浅析钢结构设计
摘要：近年来，我国的社会经济和科学技术飞速发展，各种大型建筑拔地而起。钢结构以其特有的结构特征及受力性能，在建筑业中得到越来越得到的研究和应用。
关键词：钢结构，问题研究
前言
型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构为钢结构的概念。由于它具有自重轻、可靠性高、抗振(震)性及抗冲击性好造的工业化程度较高、可以准确快速装配、施工工期短等特点，钢结构被广泛应用于工业与民用建筑中。本文探讨了钢结构设计的相关问题。
一、钢结构设计步骤
1、判断结构是否适合用钢结构
钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大，有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。
2、结构选型与结构布置
结构选型时，应考虑不同结构形式的特点。在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度外不需考虑雪载)，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更好的经济性。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。高层钢结构设计中，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。宣选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系。
3、预估截面
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常住跨度的1／20--1／50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。
4、结构分析
目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析。新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能。这为更精确的分析结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件：典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形。简单结构通过手算进行分析。复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析。
5、工程判定
要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做工程判定。比如，评估各向周期、总剪力，变形特征等。根工程判定选择修改模型重新分析，还是修正计算结果，不同的软件会有不同的适用条件，初学者应充分明了。此外，工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离，为了获得实用的设计方法，有时会用误差较大的假定，但对这种误差，会通过适用条件，概念及构造的方式来保证结构的安全．钢结构设计中，适用条件、概念及构造是比定量计算更重要的内容。工程师们过分信任与依赖结构软件有可能带来结构灾难，注重概念设计，工程判定和构造措施有助于避免这种灾难。
6、构件设计
7、节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。有时出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能确信这种小一致带来的偏差差在工程许可范围内(5％)，就必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。
8、图纸缩制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图由设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾。有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
二、基本概念探讨
1、螺栓
表1缺陷的等级分类
承压型高强度螺栓(或摩擦型高强度螺栓)是一个错误的术语，它将螺栓的连接方式(连接的力学模式)和螺栓的种类外形和性能)这两个不相及的概念混为一谈。谈到承压型(BearingType)与摩擦型(FrictionType)，它应该属于连接形式(TypeofJoint)的范畴。承压型连接和摩擦型连接只是抗剪连接的两种形式。前面提及的两种螺栓既可以用于承压型连接，也可以用于摩擦型连接，性能都是可靠的。至于这两种连接形式的区别和具体计算，在规范、教科书和设计手册中都有详尽的说明。目前高强度螺栓的连．接多用于摩擦型连接，这种连接使得结构的刚度较大，是其主要的优点。
大六角头高强度螺栓的外观和普通螺栓基本一致，只是材料和拧紧的方式不同。扭剪型高强度螺栓为日本人首创。20世纪70年代末随宝钢工程引进。这种螺栓的尾部设有槽口和梅花形卡头，在拧紧螺母时用专用的电动扳手套住螺母和卡头一起拧，直至卡头拧断，此时螺栓也达到了规定的预拉力值。这种高强度螺栓紧同简单，便于检查是否有漏拧或是欠拧，但耗材略多，预拉力值离散性大且需要专用扳手，也是其缺点。扭剪型高强度螺栓目前我国只有10．9级。这两种高强度螺栓的类型与尺寸及性能都有对应的国家标准，所渭连接副指一个螺栓、一个螺母和一个垫圈(大六角头高强度螺栓为两个垫圈)。大六角头高强度螺栓之所以要两个垫圈是因为其螺栓的加工精度较低，难以保证它与构件的紧密结合。
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