鋼結構設計入門，其實並不難，初學者看過來 - 今天頭條

在鋼結構設計的整個過程中，都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要。

對一些難以作出精確理性分析或規範未規定的問題，可依據從 ... 首頁 天正CAD自學 鋼結構設計入門，其實並不難，初學者看過來 2019-08-23  天正CAD自學 一、鋼結構適用範圍及選型1.鋼結構適用的範圍鋼結構通常用於高層、大跨度、體型複雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。

直觀的說：超高層建築、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、工業廠房和臨時建築等。

這是和鋼結構自身的特點相一致的。

2.鋼結構的選型在鋼結構設計的整個過程中，都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要。

對一些難以作出精確理性分析或規範未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關係、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。

運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。

所得結構方案往往易於手算、概念清晰、定性正確，並可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。

同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

鋼結構通常有框架、平面（木行）架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。

其理論與技術大都成熟。

亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。

結構選型時，應考慮它們不同的特點。

在輕鋼工業廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而採用網架。

基本雪壓大的地區，屋面曲線應有利於積雪滑落（切線50度內需考慮雪載），如採用三心圓網殼。

總雪載釋放近一半。

降雨量大的地區相似考慮。

建築允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的經濟性。

而屋面覆蓋跨度較大的建築中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。

高層鋼結構設計中，常採用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規則的高層中，不應單純為了經濟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構體系。

我國半數以上的此類高層為前者。

對抗震不利。

結構的布置要根據體系特徵，荷載分布情況及性質等綜合考慮。

一般的說要剛度均勻。

力學模型清晰。

儘可能限制大荷載或移動荷載的影響範圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎。

柱間抗側支撐的分布應均勻。

其形心要儘量靠近側向力（風震）的作用線。

否則應考慮結構的扭轉。

結構的抗側應有多道防線。

比如有支撐框架結構，柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。

框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調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，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主樑上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

3.鋼結構構件的截面選取結構布置結束後，需對構件截面作初步估算。

主要是樑柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。

鋼樑可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。

根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。

翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可迴避鋼樑的整體穩定的複雜計算，這種方法很受歡迎。

確定了截面高度和翼緣寬度後，其板件厚度可按規範中局部穩定的構造規定預估。

柱截面按長細比預估。

通常50初學者需注意，對應不同的結構，規範中對截面的構造要求有很大的不同。

如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。

在鋼結構規範和輕鋼規範中的限值有很大的區別。

除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。

二、鋼結構設計簡單步驟和設計思路1.設計計算的手段目前鋼結構實際設計中，結構分析通常為線彈性分析，條件允許時考慮P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元軟體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構提供了條件。

並不是所有的結構都需要使用軟體：典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。

簡單結構通過手算進行分析。

複雜結構才需要建模運行程序並做詳細的結構分析。

2.計算結果的判定要正確使用結構軟體，還應對其輸出結果的做"工程判定".比如，評估各向周期、總剪力、變形特徵等。

根據"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計算結果。

不同的軟體會有不同的適用條件。

初學者應充分明了。

此外，工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設計方法，有時會用誤差較大的假定，但對這種誤差，會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。

鋼結構設計中，"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的內容。

工程師們不應該過分信任與依賴結構軟體。

美國一位學者曾警告說：「誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。

」注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。

3.判斷結構是否適合用鋼結構鋼結構通常用於高層建築、大跨度、體型複雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。

直觀的說：超高層公共建築、大跨度的公共建築、橋樑、電視塔、倉棚、工業廠房和臨時建築等。

這是和鋼結構自身的特點相一致的。

4.結構選型與結構布置在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要。

對一些難以作出精確理性分析或規範未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關係、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。

運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。

所得結構方案往往易於手算、概念清晰、定性正確，並可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。

同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

鋼結構通常有框架、平面（木行）架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。

其理論與技術大都成熟。

亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。

框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調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，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主樑上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

5.節點設計連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。

在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。

常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。

按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。

初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。

連接的不同對結構影響甚大。

比如，有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題，但會產生較大轉動，不符合結構分析中的假定。

會導致實際工程變形大於計算數據等的不利結果。

連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏安全選用前者。

鋼結構設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。

也可以使用結構軟體的後處理部分來自動完成。

具體設計主要包括以下內容：5.1焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規範有強制規定，應嚴格遵守。

焊條的選用應和被連接金屬材質適應。

E43對應Q235，E50對應Q345.Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50.焊接設計中不得任意加大焊縫。

