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钢结构的不同建筑形式的特点及制作设计

发布时间:2021-05-12

近来年打造绿色建筑已上升为战略。钢结构建筑因其具有自重轻、、能好、便于工业化生产等优势,以及其节能省地、可循环利用,建造和拆除时对环境污染较少等特点,被誉为21世纪的“绿色建筑”。

近数十年来,前苏联、、日本三个一直是世界上钢产量居前三位的,其钢产量轮流位居世界位。因此,这几个的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期,我国在这方面的发展则比较缓慢,水平也相对落后。近几年来,随着我国改革开放政策的实行和推进,我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间,我国的钢产量一跃成为世界位。1996年,我国钢产量突破亿吨大关;1998年我国钢产量已达11434万t,而且每年增产300万t。钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了的时机。但目前,我国与发达相比在许多方面还存在着明显的差距,因此,为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用,我们急需了解   建筑钢结构的应用概况。

金属建筑的主要市场分布:工业(生产用厂房、仓库及辅助设施等)、商业(商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等)、社区(私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等)、综合等方面,分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在钢结构的设计规范中,钢结构构件在其约束间的几何长度以考虑杆端变形情况和所受负载情况的系数而得的等效长度,用以计算构件的长细比。钢结构构件的宽带系数是计算焊缝链接强度时采用的焊缝长度,板件的宽度与板件的实际宽度的比值,在轴心受压构件的整体附件进行计算时所应的长细比或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失稳的采用的长细比。为减小受压的构件,自由长度所设置的侧向支撑处,在被支撑构件的屈曲方向,所需要施加于该构件截面减心得侧向力。

不同建筑结构型式的特点:

1、而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

2、高层钢结构建筑设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。

3、在轻钢工业厂房的设计中,当有较大悬挂荷载或移动荷载时,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。

4、基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载),如采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。

5、降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有较好的经济性。

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。