在钢结构设计的整个过程中,应该强调“概念设计”,这在结构选择和布局阶段尤为重要。对于一些难以准确理性分析或规范的问题,控制结构的布局和细节措施可以从整体结构体系与分体系之间的机械关系、破坏机制、冲击、实验现象和工程经验中根据设计思路来确定。概念设计可以在早期快速有效地构思、比较和选择。
获得的结构方案往往易于计算,概念清晰,定性正确,可以避免结构分析阶段不必要的繁琐计算。同时也是判断计算机内力分析输出数据是否可靠的主要依据。
钢构通常包括框架、平面(木行)框架、网架(壳体)、索膜、轻钢、塔桅等结构类型。它的理论和技术大多是成熟的。也有一些问题没有解决,或者没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定性。
在选择结构时,我们应该考虑它们的不同特点。在轻钢工业厂房中,当有较大的悬挂荷载或移动荷载时,可以考虑使用网架而不是门式刚架。在基本雪压较大的地区,屋顶曲线应有利于滑雪(切线50度内应考虑滑雪荷载),如采用三心圆网壳。总滑雪荷载释放近一半。
降雨量大的地区也有类似的考虑。当建筑物允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚刚连接的框架更经济。在屋顶覆盖面大的建筑中,可以选择悬索或索膜结构系统,主要由拉动组成。在高层钢结构的设计中,经常使用钢混凝土组合结构。在地震烈度高或不规则的高层建筑中,不仅要选择不利于经济的核心筒和外框。建议选择周边巨型SRC柱,核心是支撑框架的结构体系。中国超过一半的这种高层建筑是前者。不利于抗震。
结构布局应根据系统特点、载荷分布和性质综合考虑。一般来说,刚度应该是均匀的。机械模型清晰。尽可能限制大载荷或移动载荷的影响范围,使其以直接的线路传递到基础上。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形状和心脏应尽可能靠近侧向力(风震)的作用线。否则,应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线。例如,如果有支撑框架结构,柱子应至少单独承受1/4的总水平力。
框架结构楼层平面二次梁的布置有时可以调整其载荷传递方向,以满足不同的要求。通常为了减少横截面沿短方向布置二次梁,会增加主梁横截面,降低楼层净高,有时顶边柱受不了。此时,支撑二次梁可以牺牲二次梁来保持主梁和柱子。
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