論鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展

陳淑燕

（廣東，廣州 510000）

1 引言

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所發(fā)現(xiàn)的問題中，有的是對(duì)規(guī)范條文的理解不深刻，有的是對(duì)強(qiáng)制性條文的貫徹執(zhí)行不力，有的是對(duì)計(jì)算軟件的選用不適當(dāng)，還有的則是因?yàn)樵O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。而只有堅(jiān)持優(yōu)化設(shè)計(jì)的制度，才能保證更加完美可靠的設(shè)計(jì)作品。而工程師控制著設(shè)計(jì)工作，之所以說是控制，即在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中對(duì)設(shè)計(jì)的每項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)計(jì)工程師都先會(huì)依據(jù)常見的工程鋼結(jié)構(gòu)和概念及這個(gè)工程的詳細(xì)外部條件綜合在一起，設(shè)想著設(shè)計(jì)出一個(gè)完美的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其中包含構(gòu)造處理守則、運(yùn)用的處理方法、結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)布量等，在初步解析探究認(rèn)為合理而且可以實(shí)施后，將其當(dāng)成準(zhǔn)則開始實(shí)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)系到人的生命安全，在這方面決沒有小問題，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該按照相應(yīng)的規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行；細(xì)心、考慮全面，注意細(xì)節(jié)，為完成一個(gè)個(gè)完美的作品而努力。下文根據(jù)這些年鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)工作的實(shí)踐以及經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法里的問題實(shí)行了簡(jiǎn)要的解析以及討論。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展

2.1 計(jì)算軟件選用的優(yōu)化

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里面B級(jí)高度的雜高層建筑結(jié)構(gòu)以及高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用最低兩個(gè)不一樣的力學(xué)模型的三維空間分析軟件實(shí)施整體內(nèi)力位移的處理。由于現(xiàn)在市場(chǎng)上的商用軟件比較齊全，例如：TBSA、PMSAP、SATWE、TAT等高層計(jì)算軟件和ANSYS、SAP2000、MIDAS等，所以在實(shí)行結(jié)構(gòu)處理時(shí)，應(yīng)該依據(jù)工程特點(diǎn)來運(yùn)用適合的計(jì)算軟件，并且需要選取兩個(gè)力學(xué)模型不一樣的三維空間分析軟件，尤其是針對(duì)受力繁瑣的結(jié)構(gòu)，例如產(chǎn)生了多次變換的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，就更加需要選擇合適的分析軟件。而且針對(duì)局部受力比較繁瑣的結(jié)構(gòu)件，還應(yīng)該依照應(yīng)力分析的最終結(jié)果來進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)的改進(jìn)。

2.2 計(jì)算參數(shù)取值的優(yōu)化

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震處理時(shí)，應(yīng)該將平扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)思考進(jìn)去，振型數(shù)不應(yīng)比15小，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)振型數(shù)不應(yīng)比塔樓數(shù)的9倍還要小，同時(shí)計(jì)算振型數(shù)應(yīng)該讓振型參與質(zhì)量不比總質(zhì)量的90%小。并且在實(shí)際施工圖的改善階段，卻常常發(fā)覺有處理的振型數(shù)缺少的問題，甚至一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)振型參與質(zhì)量只是總質(zhì)量的一半，這樣就一定會(huì)使得結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果誤差比較大。

