（一)判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)一般用于高層、大跨度、體型雜亂、荷載或吊車(chē)起重量大、有較大振蕩、高溫車(chē)間、密封性請(qǐng)求高、請(qǐng)求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉(cāng)棚、工廠、住宅和臨時(shí)修建等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。
（二）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)安置
此處僅簡(jiǎn)單介紹。 詳請(qǐng)參考有關(guān)專業(yè)書(shū)籍。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛,做結(jié)構(gòu)選型及安置應(yīng)當(dāng)在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。
在鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)被強(qiáng)調(diào)的是“概念規(guī)劃”,它在結(jié)構(gòu)選型與安置階段尤其主要。對(duì)一些難以作出準(zhǔn)確理性剖析或標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)則的問(wèn)題，可根據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、損壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的規(guī)劃思維，從大局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的安置及細(xì)部措施。運(yùn)用概念規(guī)劃能夠在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與挑選。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念明晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)剖析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷核算機(jī)內(nèi)力剖析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要根據(jù)。（無(wú)論結(jié)構(gòu)軟件如何強(qiáng)大，扎實(shí)的結(jié)構(gòu)概念和力學(xué)剖析，及可靠的手算能力，才是過(guò)硬的素質(zhì)。）
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鋼結(jié)構(gòu)一般有框架、平面(木行)架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。其理論與技能大都成熟。亦有有些難題沒(méi)有解決,或沒(méi)有簡(jiǎn)單有用的規(guī)劃辦法，比如網(wǎng)殼的安穩(wěn)等。
結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮它們不一樣的特點(diǎn)。在輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載，就可考慮拋棄門(mén)式剛架而采用網(wǎng)架。屋面上雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載），如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼?？傃┹d釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。修建答應(yīng)時(shí)，在框架中安置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的修建中，可挑選構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去挑選不利抗震的中心筒加外框的方式。宜挑選周邊巨型src柱，中心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者。對(duì)抗震不利。（把受力單元盡可能的向結(jié)構(gòu)外圍安置，是充沛利用資料功用的要害，就像中空的竹子一樣，所以外強(qiáng)內(nèi)弱很主要。）
結(jié)構(gòu)的安置要根據(jù)體系特征,荷載散布狀況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?。力學(xué)模型明晰。盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的散布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線。 不然應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子最少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的安置,有時(shí)能夠調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不一樣的請(qǐng)求。一般為了減小截面沿短向安置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上能夠犧牲次梁保住主梁和柱子。
（三）預(yù)估截面
結(jié)構(gòu)安置結(jié)束后，需對(duì)構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可挑選槽鋼、軋制或焊接h型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座狀況，其截面高度一般在跨度的1/20～1/50之間挑選。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí)，可回避鋼梁的整體安穩(wěn)的雜亂核算，這種辦法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按標(biāo)準(zhǔn)中部分安穩(wěn)的結(jié)構(gòu)規(guī)則預(yù)估。
柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估。 一般50<λ<150,簡(jiǎn)單挑選值在100附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不一樣,可挑選鋼管或h型鋼截面等。
初學(xué)者需注意，對(duì)應(yīng)不一樣的結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)截面的結(jié)構(gòu)請(qǐng)求有很大的不一樣。如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的部分安穩(wěn)問(wèn)題。在普鋼標(biāo)準(zhǔn)和輕鋼標(biāo)準(zhǔn)中的限值有很大的區(qū)別。
除此之外，構(gòu)件截面方式的挑選沒(méi)有固定的請(qǐng)求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)根據(jù)構(gòu)件的受力狀況，合理的挑選安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。
（四）結(jié)構(gòu)剖析
目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際規(guī)劃中,結(jié)構(gòu)剖析一般為線彈性剖析,條件答應(yīng)時(shí)考慮p－Δ,p－δ。
新近的一些有限元軟件能夠有些考慮幾許非線性及鋼材的彈塑功用。這為更準(zhǔn)確的剖析結(jié)構(gòu)供給了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需求運(yùn)用軟件:
典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類的工具書(shū)直接獲得內(nèi)力和變形。
簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過(guò)手算進(jìn)行剖析。
雜亂結(jié)構(gòu)才需求建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)剖析。
（五）工程判定
要正確運(yùn)用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做“工程判定”。比如，評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)“工程判定”挑選修改模型重新剖析,還是修正核算結(jié)果。
不一樣的軟件會(huì)有不一樣的適用條件。初學(xué)者應(yīng)充沛明了。此外,工程規(guī)劃中的核算和準(zhǔn)確的力學(xué)核算本身常有一定距離, 為了獲得有用的規(guī)劃辦法,有時(shí)會(huì)用差錯(cuò)較大的假定, 但對(duì)這種差錯(cuò), 會(huì)通過(guò)"適用條件、概念及結(jié)構(gòu)"的方式來(lái)確保結(jié)構(gòu)的安全。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃中,“適用條件、概念及結(jié)構(gòu)”是比定量核算更主要的內(nèi)容。
工程師們不應(yīng)當(dāng)過(guò)分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件。美國(guó)一位學(xué)者曾警告說(shuō)：“誤用核算機(jī)造成結(jié)構(gòu)損壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。”
注重概念規(guī)劃和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的辦法。
