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法，初學(xué)者可偏安全選用前者、設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用，比較方便、也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成、

　　具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：

　　1、焊接：對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守、焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)、E43對(duì)應(yīng)Q235，E50對(duì)應(yīng)Q345、 Q235與Q345連接時(shí)，應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43，而不是E50、

　　焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫、焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近、其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定、

　　2、栓接：

　　鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用、

　　普通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用、

　　高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛、常用8、8s和10、9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)、根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型、兩者計(jì)算方法不同、高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12、常用M16~M30、超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，應(yīng)慎重使用。

　　自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接、在低層墻板式住宅中也常用于主結(jié)構(gòu)的連接、難以解決的是自攻過程中防腐層的破壞問題。

　　3、連接板：需驗(yàn)算栓孔削弱處的凈截面抗剪等、連接板厚度可簡(jiǎn)單取為梁腹板厚度加4mm，則除短梁或有較大集中荷載的梁外，常不需驗(yàn)算抗剪。

　　4、梁腹板：應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪、承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓、

　　5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。

　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平、比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成、

　�。ò耍﹫D紙編制

　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖由設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。

　　1、設(shè)計(jì)圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)、深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余、在設(shè)計(jì)圖中，對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋�、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。

　　2、施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等、深度須能滿足車間直接制造加工、不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表、

　　設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)單位

　　之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計(jì)并參考相關(guān)的工具書，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。

　　概念設(shè)計(jì)的一個(gè)方面：

　　當(dāng)你在設(shè)計(jì)中，能夠把結(jié)構(gòu)看作構(gòu)件，把構(gòu)件看作結(jié)構(gòu)，你就已經(jīng)走近概念設(shè)計(jì)了。

　　把結(jié)構(gòu)當(dāng)作構(gòu)件，比如，一棟大廈的結(jié)構(gòu)就是一根懸臂梁，一座桁架大鐵橋就是一根連續(xù)梁。

　　把構(gòu)件看作結(jié)構(gòu)，比如，一個(gè)H型鋼構(gòu)件是由3塊板組成的結(jié)構(gòu)，一個(gè)鋼管相貫的節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)。

　　對(duì)構(gòu)件特性的把握：

　　比如，鋼管適合做二力（壓）桿，不適合做抗彎構(gòu)件。它做兩端鉸接柱或支撐很出色，但是很少用作梁。當(dāng)一個(gè)受彎構(gòu)件被選成鋼管截面，且程序計(jì)算不通過時(shí)，你不應(yīng)通過加大截面來(lái)滿足，而是應(yīng)該改用有強(qiáng)弱軸的截面。

　　如此等等，是基本的概念。

　　概念設(shè)計(jì)能力，不單生成于豐富的經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn)，更是來(lái)源于對(duì)基本的力學(xué)、材料等概念掌握。同時(shí)要求結(jié)構(gòu)師有開闊的視野。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)3

　　1、設(shè)計(jì)時(shí)鋼材、焊縫質(zhì)量等級(jí)的正確選用

　　在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中，應(yīng)當(dāng)注明所用鋼材的'質(zhì)量等級(jí)（包括相適應(yīng)的焊接材料型號(hào)），并對(duì)焊縫質(zhì)量提出質(zhì)量等級(jí)要求。鋼結(jié)構(gòu)房屋所使用的鋼材應(yīng)當(dāng)具有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎試驗(yàn)和硫、磷含量的合格保證；對(duì)于焊接鋼結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)具有含碳量的合格保證。在地震區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，除了具有上述合格保證外，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb5001l—20xx）還要求它們具有沖擊韌性的合格保證。為保證結(jié)構(gòu)有必要的安全儲(chǔ)備和足夠的塑性變形能力，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb5001l—20xx）還對(duì)鋼材的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值、伸長(zhǎng)率的限值和良好的可焊性等物理力學(xué)指標(biāo)做出了明確的規(guī)定，并要求寫入設(shè)計(jì)文件中。通常，鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件宜采用q235b及以上等級(jí)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和q345b及以上等級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。不建議使用質(zhì)量等級(jí)為a級(jí)的鋼材，原因是這種類型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能，q235a級(jí)鋼材還不保證焊接要求的含碳量限值。在鋼結(jié)構(gòu)中，焊接連接已成為鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質(zhì)量等級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，板材的對(duì)接焊縫，承受動(dòng)力荷載構(gòu)件（如吊車梁）的較重要的焊縫，需作疲勞驗(yàn)算的焊縫，以及須與鋼材等強(qiáng)的受拉、受彎對(duì)接焊縫（如框架梁、柱及其連接節(jié)點(diǎn)的對(duì)接焊縫，工字形截面與其端板的對(duì)接焊縫），其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對(duì)接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級(jí)不得低于二級(jí)。其他部位的焊縫，一般均可采用角焊縫。角焊縫由于應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，內(nèi)部探傷亦很困難、其焊縫質(zhì)量等級(jí)一般只能是三級(jí)，其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級(jí)的要求。

