鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方法與注意事項(xiàng)

1.鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方法。

1.1塑性設(shè)計(jì)方法。

當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性性質(zhì)和強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)載荷的構(gòu)件乘以安全系數(shù)時(shí)，塑性設(shè)計(jì)方法通常用于構(gòu)件的內(nèi)力結(jié)構(gòu)分析。該方法具有一定的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性后可以允許內(nèi)力重分布，但必須注意其結(jié)構(gòu)和構(gòu)件需要有足夠的延展性，并根據(jù)實(shí)際需要嚴(yán)格限制翼邊緣和截面腹板的比例尺寸。

1.2允許應(yīng)力法。

鋼結(jié)構(gòu)工程允許應(yīng)力法在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中也需要堅(jiān)持一定的原則。具體來說，結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力要求小于結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中規(guī)定的允許應(yīng)力。在計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力時(shí)，必須按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算是通過一階彈性理論獲得的，由去除材料并大于1的安全系數(shù)的極限應(yīng)力或屈服應(yīng)力確定。該設(shè)計(jì)方法存在一定的缺陷，需要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇。

1.3極限狀態(tài)法。

極限狀態(tài)法的出現(xiàn)可以有效地解決上述兩種方法中存在的缺陷，更好地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。極限狀態(tài)法采用荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力代替單個(gè)安全系數(shù)。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)可以在一定的周期內(nèi)達(dá)到兩個(gè)極限狀態(tài)，即正常使用狀態(tài)下的極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)。后者對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的安全性，主要是指結(jié)構(gòu)斷裂、塑性變形等造成的結(jié)構(gòu)破壞。極限狀態(tài)是目前鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的設(shè)計(jì)方法，能有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

2.1合理選擇鋼材。

在鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)過程中，選擇合理的鋼材起著非常關(guān)鍵的作用?？梢哉f，選擇鋼材的任務(wù)既重要又困難。我國鋼材種類繁多難從眾多鋼材中選擇最適合鋼結(jié)構(gòu)工程施工的鋼材，目前鋼結(jié)構(gòu)工程的施工設(shè)計(jì)對鋼材的要求也很高。不同鋼結(jié)構(gòu)工程對鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求也不同。變形和疲勞應(yīng)力的要求也不同，因此在選擇時(shí)也很困難。因此，在設(shè)計(jì)中，為了更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用，必須從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合具體的施工要求，科學(xué)選擇鋼材。在選擇鋼材時(shí)，還必須科學(xué)判斷其適用性。目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)的跨度和荷載相對較大，主要用于體型復(fù)雜的高層鋼結(jié)構(gòu)工程或大型鋼結(jié)構(gòu)工程。因此，鋼材必須承受較高的溫度和振動(dòng)。這就要求設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作之前進(jìn)行調(diào)查研究，并進(jìn)行全面分析，充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的適用性。

2.2重點(diǎn)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。

建筑鋼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)往往對整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。因此，我們必須注意這方面的設(shè)計(jì)。這就要求設(shè)計(jì)人員在確定鋼結(jié)構(gòu)方案后，必須具體計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力系統(tǒng)和細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)改進(jìn)。對于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目前大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)工程采用桿結(jié)構(gòu)，要求鋼必須具有較大的強(qiáng)度等級(jí)，截面尺寸應(yīng)滿足施工要求，可在生產(chǎn)現(xiàn)場組裝，構(gòu)件之間的約束力較小。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保構(gòu)件節(jié)點(diǎn)之間連接的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)時(shí)，必須小心，因?yàn)榧?xì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容相對復(fù)雜，必須嚴(yán)格設(shè)計(jì)，并滿足實(shí)際施工要求。

2.3提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員首先需要從結(jié)構(gòu)的完整性來分析其穩(wěn)定性，并充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度和不穩(wěn)定性。目前，設(shè)計(jì)采用折疊系數(shù)法和臨界壓力解決方來計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般也采用這兩種方法來計(jì)算軸壓桿的穩(wěn)定性。由于建筑鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力會(huì)受到柔性結(jié)構(gòu)大變形量的影響，在計(jì)算彈性穩(wěn)定性時(shí)，不僅需要考慮結(jié)構(gòu)的完整性特性，還需要充分考慮二級(jí)分析，設(shè)計(jì)師不能忽視這一點(diǎn)。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中，采用鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可以使鋼結(jié)構(gòu)工程具有更大的跨度空間，而且具有安裝方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著我國工業(yè)市場的繁榮和發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程的數(shù)量將急劇增加，這對鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。作為相關(guān)設(shè)計(jì)人員，需要掌握鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的要點(diǎn)，確保我國鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作能夠做得更好，最終促進(jìn)我國鋼結(jié)構(gòu)工程行業(yè)的更好發(fā)展。