貴州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入門(mén)：簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)思路

一、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍與選擇

1、鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍

        貴州鋼結(jié)構(gòu)常用于高層、大跨度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、大荷載或吊車(chē)、大振動(dòng)、高溫廠(chǎng)房、高密封要求，可主動(dòng)或經(jīng)常拆裝。直觀(guān)地說(shuō)：超高層建筑、體育館、歌劇院、橋梁、電視塔、工業(yè)建筑和臨時(shí)建筑。這是符合鋼結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)的。

2、鋼結(jié)構(gòu)選型。

        在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)選型和布置階段尤為重要。一些很難做出準(zhǔn)確合理的分析或規(guī)范不明確、力學(xué)關(guān)系的基礎(chǔ)上，從整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷機(jī)制、損傷設(shè)計(jì)、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)，從總體布局和確定控制結(jié)構(gòu)的詳細(xì)措施來(lái)看。概念設(shè)計(jì)的使用可以在初期快速有效地構(gòu)思、比較和選擇。該結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，避免了結(jié)構(gòu)分析階段的不必要操作。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)是否可靠的主要依據(jù)。

        鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、木（木）框、網(wǎng)框（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。其理論和技術(shù)大都成熟。還有一些問(wèn)題沒(méi)有得到解決，也沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，如網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等。

        在鋼結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮其不同的特點(diǎn)。在輕鋼廠(chǎng)房中，當(dāng)有較大的懸移載荷或移動(dòng)荷載時(shí)，可以?huà)仐夐T(mén)架，使用網(wǎng)架。基本積雪壓力大的地區(qū)，屋頂曲線(xiàn)應(yīng)有助于雪滑（切線(xiàn)50度的國(guó)內(nèi)需求考慮雪），如三圓殼。將近一半的積雪被釋放。強(qiáng)降水地區(qū)相似。當(dāng)建筑物允許時(shí)，框架內(nèi)的支撐將比僅通過(guò)簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)連接的框架更經(jīng)濟(jì)。在有大屋頂?shù)慕ㄖ镏校梢赃x擇懸掛或索膜結(jié)構(gòu)作為主要結(jié)構(gòu)。在高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。在高烈度或不規(guī)則地震烈度的高層建筑中，為了經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，不必簡(jiǎn)單地選擇芯筒加外框的形式。應(yīng)選擇周邊地區(qū)的巨型鋼骨混凝土柱，核心是支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。在我國(guó)，這種高水平的一半以上是前者。這不利于抗震。

        鋼結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)、荷載的分布和結(jié)構(gòu)的性質(zhì)來(lái)考慮。一般說(shuō)來(lái)，剛度是均勻的。力學(xué)模型清晰。盡可能地限制大或移動(dòng)荷載的影響，使它們以最直接的路線(xiàn)為基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)力分布應(yīng)均勻。它的質(zhì)心應(yīng)接近側(cè)向力（風(fēng)沖擊）作用線(xiàn)。否則，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)具有多重防線(xiàn)。例如，一個(gè)支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少能承受1/4的水平力。

        框架結(jié)構(gòu)樓面梁的布置有時(shí)可以調(diào)整荷載傳遞方向，以滿(mǎn)足不同的要求。通常為了縮短橫截面沿短時(shí)間來(lái)裝飾梁，但會(huì)使梁截面增大，降低柱子頂邊的樓板高度，有時(shí)過(guò)多，主梁在次梁和梁柱上較短，以保持犧牲。

3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件

        鋼結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需要對(duì)構(gòu)件截面進(jìn)行初步估算。主要是對(duì)梁柱截面形狀和尺寸以及支座的假定。

        鋼梁可選用槽鋼、軋制或焊接H型鋼型材等。根據(jù)荷載和支撐條件，截面高度通常在跨度的1/20～1/50之間。根據(jù)梁間橫向支承間距確定翼緣寬度按L／B極限確定時(shí)，避免了鋼梁整體穩(wěn)定性的復(fù)雜計(jì)算。斷面高度和翼緣寬度、板厚按當(dāng)?shù)貥?gòu)造穩(wěn)定性預(yù)測(cè)規(guī)定。

1、設(shè)計(jì)計(jì)算方法

        在鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常是線(xiàn)彈性分析，在條件允許時(shí)考慮p△和p△。

        最近的一些有限元軟件可以考慮鋼的幾何非線(xiàn)性和彈塑性。這為更精確地分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并非所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件：一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)可以檢查工具書(shū)的內(nèi)力和變形，如機(jī)械手冊(cè)。用手算法對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行建模，并進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。