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异形钢结构设计手册pdf(异形钢结构工程)

葫芦岛钢结构设计公司 4天前 ( 04-18 01:39 ) 3723 抢沙发
今天给各位分享异形钢结构设计手册pdf的知识,其中也会对异形钢结构工程进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!从设计角度分析钢结构住宅体系异形钢结构设计手册pdf的特点,介绍异型钢柱住宅项目的设计思路。针对框架结构采用不同阻尼比、基础方案等问题进行数据对比分析异形钢结构设计手册pdf;总结设计中常见问题注意事项;对设计标准提出不同意见。异型工字钢柱相比箱形柱的节点加工容易、施工方便节约钢材,相比框架支撑体系减少了支撑部分的设置,从应用角度可灵活用于住宅墙体中,满足建筑师对住宅内无外露结构构件的要求。

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钢构人必读——钢结构住宅设计的几点总结,一般人还不知道

从设计角度分析钢结构住宅体系异形钢结构设计手册pdf的特点,介绍异型钢柱住宅项目的设计思路。针对框架结构采用不同阻尼比、基础方案等问题进行数据对比分析异形钢结构设计手册pdf;总结设计中常见问题注意事项;对设计标准提出不同意见。

一、钢结构住宅体系选择

从已建成的钢结构住宅来看,主要有:

1)薄壁型钢组合墙板形式;

2)纯框架形式;

3)框架支撑形式;

4)型钢混凝土组合形式;

5)钢框架-混凝土抗震墙形式等等。

这些结构形式各有特点,其中薄壁型钢组合墙板形式特别适宜定型产品,其体系是从墙板结构演变而来,即将薄壁型钢柱构件按大约600mm 的间距布置形成竖向承重结构、型钢间设支撑系统以抵抗水平力,楼板根据竖向型钢的位置布置成密肋支撑结构,因上部结构为类墙板结构,其基础根据受力情况设成条形基础,对地基要求不高。

薄壁型钢组合墙板住宅受密布结构的影响,对开间、门窗洞口、挑出构件尺寸均有一定限制。

后面几种形式可以满足多高层住宅设计要求,但从使用的角度都存在一个共同问题,即梁柱突出对住宅内部观感的影响。

住宅相对于其它建筑有其特殊性,办公、厂房可以采用较为固定柱网,层高也较高,其梁柱所占空间给人的感观是适宜的,柱网规则有利于梁的布置。

相反住宅是一个变化多端的产品,根据建筑的要求,很少布置出规则的柱网,房内开间相对较小、变化较多,不利于钢框架布置。

由于钢材的特点,它在住宅中只能形成框架体系或桁架体系,可以说框架体系如果适用于普通住宅,钢框架必然有其大显身手的地方,普通框架结构不能解决住宅应用问题的话,常规钢框架体系在普通住宅中应用也有相似的弱点。

受短肢剪力墙结构的启发,笔者在钢结构住宅设计中将钢柱设计成异型柱形式,以配合建筑变化的要求,图1 是两种异型钢柱截面,根据建筑墙体厚度减去面层厚度来设定翼缘宽度,框架梁与异型钢柱各个方向的翼缘刚接,图2 为相应的节点连接详图。

异型钢柱示意图

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异型钢柱梁柱节点详图

某住宅项目三层样板间设计成异型钢柱纯框架结构,建筑采用砌块隔墙,建成后外部及室内观感均令人满意,与该住宅成品(混凝土剪力墙结构)实际效果一致,下图是样板间实景。

在工业厂房设计中经常采用异型钢柱,采用排架受力体系时,异型钢柱经常设计成双轴对称或主受力方向单轴对称,厂房纵向采用支撑系统抵抗纵向水平力,系杆、支撑构件多连接于异型柱弱轴形心轴上,这样在结构概念设计及采用杆系软件计算容易处理。

