建筑钢结构设计技术

　  

 

【摘要】钢结构设计简单步骤和设计思路

 

　　【关键词】钢结构；设计；步骤

 

　　
　　钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、

 

密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
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结构选型与结构布置

　　在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是\"概念设计\",它在结构选型与布置阶段
尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与
分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局

 

的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构
思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶
段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 

 

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预估截面

　　结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸

 

的假定。
　　钢梁可选择槽钢、轧制或焊接 H 型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常
在跨度的 1/20~1/50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按 l/b 限值确定时，可回

 

避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。 确定了截面高度和翼缘宽度后，其

 

板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
　　柱截面按长细比预估. 通常 50<λ<150, 简单选择值在 100 附近。根据轴心受压、双向受
弯或单向受弯的不同,可选择钢管或 H 型钢截面等. 

 

　　初学者需注意，对应不同的结构，规范中对截面的构造要求有很大的不同。 如钢结
构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题。在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区

 

别。
　　除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力

 

情况，合理的选择安全经济美观的截面。
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钢结构分析

　　目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑 P-Δ,p-δ. 
　　新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分
析结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件: 
　　典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形. 
　　简单结构通过手算进行分析. 
　　复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析. 
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构件设计

　　构件的设计首先是材料的选择. 比较常用的是 Q235(类似 A3)和 Q345(类似 16Mn). 通
常主结构使用单一钢种以便于工程管理. 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面. 
当强度起控制作用时,可选择 Q345; 稳定控制时,宜使用 Q235. 
　　构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面.这和结构内力计算的弹性方
法并不匹配. 
　　当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以
将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算，直至通