（六）構(gòu)件規(guī)劃
構(gòu)件的規(guī)劃首先是資料的挑選。 比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似16mn)。 一般主結(jié)構(gòu)運(yùn)用單一鋼種以便于工程管理。經(jīng)濟(jì)考慮,也能夠挑選不一樣強(qiáng)度鋼材的組合截面。 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可挑選q345; 安穩(wěn)控制時(shí),宜運(yùn)用q235。
構(gòu)件規(guī)劃中,現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用的是彈塑性的辦法來(lái)驗(yàn)算截面。這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力核算的彈性辦法并不匹配。
當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都供給截面驗(yàn)算的后處理功用。由于程序技能的前進(jìn),一些軟件能夠?qū)Ⅱ?yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里挑選加大一級(jí)。并自動(dòng)重新剖析驗(yàn)算，直至通過(guò)，如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化規(guī)劃功用之一。它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。但是，初學(xué)者最少應(yīng)注意兩點(diǎn)：
1、軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗(yàn)算時(shí),核算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則。目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。所以,尤其關(guān)于節(jié)點(diǎn)銜接狀況雜亂或變截面的構(gòu)件,結(jié)構(gòu)師應(yīng)當(dāng)逐一檢查。
2、當(dāng)上面第(三)條中預(yù)估的截面不滿足時(shí)，加大截面應(yīng)當(dāng)分兩種狀況區(qū)別對(duì)待。
(1) 強(qiáng)度不滿足,一般加大組成截面的板件厚度，其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。
(2) 變形超限，一般不應(yīng)加大板件厚度，而應(yīng)考慮加大截面的高度，不然，會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。
運(yùn)用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化規(guī)劃功用，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分，實(shí)際上，常常并不合適。
（七）節(jié)點(diǎn)規(guī)劃
銜接節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃是鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃中主要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)剖析前,就應(yīng)當(dāng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的方式有充沛考慮與確定。常常出現(xiàn)的一種狀況是,最終規(guī)劃的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)剖析模型中運(yùn)用的方式不完全一致,這有必要避免。按傳力特性不一樣,節(jié)點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接。初學(xué)者宜挑選能夠簡(jiǎn)單定量剖析的前兩者。常用的參考書(shū)[2]有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及核算公式。
銜接的不一樣對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大。比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng), 不符合結(jié)構(gòu)剖析中的假定。會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于核算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
銜接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)規(guī)劃和實(shí)際受力規(guī)劃兩種常用的辦法, 初學(xué)者可偏安全選用前者。規(guī)劃手冊(cè)中一般有焊縫及螺栓銜接的表格等供規(guī)劃者查用,比較方便。也能夠運(yùn)用結(jié)構(gòu)軟件的后處理有些來(lái)自動(dòng)完成。
具體規(guī)劃主要包括以下內(nèi)容:
1、焊接: 對(duì)焊接焊縫的尺寸及方式等,標(biāo)準(zhǔn)有強(qiáng)制規(guī)則,應(yīng)嚴(yán)格遵守。 焊條的選用應(yīng)和被銜接 金屬原料適應(yīng)。e43對(duì)應(yīng)q235,e50對(duì)應(yīng)q345。 q235與q345銜接時(shí),應(yīng)當(dāng)挑選低強(qiáng)度的e43,而不是e50。
焊接規(guī)劃中不得任意加大焊縫。 焊縫的重心應(yīng)盡量與被銜接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于焊縫結(jié)構(gòu)方面的規(guī)則。
2、栓接:鉚接方式,在修建工程中，現(xiàn)已很少采用。
普通螺栓抗剪功用差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位運(yùn)用。
高強(qiáng)螺栓,運(yùn)用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型。兩者核算辦法不一樣。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12。常用m16～m30。 超大規(guī)格的螺栓功用不安穩(wěn),規(guī)劃中應(yīng)慎重運(yùn)用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要銜接。 國(guó)外在低層墻板式住宅中,也常用于主結(jié)構(gòu)的銜接。
3、銜接板: 可簡(jiǎn)單取其厚度為梁腹板厚度加4mm。 然后驗(yàn)算凈截面抗剪等。
4、梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強(qiáng)螺栓銜接還需驗(yàn)算孔壁部分承壓。
5、節(jié)點(diǎn)規(guī)劃有必要考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。
6、節(jié)點(diǎn)規(guī)劃還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。 比如鋼管銜接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需求數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
（八）圖紙編制
鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃出圖分規(guī)劃圖和施工詳圖兩階段，規(guī)劃圖為規(guī)劃單位供給，施工詳圖一般由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)規(guī)劃圖編制，有時(shí)也會(huì)由規(guī)劃單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和規(guī)劃院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺少的對(duì)立，有規(guī)劃能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與規(guī)劃圖編制的狀況也很遍及。
1、規(guī)劃圖: 是供給制造廠編制施工詳圖的根據(jù)。深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。在規(guī)劃圖中,關(guān)于規(guī)劃根據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技能數(shù)據(jù)、資料選用及原料請(qǐng)求、規(guī)劃請(qǐng)求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋?、結(jié)構(gòu)安置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)規(guī)劃的意圖。主要資料應(yīng)列表表示。
2、施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車(chē)間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的資料表。
規(guī)劃圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)辦法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)規(guī)劃單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀規(guī)劃并參考有關(guān)的工具書(shū)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則編制。
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