國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)一級(jí)資質(zhì)
由于結(jié)構(gòu)選型涉及面廣,結(jié)構(gòu)選型和布置應(yīng)在有經(jīng)驗(yàn)的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中,都要強(qiáng)調(diào)“概念設(shè)計(jì)”,這在結(jié)構(gòu)選型和布置階段尤為重要。對(duì)于一些難以作出準(zhǔn)確合理分析或規(guī)范中沒(méi)有明確規(guī)定的問(wèn)題,可以根據(jù)從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系及其子系統(tǒng)之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、地震破壞、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)中獲得的設(shè)計(jì)思路,從全局角度確定控制結(jié)構(gòu)的布置和詳細(xì)措施。概念設(shè)計(jì)可用于在早期階段快速有效地構(gòu)思、比較和選擇。得到的結(jié)構(gòu)方案易于手工計(jì)算,概念清晰,定性分析正確,可以避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的復(fù)雜操作。同時(shí),也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)是否可靠的主要依據(jù)。(無(wú)論結(jié)構(gòu)軟件多么強(qiáng)大,扎實(shí)的結(jié)構(gòu)概念和力學(xué)分析,可靠的手算能力都是優(yōu)良的品質(zhì)。)
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木)架、網(wǎng)架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)類型。
其理論和技術(shù)大多成熟。也有一些問(wèn)題沒(méi)有解決,或者沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定性。
選擇結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮它們的不同特性。輕鋼工業(yè)建筑中,當(dāng)有較大的懸掛荷載或移動(dòng)荷載時(shí),可考慮放棄門式剛架,采用網(wǎng)架。在屋頂積雪壓力較大的地區(qū),屋頂曲線應(yīng)利于降雪(在切線)中50度處應(yīng)考慮雪荷載)。如亞?wèn)|水泥廠石灰石筒倉(cāng)采用三心圓網(wǎng)殼。將近一半的雪荷載被釋放。類似的考慮也適用于降雨量大的地區(qū)。在建筑條件允許的情況下,在框架中設(shè)置支架比簡(jiǎn)單連接的框架更經(jīng)濟(jì)。屋面覆蓋跨度大的建筑,可選用懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。在高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,經(jīng)常采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。在地震烈度較高或不規(guī)則的高層建筑中,不應(yīng)簡(jiǎn)單地為了經(jīng)濟(jì)而選擇核心筒和外框的不利形式。周邊應(yīng)選用巨型型鋼混凝土柱,核心為支撐框架結(jié)構(gòu)體系。在中國(guó),超過(guò)一半的這類高層管理人員是前者。不利于抗震。(盡可能將受力單元布置在結(jié)構(gòu)外圍,就像空心竹一樣,充分利用材料的性能是關(guān)鍵,所以外強(qiáng)內(nèi)弱很重要。)
結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)、荷載分布和性質(zhì)綜合考慮。一般來(lái)說(shuō),剛度應(yīng)該是均勻的。力學(xué)模型很清楚。盡可能限制重載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其能通過(guò)直接的路線傳遞到基礎(chǔ)上。柱間橫向支撐的分布應(yīng)均勻。其質(zhì)心應(yīng)盡可能靠近側(cè)向力(風(fēng)沖擊)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)該有多道防線。例如,如果有支撐框架結(jié)構(gòu),柱應(yīng)能單獨(dú)承受至少1/4的總水平力。在框架結(jié)構(gòu)平面布置圖中,有時(shí)可以調(diào)整荷載傳遞方向,以滿足次梁布置的不同要求。通常為了減小截面,次梁沿短向布置,但這樣會(huì)增加主梁截面,降低樓板凈高,有時(shí)頂邊柱會(huì)不堪重負(fù)。此時(shí),將次梁支撐在較短的主梁上,可以犧牲次梁來(lái)保留主梁和柱。
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