住宅中应用异型钢柱与厂房设计还是有很大区别的,下图是厂房梁柱连接方式与住宅梁柱连接方式的简单比较

可以看出在住宅中,梁柱的截面形心轴不在同一位置上,不符合常规设计理念,在采用杆系软件计算时无法解决偏轴问题。

尽管如此,与短肢剪力墙结构相比,笔者认为异型柱是在原来较大的矩形框架柱截面或整片混凝土墙修改为的截面面积较小的异型截面,相应地也减少了截面特性,而异型钢柱是在一个工字钢截面上增加一个T型截面,相应地是增加了弱轴方向的截面特性,特别是将钢梁与钢柱弱轴的刚性连接节点转化为与柱翼缘连接,优于常见设计中工字钢柱在弱轴方向设外伸连接板的刚性连接,加强了工字钢柱弱轴稳定,对结构安全是很有利的。

一般认为工字钢柱弱轴刚性连接不可靠,所以在很多构造手册上建议在弱轴采用铰接框架加支撑体系或者采用钢管柱设计方案,抗震规范“柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时,宜采用箱形截面。当仅在一个方向刚接时,宜采用工字形截面,并将柱腹板置于刚接框架平面内。”

规范中虽然没有明确说不可采用工字钢柱弱轴与钢梁刚接,但根据抗震规范节点抗震承载力验算要求,弱轴连接一般是无法满足相关条款要求的。

异型工字钢柱相比箱形柱的节点加工容易、施工方便节约钢材,相比框架支撑体系减少了支撑部分的设置,从应用角度可灵活用于住宅墙体中,满足建筑师对住宅内无外露结构构件的要求。

笔者认为异型钢柱在结构分析中存在以下问题:

1)异型钢柱全截面受力情况分析,这里主要指在弱轴上增加 T 型构件,是否就相应的增加了这部分的截面特性,包括 T 型构件偏轴远近的影响,笔者认为钢柱类型不同,截面特性增加比例也会不同;

2)异型钢柱局部稳定性计算,这点可以参考规范中柱板件宽厚比进行控制;

3)梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析,采用普通杆系计算软件是不能解决这个问题的。理想的计算模型应该采用有限元整体建模方式进行内力分析, 可以解决上述问题,但建模工作量太大了。

笔者在设计中根据以下几个原则来确定柱截面:

1)按方钢管柱方案进行结构分析,根据计算应力比结果接近 0.9 的情况,选定框架梁截面尺寸,根据方钢管截面特性初选 X,Y 方向上工字钢截面,计算时不考虑腹板作用,初步确定异型柱截面;

2)按工字钢柱方案进行结构分析,异型柱 T 型构件布置方向,设柔性支撑代替异型柱中 T 型构件在工字钢弱轴上的刚度影响,按有侧移钢框架计算,调整异型钢柱中工字钢截面尺寸;完成后调整工字钢及柔性支撑布置方向,验算 T 型构件与工字钢腹板组成的工字钢截面尺寸;

3)根据上一步建立的模型,选取工字钢强轴所在的单榀框架进行抗震验算,只参考工字柱强轴应力计算结果,检验异型柱单向受力是否满足;

4)根据上述计算结果,手工核算梁柱节点处抗震承载能力,基础设计时考虑偏轴引起的附加弯矩;

5)以普通工字钢柱和方钢管柱按无支撑框架体系分别进行正常设计,其中钢梁按设计所选截面计算,根据合适的计算结果,统计钢柱用钢量以控制异型柱用钢量的上下限。

上述方法没有可依据的计算公式及条文,对偏轴引起的附加弯矩对整体的影响没有更多处理,这也是笔者只在二三层住宅设计中应用,没在更高的工程里使用异型钢柱的原因。笔者提出异型钢框架方案,希望得到大家的批评指正。

二、设计细节的问题

1、 整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求,除专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,当阻尼比不等于0.05时,地震影响系数曲线应进行修正,钢结构相关阻尼比选取值见表 1。