在處理高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力位移時(shí)，假如僅僅將關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱、剪力墻以及筒體等）的剛度考慮進(jìn)去，卻不把非承重鋼結(jié)構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)計(jì)算在里面，那么它的自振周期的計(jì)算值就比實(shí)際測(cè)量的值大，依照這個(gè)周期值來處理，它的結(jié)構(gòu)受到的地震作用也較小。尤其是框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?shí)心填充磚墻在它前期彈性階段的剛度較大，如果實(shí)心墻體很多，它的周期實(shí)測(cè)值有時(shí)只是計(jì)算值的一半；而且剪力墻結(jié)構(gòu)因?yàn)榇u墻數(shù)量較少的緣故，并且磚墻剛度與鋼筋混凝土剪力墻的剛度相差甚遠(yuǎn)，所以周期實(shí)測(cè)值與計(jì)算值差值較小。所以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在處理每個(gè)振型地震影響系數(shù)所使用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)該將非承重墻體的剛度產(chǎn)生的作用思考在里面，并適當(dāng)?shù)恼蹨p，不過在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)階段時(shí)發(fā)覺，一些設(shè)計(jì)師因?yàn)楹雎远３＿x擇軟件默認(rèn)的1.0。這個(gè)狀況下，排除純剪力墻結(jié)構(gòu)后的所有結(jié)構(gòu)類型的計(jì)算結(jié)果都缺乏安全性。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之前要進(jìn)行材料的選取，一般使用Q345、Q235作為鋼構(gòu)件的材料，同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的主要部分往往會(huì)使用相同的鋼材料，以利于工程管理的進(jìn)行。除此之外，為了減少成本，可以使用強(qiáng)度大小不同的鋼種構(gòu)件組合截面。一般如果想要根據(jù)強(qiáng)度控制整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用Q345鋼；但要是根據(jù)穩(wěn)定來控制整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用擇Q235鋼。不同于結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算，鋼構(gòu)件構(gòu)建工程中，要確保使用彈塑性的辦法對(duì)截面進(jìn)行驗(yàn)算。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)過程是非常重要的，一般會(huì)在研究鋼結(jié)構(gòu)開始前，開始對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)形式進(jìn)行研究，進(jìn)而解決結(jié)構(gòu)分析模型與實(shí)際設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的形式不一樣問題。因?yàn)椴煌墓?jié)點(diǎn)擁有不同的特性，可以細(xì)分為鉸接、剛接以及半剛接，一般工程會(huì)選取剛接或鉸接。如果節(jié)點(diǎn)通過焊接連接時(shí)，首先要制定一個(gè)焊接標(biāo)準(zhǔn)，確定焊接的形式以及尺寸，同時(shí)，要求焊條的材料與構(gòu)件材料的屬性相同，也就是說，應(yīng)當(dāng)使用E43焊條來焊接Q235鋼，使用E50焊條來焊接Q345鋼，使用E43焊條來焊接Q345鋼與Q235鋼。在焊接過程中，焊縫有具體的要求，不能夠隨便加大，保證焊縫的重心接近構(gòu)件的重心。如果使用栓接焊接節(jié)點(diǎn)時(shí)，鉚接的適用范圍只能局限在次要的結(jié)構(gòu)位置，主要位置就應(yīng)當(dāng)使用高強(qiáng)螺栓，構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)往往使用8.8s和10.9s這兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的高強(qiáng)螺栓。從螺栓受力形式的不角度，可以將其分為摩擦型和承壓型，這兩種形式的計(jì)算方法有很大區(qū)別，同時(shí)，大螺栓往往會(huì)存在性能不穩(wěn)定的特性，所以應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎使用大螺栓。構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接板的厚度往往是在梁腹板的厚度基礎(chǔ)上再加上4mm，再經(jīng)過凈截面的抗剪運(yùn)算得到。在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的梁腹板設(shè)計(jì)時(shí)，合理的方法是將栓孔地方的腹板做凈截面抗剪處理，然后在使用高強(qiáng)螺栓連接孔壁，最后再做出局部的承壓運(yùn)算。除此之外，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格按照更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)以及強(qiáng)柱弱梁原則，而且，節(jié)點(diǎn)能夠有一、二級(jí)抗震能力條件下做出受剪承載力的計(jì)算，如果鋼結(jié)構(gòu)的跨度、負(fù)載以及空間都相對(duì)較大，那么它的抗剪驗(yàn)算就非常重要。

3 結(jié)語

總之，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們對(duì)建筑物功能要求改變，又隨著科技的進(jìn)步而得以實(shí)現(xiàn)和解決。同時(shí)伴隨著鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的趨向標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)的逐漸完整，目前全國(guó)全部省市的所有設(shè)計(jì)院對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化都在進(jìn)行各種程度的關(guān)注，也由此解決了部分問題。以上所提到的幾個(gè)問題是設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)中較易出錯(cuò)的地方，對(duì)設(shè)計(jì)者來說要把提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量作為終身奮斗的目標(biāo)，為祖國(guó)貢獻(xiàn)自己的力量。

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