淺談高層鋼結構的設計流程
2020-05-18 09:15 高層鋼結構 華邦建設
高層鋼結構是一種在結構方面有著很大難度的結構，其復雜的設計流程常常使設計師十分為難，這樣難免會出現漏項或錯項的現象，導致高層鋼結構的結構出現漏洞或瑕疵，造成鋼結構建筑安全問題的發生，所以本文將說明高層鋼結構的設計流程。
高層鋼結構的設計流程首要步驟就是判斷鋼結構建筑是否適用于這種建筑類型。由于鋼結構建筑常常用于層數高、跨度大、形態復雜、室內設備振動大、噪音強、建筑使用環境惡劣、可以活動以及拆卸的結構。所以設計師要根據這些條件進行判斷，如果建筑條件不適宜，就要選用其他結構類型了。
接下來的步驟就是鋼結構的結構類型與布置方式。設計鋼結構建筑，需要根據整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。這樣終得出的設計方案可以便于計算、設計理念清楚、并且可以簡化計算步驟，避免重復計算。
完成了建筑的整體結構設計，就要開始對細部構件作估算，對于構件的截面與尺寸進行計算。鋼梁的選擇有槽鋼、H型鋼等幾種選擇類型，根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。柱截面按長細比預估。通常50<λ<150，簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同，可選擇鋼管或H型鋼截面等。
接下就是對于全部結構的分析了，通常采用的分析手法為彈性分析，條件允許時考慮P-Δ，p-δ。對于一些新興構件的數據可以包含幾何非線性及鋼材的彈塑性能，這為更精確的分析結構提供了條件。
在完成對于結構的分析之后，就可以對于構件的參數進行設計了，其中主要是構件材料的選擇，通常主構件的材料都是統一的以便以現場施工管理，也可以根據經濟來考慮不同的材料所組成的截面，構件設計中，現在規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。
接下來的步驟時節點設計。鋼結構建筑的結構強度往往是強節點弱構件，所以節點的設計往往是重要的一部分，在做結構設計之前，設計師就應該對節點的材料和形式有著充分的考慮，而且要避免終設計出的節點要與設計模型相符合。
后就是圖紙的編繪了，鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。但是由于鋼結構工程師現如今還十分稀少，所以很多鋼結構公司也會進行設計。
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