我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅起步很晚，只是改革開(kāi)放后，從國(guó)外引進(jìn)了一些低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅，才使我們有了學(xué)習(xí)與鑒戒的機(jī)會(huì)。大規(guī)模研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅仍是近二三年才發(fā)展起來(lái)。因?yàn)榫邆淦渌Y(jié)構(gòu)無(wú)法相比的長(zhǎng)處，鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)給住宅工業(yè)和建筑行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)深層次的革命，從設(shè)計(jì)、施工、到一系列新材料的使用都泛起了革命性的變化，因而在國(guó)際范圍內(nèi)代表了未來(lái)的住宅發(fā)展新模式。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國(guó)外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國(guó)芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰(zhàn)后因?yàn)榈貎r(jià)的上漲和人口的迅速增長(zhǎng)，以及對(duì)高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中因?yàn)樽灾卮螅铀嫉慕ㄖ娣e比率越來(lái)越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時(shí)高強(qiáng)度鋼材 應(yīng)運(yùn)而生。
在超高層建筑中采用部門(mén)鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說(shuō)是同步前進(jìn)。
鋼結(jié)構(gòu)不亂設(shè)計(jì)的原則
不亂性是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)凸起題目。在各種類(lèi)型的鋼結(jié)構(gòu)中，都會(huì)碰到不亂題目。對(duì)于這個(gè)題目處理不好，將會(huì)造成不應(yīng)有的損失。
根據(jù)不亂題目在實(shí)際設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)提出了以下三項(xiàng)原則并詳細(xì)闡明了這些原則，以更好地保證鋼結(jié)構(gòu)不亂設(shè)計(jì)中構(gòu)件不會(huì)喪失不亂。
結(jié)構(gòu)整體布置必需考慮整個(gè)體系以及組成部門(mén)的不亂性要求。
目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，如桁架和框架都是如斯。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決，亦即設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。這就是說(shuō)，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面不亂計(jì)算必需和結(jié)構(gòu)布置相一致。就如上述的1988年加拿大一泊車(chē)場(chǎng)的屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1985年土耳其某運(yùn)動(dòng)場(chǎng)看臺(tái)屋蓋塌落，這兩次事故都和沒(méi)有設(shè)置適當(dāng)?shù)奈膿味斐沙銎矫媸Х�(wěn)。
結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致，這對(duì)框架結(jié)構(gòu)的不亂計(jì)算十分重要。
目前任設(shè)計(jì)單層和多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，常常不作框架不亂分折而是代之以框架柱的不亂計(jì)算。在采用這種方法時(shí)，計(jì)算框架柱不亂時(shí)用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，自應(yīng)通過(guò)框架整體不亂分析得出，才能使柱不亂計(jì)算等效于框架不亂計(jì)算。然而，實(shí)際框架多種多樣，而設(shè)計(jì)中為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，需要設(shè)定一些典型前提。
設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的不亂計(jì)算必需相互配合，使二者有一致性。
結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)相符合，一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大家都留意的題目。對(duì)要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度，對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量減少桿件偏心這些都是設(shè)計(jì)者處理構(gòu)造細(xì)部時(shí)常�？紤]到的。但是，當(dāng)涉及不亂機(jī)能時(shí)，構(gòu)造上時(shí)常有不同于強(qiáng)度的要求或特殊考慮。例如，簡(jiǎn)支梁就抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，對(duì)不動(dòng)鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時(shí)答應(yīng)在平面內(nèi)滾動(dòng)。然而在處理梁整體不亂時(shí)上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時(shí)答應(yīng)梁在水平平面內(nèi)滾動(dòng)和梁端截面自由翹曲，以符合不亂分析所采取的邊界前提。
鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)流程
判定結(jié)構(gòu)是否適適用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車(chē)起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車(chē)間、密封性要求高、要求能流動(dòng)或常常裝拆的結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被夸大的是“概念設(shè)計(jì)”，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要，對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未劃定的題目，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思惟，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清楚、定性準(zhǔn)確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。2.3預(yù)估截面
結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對(duì)構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面外形與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據(jù)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(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí)，可回避鋼梁的整體不亂的復(fù)雜計(jì)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(guī)范中局部不亂的構(gòu)造劃定預(yù)估。
柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估。通常50<λ<150，簡(jiǎn)樸選擇值在100四周。根據(jù)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。
結(jié)構(gòu)分析
目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析通常為線(xiàn)彈性分析，前提答應(yīng)時(shí)考慮P-Δ，p-δ。
新近的一些有限元軟件可以部門(mén)考慮幾何非線(xiàn)性及鋼材的彈塑機(jī)能.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了前提。
構(gòu)件設(shè)計(jì)
構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程治理，經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面。構(gòu)件設(shè)計(jì)中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來(lái)驗(yàn)算截面，這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。因?yàn)槌绦蚣夹g(shù)的提高，一些軟件可以將驗(yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)，并自動(dòng)重新分析驗(yàn)算，直至通過(guò)，如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一。它減少了結(jié)構(gòu)師的良多工作量。
節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思索與確定。經(jīng)常泛起的一種情況是，終極設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，這必需避免。按傳力特性不同，節(jié)點(diǎn)分剛接，鉸接和半剛接。
圖紙編制
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。因?yàn)榻赇摻Y(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司介入設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。
設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間
目前，海內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國(guó)外入口，工程總承包由國(guó)外承擔(dān)，制造和安裝則由海內(nèi)廉價(jià)勞動(dòng)力承包，跟著我國(guó)鋼產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用必定會(huì)越來(lái)越廣泛，也必定會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越深遠(yuǎn)的影響。
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