表 1 不同结构阻尼比应用值

从表 1 中数据可以看出,不同的钢结构体系有不同的地震影响系数,如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响,其中钢管混凝土和钢-砼混合结构由于是两种材料共同作用,在选取阻尼比时,应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比,结构整体刚度越柔,阻尼比选值越低。

2、刚接柱脚设计

常见柱脚分埋入式、外包式、外露式。在住宅设计中多采用外露式,相比其它两种方式,其现场安装、定位方便。

在设计时应注意,柱脚的刚度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的,这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形及底板受拉变形后引起的整体变形,如在分析内力时视外露式为刚性柱脚,设计中要考虑层间位移角限值要有一定的富裕,同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起的柱顶弯矩增大。

根据节点设计要求,为保证罕遇地震时不发生柱脚节点先于钢柱破坏,柱脚节点连接处的极限抗弯承载能力应大于 1.2 倍钢柱的全塑性受弯承载力(Wpnx·f)才可以,常见设计方法是根据柱脚反力来确定柱脚螺栓直径、连接焊缝,这样只能保证柱脚节点在多遇地震作用下具有一定强度而不破坏,而柱脚弯矩设计值所需截面抵抗模量一般小于钢柱本身截面抵抗模量(Wx),以H628X260X10X14 工字钢为例,1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍,外露式很难保证这项设计要求。

而采用其它两种柱脚方式在转递钢柱内力时很容易满足前项要求,设计中传力明确、计算容易、构造简单、节省钢材。插入式柱脚构造相比埋入式更简单,大部分书籍认为可靠性不如埋入式,建议用于单层钢结构厂房,不适合高层建筑钢结构。

笔者认为在多层建筑钢结构可以采用,因为在许多工业项目中,单层厂房层高多在 10~30m,厂房内设多台吊车及大量检修平台,单柱荷载及地震作用往往大于普通住宅的情况,多层住宅柱脚在概念设计和计算设计都满足规范要求的情况下,采用插入式是没有问题的。新钢结构规范也增加了插入式柱脚的设计和构造规定。

3、楼板设计

楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因,造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响,即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双向组合后要满足折算应力限值,有些项目将楼板搁置在下翼缘上尤其要注意这个问题。

压型钢板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多,整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响,包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向、组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异;楼板设计时要避免集中单向布置楼板,使结构体系形成横向或纵向承重,做到合理布置组合楼板,尽量形成双向承重结构。

4、梁柱刚性连接设计

梁柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行,当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的 70%时,可采用常用设计法进行设计,小于 70%时,应采用全截面抗弯设计法,在住宅设计中,钢梁多属于前者,常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力,普遍认为计算容易,结果偏于安全。

事实上根据多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计和多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计,不做任何处理的将钢梁与钢柱进行栓焊等强连接是很难达到强节点弱杆件的设计要求,对加强式节点设计有设计及构造详细说明。

具体做法主要有三种方式:梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。通过笔者在实际应用后认为,三者都存在增加施工难度的问题。第四种方式:梁端翼缘加宽方式,但在标准图集中不作为主推形式介绍,当建筑对梁宽没有要求的情况下,这种连接方式最为实用、便捷。

三、设计标准的问题

1.“轻型”钢结构概念问题

近年来因“轻型门式刚架房屋”的出现,在许多设计人包括结构设计人员的头脑中形成一种轻(质量)钢材概念,一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决,却不注重该部分对主体结构的效应分析,事实上结构概念设计时应清楚,“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载,住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载使用标准,结构体系无论采用钢还是混凝土,构件效应分析是没有原则上区别的。

2.多高层钢结构设计区别

根据规范有关条文,包括钢结构抗震调整系数,框架柱长细比,框架构件宽厚比等控制条款,均以 12 层作为区分点,因此可以理解为高层钢结构是指 12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度超过 28m 的建筑,这其中包括混合结构,再参考国外部分国家高层起始高度多设在 25~30 米或 8 至 11 层。