焊縫的重心應儘量與被連接構件重心接近。

其他詳細內容可查規範關於焊縫構造方面的規定。

5.2栓接：鉚接形式，在建築工程中，現已很少採用。

普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。

高強螺栓，使用日益廣泛。

常用8.8s和10.9s兩個強度等級。

根據受力特點分承壓型和摩擦型。

兩者計算方法不同。

高強螺栓最小規格M12.常用M16~M30.超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。

自攻螺絲用於板材與薄壁型鋼間的次要連接。

國外在低層牆板式住宅中，也常用於主結構的連接。

5.3連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然後驗算凈截面抗剪等。

5.4梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。

承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。

5.5節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。

構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。

此外，還應儘可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。

5.6節點設計還應考慮製造廠的工藝水平。

比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控工具機等設備才能完成。

6.構件設計構件的設計首先是材料的選擇。

比較常用的是Q235（類似A3）和Q345（類似16Mn）。

通常主結構使用單一鋼種以便於工程管理。

經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。

當強度起控制作用時，可選擇Q345；穩定控制時，宜使用Q235.構件設計中，現行規範使用的是彈塑性的方法來驗算截面。

這和結構內力計算的彈性方法並不匹配。

當前的結構軟體，都提供截面驗算的後處理功能。

由於程序技術的進步，一些軟體可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級。

並自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。

這是常說的截面優化設計功能之一。

它減少了結構師的很多工作量。

但是，初學鋼至少應注意兩點：6.1軟體在做構件（主要是柱）的截面驗算時，計算長度係數的取定有時會不符合規範的規定。

目前所有的程序都不能完全解決這個問題。

所以，尤其對於節點連接情況複雜或變截面的構件，結構師應該逐個檢查。

6.2當上面預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區別對待。

（1）強度不滿足，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，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟。

使用軟體的前述自動加大截面的優化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區分，實際上，常常並不合適。

7.圖紙編制鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，主要是原理圖和杆件示意圖。

施工詳圖通常由鋼結構專業製造公司，根據設計圖來進行具體的深化設計內容。

現在的深化設計程序和先進，可以同時完成所有杆件的加工、製作等內容。

有時也會由設計單位代為編制。

由於近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。

7.1設計圖：是提供製造廠編制施工詳圖的依據。

深度及內容應完整但不冗餘。

在設計圖中，對於設計依據、荷載資料（包括地震作用）、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求（包括製造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、塗裝及運輸等）、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利於施工詳圖的順利編制，並能正確體現設計的意圖。

主要材料應列表表示。

7.2施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。

深度須能滿足車間直接製造加工。

不完全相同的另構件單元須單獨繪製表達，並應附有詳盡的材料表。

設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。

初學者可參考他人的優秀設計並參考相關的工具書，並依據規範規定編制。

文章來源:https://twgreatdaily.com/csjkxmwBJleJMoPMibal.html 建築工地啟用機器人後，據說1天就能蓋一棟房子？網友：大笑話！ 2020-04-19 碧桂園工地將大量啟用機器人，楊國強表示:2個月內就能建造一棟樓 2020-04-07 建築施工員：砌體工程正確施工標準做法！其過程讓包工頭看蒙了 2020-03-29 天正暖通CAD採暖熱負荷計算方法教程 2020-02-11 輕鬆看懂建築工程圖紙符號！這樣簡單高效的方法你一定要知道 2019-12-29 繪製建築結構施工圖竟然這麼簡單？網友：零基礎的我完全搞的懂 2019-12-29 天正建築「菜單欄」消失了怎麼辦？原來只要這樣設置一下就可以了 2019-12-29 實習新手看不懂建築工程圖紙？來看看月入3萬的建造師分享的技巧 2019-12-27 原來地下人防電氣設計這麼簡單？當初入門走了好多彎路 2019-12-24 天正CAD''遞增文字''使用方法竟然這麼簡單？果然是好用到沒朋友 2019-12-21 800多萬方混凝土竟沒一條裂縫，建築老師傅說出了其中的原因 2019-12-20 T20天正暖通V6.0（2020）軟體安裝及使用教程總結 2019-12-20 「白玉蘭獎」機電安裝效果展示！20年老師傅看完表示：我是服氣的 2019-12-20 20年施工老師傅總結樓梯踏步標準正確做法，和想像的根本不一樣 2019-12-20 混凝土外加劑到底有什麼作用？原來蘊含這麼多奧秘 2019-12-15 施工老師傅總結建築二次結構標準正確做法，看完漲知識了 2019-12-15 建築工地上戴的安全帽顏色為何都不一樣？老師傅說出了其中的原因 2019-12-15 老師傅帶你看2019年度第二批『中國建設工程魯班獎』獲獎工程 2019-12-10 2020年3月1日起實施！建築給水排水設計新標準，有重大改變 2019-12-10 高性能混凝土和普通混凝土到底有什麼區別？原來蘊含這麼多奧秘 2019-12-09 為什麼混凝土保護層厚度總是控制不好？20年老師傅說出實情 2019-12-09 建築高度到底怎樣計算才準確？老師傅教你一分鐘搞清，從此不求人 2019-12-08 CAD正確的列印流程是怎樣的？大多數人都不知道 2019-12-06 弱電工程中常用的10大技巧，你知道幾個？ 2019-12-06