對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝的探討

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摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，重視對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝的分析具有重要的意義。本文主要對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝工作進(jìn)行探討。 

關(guān)鍵詞建筑 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 安裝 分析  引言  目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中。結(jié)構(gòu)分析常常是線彈性分析，在條件允許的情況下，通?？梢钥紤]新近的有限元軟件和幾何非線性和鋼材的碳素性能，它為建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析提供了條件。結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)說(shuō)明了不是所有的結(jié)構(gòu)分析都需要用到軟件，典型的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)調(diào)查力學(xué)手冊(cè)等工具書分析內(nèi)力和變形原理，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)手算的方式，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)則可以運(yùn)用建筑模型的運(yùn)行程序進(jìn)行消息的分析。  1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析  1．1構(gòu)件設(shè)計(jì)構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇，比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似1 6mn)。通常主要結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理，經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面。當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí)，可選擇q345；穩(wěn)定控制時(shí)，宜使用q235，構(gòu)件設(shè)計(jì)中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來(lái)驗(yàn)算截面，這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。由于程序技術(shù)的進(jìn)步，一些軟件可以將驗(yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)，并自動(dòng)重新分析驗(yàn)算，直至通過(guò)，如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一。它減少了設(shè)計(jì)師的很多工作量。  1．2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一，在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定，常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。連接的不同對(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)分析中的假定。  1．3具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：  1．3．1焊接：對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守，焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)。e43對(duì)應(yīng)q235，e50對(duì)應(yīng)q345，q235與q345連接時(shí)，應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的e43，而不是e50。焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫，焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近，其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定。  1．3．2栓接：鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用，通常螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用，高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛，常用8.8s和1 0．9s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。兩者計(jì)算方法不同，高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12，常用m16～m30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國(guó)外在低層墻板式住宅中，也常用于主結(jié)構(gòu)間的連接。  1．3．3連接板：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。  1．3．4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)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓。  1．3．5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、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)者常犯的錯(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。  1．3．6節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平，比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。  1．4圖紙編制鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。  1．4．1設(shè)計(jì)圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)，深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余，在設(shè)計(jì)圖中，對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求(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)?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。  1．4．2施工詳圖又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表，設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同。  2、鋼結(jié)構(gòu)安裝  2．1鋼柱的安裝  鋼柱是一種主要的豎向構(gòu)件，決定了建筑的層高和總高度，因此，鋼柱制造過(guò)程中必須要嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。100米高的鋼柱通常分為8—12節(jié)構(gòu)件，在翻樣下料的制作過(guò)程中必須要考慮構(gòu)件間焊縫的收縮和變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形。鋼柱的標(biāo)高控制一般采取兩種方式：其一，按照相對(duì)標(biāo)高制作和安裝。長(zhǎng)度誤差不應(yīng)超過(guò)3毫米，不用考慮構(gòu)件間焊縫的收縮和變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形，只要建筑物的總高度達(dá)到各節(jié)鋼柱制作所允許的偏差綜合和鋼柱壓縮變形的總和即算合格。這種控制一般適用于12層以下的建筑，對(duì)于層高的控制不用十分嚴(yán)格的建筑物。其二，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高制作與安裝。主要適用于12層以上的建筑物，對(duì)于精度的要求較高，每一節(jié)鋼柱的累積尺寸總和應(yīng)該符合建筑設(shè)計(jì)所要求的總尺寸。鋼柱之間由于接頭而產(chǎn)生的收縮變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形應(yīng)該加入到鋼柱的加工長(zhǎng)度中。  2．2框架梁的制作和安裝。  高層和超高層的框架梁通常采用h型鋼，鋼柱與框架梁適宜采用剛性連接，在鋼柱內(nèi)部、框架梁的上下翼緣處設(shè)置橫向加勁肋。在工廠制作框架梁時(shí)，為了確保鋼柱與構(gòu)架梁連接處的節(jié)點(diǎn)域具有良好的連接可靠性和延性，保證層高的精準(zhǔn)性，框架梁所在的位置應(yīng)設(shè)置懸臂梁，也叫做短牛腿。采用高強(qiáng)螺栓群連接時(shí)。對(duì)于孔位的精度要求十分嚴(yán)格。目前，一般采用多軸數(shù)控鉆孔和模板制孔兩種方法制孔，前者精度高。后者精度低，應(yīng)優(yōu)先考慮采用前者。如果采用模板制孔，為了確保高強(qiáng)螺栓的組裝孔以及工地安裝孔的精度要求時(shí)，首先應(yīng)先保證模板的精度。如果孔位局部發(fā)生偏差，嚴(yán)禁使用氣割擴(kuò)孔，而應(yīng)該采用鉸刀擴(kuò)孔。  3、結(jié)束語(yǔ)  鋼結(jié)構(gòu)建筑在國(guó)外已有100多年的歷史，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來(lái)越大，在建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時(shí)高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生，在建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說(shuō)是同步前進(jìn)。  參考文獻(xiàn)  【l】李春顏；蘆英?。摻Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)及建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)【j】．民營(yíng)科技，2010(02)．  【2】吳洋．淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與安裝工藝【j】．黑龍江科技信忠，2010(03)．  【3】馬嗚遠(yuǎn)：丁雪剛．建筑銅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝工藝初探【j】．民營(yíng)科技，2009(10)．  【4】王俐杰：王艷艷．論高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟及思路【j】．民營(yíng)科  技．2010(06)．  【5】王向晨．關(guān)于建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝的幾點(diǎn)思考田．黑龍江科技信患，2010(03)．