钢结构设计时需注意的问题及事项

    摘要：设计者在钢结构设计时应先了解钢结构的特点、适用范围及结构的选型等。以便设
计者能更好的利用钢结构的特点并结合现行设计规范的要求，更好的完成设计任务。

 

　　关键词：钢结构、选型、截面估算、设计软件计算结果判断。

 

　　一、钢结构的特点及适用范围

 

　　

 钢结构具有轻质高强、塑性和韧性好、制作简便、施工周期短、耐热性较好，耐火性差、

耐腐蚀性差、低温冷脆倾向等特点因此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。如：大跨度
厂房、栈桥和临时建筑等。

 

　　二、

 结构选型与结构布置 

　　

 在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是"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。

 

　　

 钢结构通常有门架、框架、平面桁架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 

　　

 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑.一般的说要刚度均匀.力

学模型清晰

.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础. 柱

间抗侧支撑的分布应均匀

.其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线. 否则应考虑结构的扭转.

 结构的抗侧应有多道防线. 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受 1/4 的总水平力. 
　　三、

 预估截面 

　　

 结构布置结束后，需对构件截面作初步估算和计算。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。

 

　　

 柱截面按长细比可按规范要求进行预估. 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. 

　　

 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。

 

　　四、

 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. 

　　五、

 工程判定 

　　

 要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做"工程判定"。比如，评估各向周期、总剪

力、变形特征等。根据

"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果.