由此看来异形钢结构设计手册pdf我国的多层钢结构适用范围要高于普通结构,也高于国外标准。多高层钢结构不仅构造不同,相关抗震调系数也不同,限值差别太大,在前面表 1 已说明,笔者认为此区分过于宽泛,举例说明一下:层高平均 4m,12 层建筑物高度 48米,是高规中 28 米限值的 1.7 倍,这就产生下面的问题,在混合结构中,混凝土结构应按高规构造设计,钢结构可以按多层构造设计,执行了两种标准。

3、《钢结构设计规范》

对住宅结构设计指导作用不大新版规范延续了工业建筑钢结构设计指导思想,例如在变形允许值按厂房构件进行分类,对民用建筑构件不做细分;温度区段设置要求以排架结构方式进行划分而不考虑纵横向承重体系、钢混组合结构的特点来区分,特别是强制性条文第 8.1.4 条“结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况,设置可靠的支撑系统。

在建筑物的每一个温度区段或分区建设的区端中,应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。”从文字上理解,钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构,这显然与实际应用不符,设置支撑与否应以结构设计需要来确定,根据条文说明也可以知道这是一个原则规定,但作为强制性条文,必须严格执行值得商榷,民用建筑在使用要求上不同于工业建筑,包括一些结构体系也存在差异,应区别对待。

相比其异形钢结构设计手册pdf他规范不断完善抗震部分内容,新版只在总则中提到应符合相关抗震规范的规定,似乎抗震设计在钢结构中并不重要,实际上在北岭和阪神地震后,国外开始纷纷重视钢结构抗震设计的研究,国内也有很多文章介绍,应该有很多成果可以总结成文的。我国抗震规范规定应根据抗震设防烈度采取不同的抗震措施,而钢结构抗震要求却没有任何区别也是不妥的。

四、设计钢结构住宅应尊重住宅使用的根本要求

钢结构住宅是今后发展的一个重要方向,但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分,它不是建筑使用中的主要成分,钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则,然后才是发挥钢结构的优势,单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。

对于钢结构住宅不能因为要推广钢材在建筑中的应用而简单、强行在住宅结构中使用,这样作对推广钢结构住宅没有实际意义。相对而言公建、体育场馆、工业厂房等是钢结构在建筑中最能发挥其特长的领域,近年来,我们已经深刻感觉到这种应用变化。

钢结构建筑规范?

与钢结构相关的建筑规范数量很多,主要有如下:

(一 ) 国家标准规范

建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001

工程结构可靠度设计统一标准 GB50153-2008

公路工程结构可靠度设计统一标准 GB/T50283-1999

房屋建筑制图统一标准 GB/T50001-2010

总图制图标准 GB/T50103-2010

建筑制图标准 GB/T50104-2010

建筑结构制图标准 GB/T50105-2010

建筑结构荷载规范 GB50009-2006

钢结构设计规范 GB50017-2003

冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002

高耸结构设计规范 GB50135-2006

烟囱设计规范 GB50051-2002

建筑抗震设计规范 GB50011-2010

建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008

建筑设计防火规范 GB50016-2006

高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2005

建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001

钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001

钢管混凝土工程施工质量验收规范 GB50628-2010

铝合金结构工程施工质量验收规范 GB50576-2010

烟囱工程施工及验收规范 GB50078-2008

建筑结构加固工程施工质量验收规范 GB50550-2010

工业安装工程施工质量验收统一标准 GB50252-2010

工业金属管道工程施工质量验收规范 GB50184-2011

石油化工金属管道工程施工质量验收规范 GB50517-2010

建材工业设备安装工程施工及验收规范 GB50561-2010

现场设备 工业管道焊接工程施工质量验收规范 GB50683-2011

工业设备及管道防腐蚀工程质量验收规范 GB50727-2011

立式圆筒形钢制焊接罐施工及验收规范 GB50128-2005

铁路特大桥工程质量评定验收标准 GB/T416-87

工程测量规范 GB50026-2007

钢结构焊接规范 GB50661-2011

钢结构工程施工规范 GB50755-2012

球形储罐施工规范 GB50094-2010

工业金属管道工程施工规范 GB50235-2010

现场设备 工业金属管道焊接工程施工规范 GB50236-2011

工业设备及管道防腐蚀工程施工规范 GB50726-2011

气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口 GB/T985.1-2008

电弧焊焊接工艺规程 GB/T1967.1-2005

钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法 GB11345-1989

金属熔化焊焊接接头射线照相 GB3323-2005

焊缝无损检测 磁粉检测 GB/T26951-2011

焊缝无损检测 焊缝渗透检测 验收等级 GB/T26953-2011

厚钢板超声波检验方法 GB/T2970-2004

建筑结构检测技术标准 GB/T50344-2004

钢结构现场检测技术标准 GB/T50621-2010

涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB8923-1988

建筑防腐蚀工程施工质量验收规范 GB50224-2010

漆膜附着力测定法 GB/T1720-79(89)

建筑工程施工质量评价标准 GB/T50375-2006

建筑工程文件归档整理规范 GB/T50328-2001

(二 ) 行业标准规范

建筑钢结构焊接技术规程 JGJ 81-2002

(注:除第九章“焊工考试”暂保留执行外,其他按《钢结构焊接规范》 GB50661-2011有关条文执行)

钢结构高强度螺栓连接技术规程 JGJ 82-2011

轻型钢结构住宅技术规程 JGJ209-2010

低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程 JGJ227-2011

拱形钢结构技术规程 JGJ249-2011

高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98

空间网格结构技术规程 JGJ7-2010

型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001

门式刚架轻型房屋钢构件 JG144-2002

建筑抗震加固技术规范 JGJ116-2009

建筑钢结构防腐蚀技术规程 JGJ/T251-2011

铝合金结构工程施工规程 JGJ/T216-2010

索结构技术规程 JGJ257-2012

钢结构超声波探伤及质量分级法 JG/T203-2007

无损检测 焊缝磁粉检测 JB/T6061-2007

建筑工程资料管理规程 JGJ/T185-2009

城市桥梁设计规范 CJJ11-2011

公路桥涵设计通用规范 CJGD60-2004

城市桥梁抗震设计规范 CJJ116-2011

公路桥涵施工技术规范 JTG/TF50-2011

铁路钢桥制造规范 TB10212-2009

铁路钢桥保护涂装及涂装供货技术条件 TB/T1527-2011

公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JT/T722-2008

铁路桥涵施工质量验收标准 TB10415-2003

公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-2004

城市桥梁工程施工与质量验收规范 CJJ2-2008

注册一级结构需要哪些资料?

一级结构工程师申报注册需要哪些材料

注册结构工程师是指经全国统一考试合格,依法登记注册挂靠,取得中华人民共和国注册结构工程师执业资格证书和注册证书,从事桥梁结构及塔架结构等工程设计及相关业务的专业技术人员。注册结构工程师分一级注册结构工程师和二级注册结构工程师。

一级结构工程师申报注册材料:

(一)初始注册挂靠(需要同时网上申报数据)

1、初始注册申请表;(一式二份,需要与申报数据一致)

2、资格证书复印件;(需要有带建设部和人事部印章一页和个人信息一页)

3、身份证明复印件;(正反二面都需要复印)

4、聘用单位资质证书副本复印件;

5、与聘用单位签订的聘用劳动合同复印件;

6、相应的业绩证明;(附在申请表上,需要加盖聘用单位印章)

7、逾期(取得资格证书超过3年)初始注册的,应当提交达到继续教育要求的证明材料。

(二)延续注册挂靠(需要同时网上申报数据)

1、延续注册申请表;(一份,需要与申报数据一致)