　　2、門式鋼架房屋的溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)按規(guī)范設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定支撐體系

　　（1）應(yīng)將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間內(nèi)，形成獨(dú)立的空間支撐體系，既利于抗震，又給施工安裝帶來(lái)方便。

　�。�2）將屋面橫向水平支撐設(shè)在端部第二個(gè)開間的同時(shí)，應(yīng)在端跨相應(yīng)位置設(shè)置剛性縱向系桿，使山墻的風(fēng)荷載等水平力能可靠傳遞。

　�。�3）屋面支撐的布置應(yīng)與山墻抗風(fēng)柱的位置相協(xié)調(diào)，使抗風(fēng)柱的柱頂反力能直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點(diǎn)上，使山墻處屋面系統(tǒng)受力簡(jiǎn)單化，從而保證結(jié)構(gòu)的安全。

　　（4）屋面橫向水平支撐的直腹桿（包括屋脊處和柱頂處）應(yīng)按剛性系桿考慮。采用檁條兼做時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條的剛度和承載力進(jìn)行驗(yàn)算。否則，檁條很難起到剛性系桿作用，因?yàn)槌Ｓ玫膠形或c形冷彎薄擘型鋼檁條側(cè)向剛度很差，直接影響到房屋的縱向受力和傳力性能。當(dāng)檁條無(wú)法起到剛性直腹桿的作用時(shí)，通常應(yīng)在屋脊處、柱頂處以及屋面設(shè)置橫向水平支撐直腹桿，在剛架斜梁間設(shè)置鋼管、h型鋼或其它截面形式的剛性桿件，以保證房屋縱向結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。在剛架轉(zhuǎn)角處（邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋相應(yīng)位置的中間柱柱頂）的剛性系桿應(yīng)沿房屋全長(zhǎng)設(shè)置。

　�。�5）屋面支撐和柱間支撐當(dāng)采用柔性圓鋼拉條時(shí)，宜設(shè)張緊裝置（如花蘭螺栓），當(dāng)荷載較大時(shí)，柔性圓鋼拉條宜改為型鋼。

　　3、實(shí)腹式門式剛架應(yīng)按規(guī)范設(shè)置隅撐

　　在檁條或墻梁與剛架的連接處，在斜梁下翼緣的受壓區(qū)或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣的受壓區(qū)，至少每隔一根檁條或墻梁應(yīng)設(shè)置按受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)的隅撐，將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來(lái)。采用雙層屋面板時(shí)亦應(yīng)設(shè)置隅撐。值得設(shè)計(jì)人員注意的是，隅撐雖小，但作用很大，它是用來(lái)保證斜梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。如果工程未按規(guī)范要求設(shè)置隅撐，或者設(shè)置得很少，或者設(shè)置得不當(dāng)、這都將影響剛架的整體穩(wěn)定性，危及結(jié)構(gòu)的安全。

　　4、壓型鋼板輕型屋面拉條的合理設(shè)置

　　對(duì)于有檁體系的壓型鋼板輕型屋面，為了減少檁條在使用階段和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，通常在檁條間要設(shè)置拉條和撐桿作為檁條的側(cè)向支點(diǎn)，以保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。拉條按拉桿設(shè)計(jì)，撐桿按壓桿設(shè)計(jì)。拉條和撐桿不大，但作用不小，設(shè)計(jì)人員必須十分重視。

　　5、樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　�。�1）鋼結(jié)構(gòu)房屋和混凝土結(jié)構(gòu)房屋由于材料性質(zhì)不同。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度差別很大。例如現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度最大為55m，鋼框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度約為120mm。為了防止或減輕混凝土樓板開裂、鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用現(xiàn)澆混凝土樓板時(shí)，原則上仍應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)的要求留設(shè)溫度伸縮縫。只有當(dāng)采用設(shè)置施工后澆帶和其它減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時(shí)，才可以適當(dāng)增大溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度。

　�。�2）壓型鋼板組合混凝土樓板，除了按計(jì)算（并滿足構(gòu)造要求）在鋼梁上焊接栓釘外，為了保證混凝土和壓型鋼板共同工作，它們之間應(yīng)有連接措施。其連接措施可以依靠壓型鋼板的縱向波槽或依靠壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼，也可以依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋。由于產(chǎn)品規(guī)格的限制，目前國(guó)內(nèi)帶縱向波槽的壓型鋼板和帶壓痕或開小洞的壓型鋼板不多。所以，當(dāng)無(wú)法采用上述這兩種板型時(shí)，要實(shí)現(xiàn)壓型鋼板和混凝土的連接，可在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋。