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机械工程师论文发表钢结构设计方面范文

分类:机械论文发表 时间:2013-04-26 10:44 关注:(1)

  摘要:在高层建筑中,钢结构设计作为其中的一个关键环节,是保证工程质量的重要因素,本文发表在《机械研究与应用》上,是机械工程师论文发表范文,文章主要针对高层建筑的钢结构设计进行了简单分析和探讨。

  关键词:高层建筑;钢结构设计;高层建筑

  在工程中,钢结构主要用于高层建筑以及一些体型复杂的结构中,以此来提高结构的稳定性。因此,对高层建筑的钢结构设计的探讨有其必要性。

  一、钢结构的特点

  谈到钢结构设计,就必须要对钢结构的特点有一个具体的了解,大体上钢结构有以下几个特点:

  首先,钢结构自重较轻,可以准确快速地装配,便于施工和安装,在工程中,容易做成密封结构,但是钢结构的易腐蚀,耐火性差。

  其次,钢结构工作的可靠性较高,而且钢材具有很强的抗振(震)性、抗冲击性,这也是钢结构制造的工业化程度较高的一个重要因素。

  二、高层建筑的钢结构设计要点

  1.结构布置与选型

  在整个钢结构设计中,首要问题就是要做好结构的选型与设计,尤其是对于一些难以作出理性与精确分析的问题,根据整体结构体系与分体系之间的力学关系和机理,综合分析结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素,进行全面的综合考虑,最终获得合理的设计思想。

  另外,在进行结构选型时,要均匀控制好柱间的支撑力,对结构的扭转力进行分析,形心要靠近侧向力,同时,设置多道防线,如对于有支撑框架的结构来讲,可以通过对荷载传递方向的调整,合理布置平面次梁。

  2.构件设计

  在构件设计时,一定要注意材料的选择。钢结构的材料选用,最为主要的一点就是保证承重结构的承载能力,防止在一定条件下出现脆性破坏。通常比较常用的材料有Q235B、Q345等。在具体的构件设计中,需要注意以下几点问题:一、由于Q235这一类的材料为碳素结构钢,等级是B级屈服极限是235N/mm2,为此,在设计,需要考虑到工程的组合截面的强度;二、还要控制钢材的疲劳断裂,通常在经循环荷载作用下,构件深处裂纹扩大,造成脆性破坏,需要以现行的规范为标准,进行截面计算;三、通过强度极限,断面收缩率,伸长率等机械性能指标,采用单向拉伸试验的方法,测定钢材的受力情况。四、在构件设计,还有强度及稳定验算,一般情况下,常规设计可以解决这个问题。

  另外,在进行构件连接时,要保证轴心受拉构件的刚度。而要保证刚度就要保证稳定性,提高钢结构抵抗变形的能力,具体方法就是构件的截面要尽量展开,使其在两个主轴方向具有较大的回转半径。目前,主要使用的结构软件主要功能就是截面验算后的处理功能,但是由于程序技术的不断进步,可以不用再进行验算,方可优化设计,这样,不仅可以减少了工作量,而且提高精度。

  3.节点设计

  在钢结构设计中,最重要最关键的是节点设计,在一些工程中,节点非常复杂,甚至图纸都无法表达清楚,为此,就必须要结合有限元计算对节点做法进行验算复核。如对于连接板的设计,其厚度的控制,主要以在梁腹板的厚度的基础上,再加上4mm,最后通过验算,分析截面的抗剪力。

  另外,由于构造间隙及制造误差会导致连接后连接板有微小转动,进而导致次梁顶标高比设计标高下降一定数值,致使主次梁顶标高不在一个平面上,为了避免这一情况的出现,还需要在节点螺栓尚需承受时,采用双排螺栓所产生的一对力偶引起的弯矩,最终控制旋转中心和制造精度,以此来作出合理的判断。

  此外,在节点设计时,还要要考虑到螺栓的安装、现场焊接等,优化施工吊装的顺序以及施工空间。

  4.图纸编制

  在钢结构设计中,对于;图纸的编制,一定要采用合理的钢结构制作技术,结合工程需求,以施工图为参照标准,进行图纸深化,并且要做好细部设计工作,其中,对于细部设计中,主要要控制好桁架的整体稳定性,具体的控制方法就是在桁架单元滑移前增设前后支撑,通过增加支承点的方式来确定计算简图,但是图纸一定要附有详细的材料表、施工详图以及设计图,从而全面提升高钢结构设计的质量。另外,还要利用PKPM设计软化,规范设计流程,确定钢结构的跨度、柱距、建模,并且要以根据荷载规范加载、计算,最终绘制出施工图。

  三、钢结构设计中注意的几点问题

  首先,在钢结构设计中,一定要控制好强度、平面内、外的稳定性,同时,包括墙檩条、屋檩条、水平支撑、柱间支撑等等,一定要按照设计规范,进行全面的分析和计算,合理控制各项设计参数。

  其次,要把握钢结构设计的重点,在钢结构设计中重点大体可以概括为两点:一是结构的稳定性,包括结构整体稳定,构件整体稳定和局部稳定,主要是支撑的设置和构造的设计;二是连接的做法,主要是焊缝、螺栓的选择和节点构造措施。在实践中,要结合设计经验与具体的要求,提高钢结构体系的规范性和工艺水平。

  第三,设计人员要对相关规范熟练掌握,如钢结构设计规范、高层民用钢结构设计规范、门式刚架轻型钢结构设计规范等等,并且工作中,加强对一些高层钢结构节点构造图集和门刚图集的了解,保证施工设计图的可行性和科学性。

  总结:

  总而言之,要想提高钢结构设计质量,就要按照工程设计规范, 综合考虑所有设计因素,将理论研究与实践结合起来,保证钢结构的强度与稳定性,进而为高层建设质量奠定良好的基础。

  参考文献:

  [1]王俐杰,王艳艳.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].民营科技.2010(06)

  [2]张斌.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].中国新技术新产品.2009(01)

  [3]关广军,汝明.钢结构设计简单步骤和设计思路[J].今日科苑.2009(08)

  论文网投稿须知:《机械研究与应用》杂志是甘肃省科学技术厅主管,甘肃省机械科学研究院主办的科技期刊,曾获甘肃省优秀科技期刊称号,大16开,胶印、双月刊,国内外公开发行的技术性期刊。

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