2、与聘用单位签订的聘用劳动合同复印件;

3、注册期内达到继续教育要求的证明材料。

(三)变更注册挂靠(需要同时网上申报数据)

1、变更注册申请表;(一式二份,需要与申报数据一致)

2、新聘用单位资质证书副本的复印件;

3、与新聘用单位签订的聘用劳动合同复印件;

4、工作调动证明或者与原聘用单位解除聘用劳动合用的证明文件、劳动仲裁机构出具的解除劳动关系的仲裁文件、退休人员的退休证明复印件;

5、办理变更注册时,提出延续注册申请的,还应当提交在本注册有效期内达到继续教育要求的证明材料。

注:1、办理变更注册时,原执业印章需要上交原聘用单位所在省级注册管理机构;想详细了解请看用户名

2、一级结构工程师在变更注册的注册材料和申报数据由现聘用单位上报。跨省变更注册挂靠的需先将变更注册材料交原聘用单位所在的

异型柱框架结构设计探讨?

从异型柱框架结构的自身受力特点出发,结合工程实践经验提出了异型柱在住宅结构设计中应注意的相关问题。

一、概述

随着我国住宅产业的迅速发展以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高,普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积,这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求,从结构受力角度来说,它博采框架加剪力墙体系之长,平立面布置近于框架结构,柱的截面形式又不拘泥于矩形,将截面积向工程轴外铺开成T形、十字形、L型等,用较少的混凝土材料,获得了较大的刚度;同时配合轻质填充墙的使用,结构重量比一般框架更轻。适中的刚度和较轻的自重,对减小地震作用很有利,是一种经济合理的抗震住宅结构体系。

二、异型柱受力特点

异型柱结构与普通框架结构相比,有如下受力方面的特点:

1.根据建筑上的需要,异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置,平面刚度疏散均匀,经常会有梁纵、横不贯通,结构较难简化为平面结构计算;

2.立面刚度分布较均匀,异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好;

3.柱采用T形、L形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;

4.异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向角敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;

5.异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位,尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部,应力集中严重;

6.异型柱结构的梁高宽比大,柱肢狭长,使梁柱重叠部分多,在梁端一定范围形成刚域;同时节点区较大而薄,在弹塑性阶段,应计入节点区变形对结构变形的影响;

7.异型柱结构的节点区的受力性能与矩形柱节点有较大区别,一方面由于梁柱薄,施工时混凝土不易振捣密实,再加上梁柱交接处应力集中和后期破坏较重,削减了节点核心区的有效体积,使节点抗剪承载力降低;另一方面,节点区破坏部位向梁端的外移,又缓解了节点区受力的复杂程度,有利于强节点的实现。

三、异型柱框架结构设计中的有关问题

1.结构平面布置

异型柱框架结构的平面布置,除应遵守一般框架结构的构造措施、相关规定、设计要求外,还应考虑自身的特点,注意以下几点:(1)平面布置宜尽量对称,两个主轴方向要协调,使合力中心尽可能和刚度中心重合,减少偏心距,尽量减少因扭转产生的不利影响;(2)考虑采用双向承重体系,并纵横向相连接(3)各柱肢应尽量对齐,使柱肢与梁一起构成较规则、多跨的抗侧力体系。笔者认为,异型柱设计的目的主要是合理解决小面积房屋的使用问题,应重点布置在房屋中影响房间使用的墙角部位,其它部位从受力合理和施工方便两个方面考虑宜采用矩形截面柱。这样兼顾了使用和经济两个方面,充分发挥了异型柱使用和受力的特点创造出每平方米建筑面积用钢量较低的好指标。

2.设计方法

异型柱和矩形柱的截面形式差异很大,不能简单把矩形柱的计算方法应用到异型柱中。目前,国内可直接进行异型柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序,广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异型柱结构配筋计算程序CRSC。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计,准确性较高,经过大量工程校算,能有效地满足结构安全性要求。考虑到上述两种规程作为地方标准,具有一定局限性,在设计中还应注意以下几个问题

(1)按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙很大程度是为了学术上的便利。但用TAT程序进行结构整体计算时,按异形柱模式可能导致结构刚度下降,应适当增加抗地震力;当按短肢剪力墙模式计算可使梁配筋偏小,应适当调整配筋;

(2)在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用,而对于异形柱框架结构,由于侧向刚度较小,有时侧移会超过规范允许值;

(3)对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱,应沿柱高全高加密箍筋,以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能;

(4)因荷载方向角的任意性,在异形柱内折角处也应设置相同直径的受力筋;

(5)位于L形柱角处的纵向受力钢筋为双向共用;

(6)为安全起见,对抗震等级三级及三级以上的结构,应对节点进行计算,以保证节点区的可靠性;

(7)施工过程中对异形柱及其节点区应加以重视,采用骨料粒径较小的混凝土进行浇筑,以确保施工质量。

3.构造设计

(1)柱壁厚度和砼标号的选择

参照规范及实践经验来看,柱肢的厚度最小不少于160mm,一般常采用200mm 比较合理。对于8层及以上框架其下面两层梁柱节点处的钢筋有时显得比较密集,因此不宜减薄。在梁跨度较大时,柱子往往显得截面不足,轴压比太大,钢筋过分密集。因此最好把一二层柱砼标号提高到 C30左右,避免采用加大壁厚的方案。

(2)纵向钢筋和箍筋

纵向受力钢筋选用时,数量宜少,直径宜大,一般只要不大于Ф25均应选较大的直径减少根数,而每边钢筋的数量宜用2根,多则做两排配置。底层每边钢筋的数量也可以用3根,但穿出楼面的柱筋每边单排配筋还是不要多于2根为宜,否则节点施工困难。

纵向构造钢筋在柱肢宽较大时应该设置,以保证纵向钢筋间距不大于350mm的规范要求,因为异型柱的纵向构造钢筋比较多,因此其直径的选取也是影响经济技术指标的一项因素,根据我国钢筋砼设计规范和国外有关资料以及有关剪力墙的构造规定,笔者认为取Ф12、Ф14还是比较合理的,不必选用更粗的钢筋。

箍筋的设置对抗震设防的影响很大,按我国抗震设计规范中有关规定及参考国内外有关资料,建议箍筋最小直径可以选用Ф6,在加密区的间距为100mm,在非加密区的间距为200mm。

(3)轴压比限值

异形柱在单调荷载,特别在低周反复荷载作用下,粘结破坏较矩形柱严重,延性比普通矩形柱差,因此,异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。天津《规程》根据截面类型、箍筋间距与纵筋直径比s/d、箍筋直径dv和抗震等级确定,在0.3~0.7之间波动,比矩形柱结构的柱轴压比限值低很多。所以,在程序试算后,应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值,并在配筋简图中仔细查看各层柱的计算轴压比是否有超限的。因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的,PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值,只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时,程序才会报告轴压比超限。因此,异形柱的轴压比超限,必须逐一手工核算。

四、结束语

异型柱框架结构的平面布置比普通矩形柱框架灵活,可以较好满足建筑功能的要求,具有良好的发展前景,结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点,正确把握设计要点,确保工程结构安全可靠,经济合理。

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异形钢结构设计手册pdf(异形钢结构工程) 结构机械钢结构设计

结构型钢是什么 各结构型钢介绍

型钢,是建筑中所用到的一种材料。我们都知道建筑是精钢混凝土做的,这是个非常坚固的东西,承重力墙,建筑业更加安全。而型钢不仅仅是用于建筑中,还有很多其他的广泛用途,比如,机械类的配件,有些工具也会使用到型钢。型钢有很多种分类,每一种所适用的地方是不同的,今日,小编就为大家全面介绍一下。

1.结构型钢是什么

型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材,是钢材四大品种(板、管、型、丝 )之一。

根据断面形状,型钢分简单断面型钢和复杂断面型钢(异型钢)。前者指方钢、圆钢、扁钢、角钢、六角钢等;后者指工字钢、槽钢、钢轨、窗框钢、弯曲型钢等。

大型型钢:大型型钢中工字钢、槽钢、角钢、扁钢都是热轧的,圆钢、方钢、六角钢除热轧外,还有锻制、冷拉等。工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构,如厂房、桥梁、船舶、农机车辆制造、输电铁塔,运输机械,往往配合使用。扁钢在建筑工地中用作桥梁、房架、栅栏、输电船舶、车辆等。圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。

2.结构型钢的各种分类

(1)H型钢:H型钢根据不同用途合理分配截面尺寸的高宽比,具有优良的力学性能和优越的使用性能。

设计风格灵活、丰富。在梁高相同的情况下,钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%,从而使建筑布置更加灵活。结构自重轻。与混凝土结构自重相比更轻,结构自重的降低,减少了结构设计内力,可使建筑结构基础处理要求低,施工简便,造价降低。

其结构科学合理,塑性和柔韧性好,结构稳定性高,适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构,抗自然灾害能力强,特别适用于一些多地震发生带的建筑结构。据统计,在世界上发生7 级以上毁灭性大地震灾害中,以H 型钢为主的钢结构建筑受害程度最小。

(2)角钢:俗称角铁,是两边互相垂直成角形的长条钢材。有等边角钢和不等边角钢之分。等边角钢的两个边宽相等,其规格以边宽×边宽×边厚的毫米数表示。如“∠30×30×3”,即表示边宽为30毫米、边厚为3毫米的等边角钢。也可用型号表示,型号是边宽的厘米数,如∠3#。型号不表示同一型号中不同边厚的尺寸,因而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全,避免单独用型号表示。热轧等边角钢的规格为2#-20#。角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件,也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构,如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。

(3)槽钢:槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。其规格表示方法,如120*53*5,即表示腰高为120毫米、腿宽为53毫米、腰厚为5毫米的槽钢,或称12#槽钢。腰高相同的槽钢,如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a、b、c予以区别,如25a#、25b#、25c#等。槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。热轧普通槽钢的规格为5-40#。经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为6.5-30#。槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构,槽钢还常常和工字钢配合使用。

(4)工字钢:工字钢也称钢梁,是截面为工字形的长条钢材。其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示,如“工160*88*6”,即表示腰高为160毫米、腿宽为88毫米、腰厚为6毫米的工字钢。工字钢的规格也可用型号表示,型号表示腰高的厘米数,如工16#。腰高相同的工字钢,如有几种不同的腿宽和腰厚,需在型号右边加a、b、c予以区别,如32a#、32b#、32c#等。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢,热轧普通工字钢的规格为10-63#。经供需双方协议供应的热轧普通工字钢规格为12-55#。工字钢广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。

(5)冷弯型钢:冷弯型钢是制作轻型钢结构的主要材料,采用钢板或钢带冷弯成型制成。它的壁厚不仅可以制得很薄,而且大大简化了生产工艺,提高生产效率。可以生产用一般热轧方法难以生产的壁厚均匀但截面形状复杂的各种型材和不同材质的冷弯型钢。冷弯型钢除用于各种建筑结构外,还广泛用于车辆制造,农业机械制造等方面。

看了以上的介绍,大家有没有觉得涨知识了呢。型钢的制作是非常复杂的,其中的学问也很多,一般都需要专业的人士来制作,其中的大小。冷热等等各方面的因素都会决定型钢的好坏。在生活中的应用也是非常的常见,几乎很多重物或大型类的东西都会使用到它,分类也是非常的精细,各自的用途肯定也是有各自的道理的,虽然这些知识我们不常用到,但是多了解一下也总是好的。

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