對建筑鋼結構設計及安裝的探討

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摘要：隨著社會的發(fā)展與進步，重視對建筑鋼結構設計及安裝的分析具有重要的意義。本文主要對建筑鋼結構設計及安裝工作進行探討。 

關鍵詞建筑 鋼結構 設計 安裝 分析  引言  目前，建筑鋼結構的實際設計中。結構分析常常是線彈性分析，在條件允許的情況下，通?？梢钥紤]新近的有限元軟件和幾何非線性和鋼材的碳素性能，它為建筑結構進行更準確的分析提供了條件。結構分析設計說明了不是所有的結構分析都需要用到軟件，典型的結構可以通過調查力學手冊等工具書分析內力和變形原理，簡單的結構可以通過手算的方式，復雜的結構則可以運用建筑模型的運行程序進行消息的分析。  1、鋼結構設計分析  1．1構件設計構件的設計首先是材料的選擇，比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似1 6mn)。通常主要結構使用單一鋼種以便于工程管理，經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇q345；穩(wěn)定控制時，宜使用q235，構件設計中，現行規(guī)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。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一。它減少了設計師的很多工作量。  1．2節(jié)點設計連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一，在結構分析前，就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定，常常出現的一種情況是，最終設計的節(jié)點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。連接的不同對結構影響甚大，比如，有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題，但會產生較大轉動，不符合結構分析中的假定。  1．3具體設計主要包括以下內容：  1．3．1焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)定，應嚴格遵守，焊條的選用應和被連接金屬材質適應。e43對應q235，e50對應q345，q235與q345連接時，應該選擇低強度的e43，而不是e50。焊接設計中不得任意加大焊縫，焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近，其他詳細內容可查規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定。  1．3．2栓接：鉚接形式，在建筑工程中，現已很少采用，通常螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用，高強螺栓，使用日益廣泛，常用8.8s和1 0．9s兩個強度等級，根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同，高強螺栓最小規(guī)格m12，常用m16～m30，超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設計中應慎重使用。自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構間的連接。  1．3．3連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm，然后驗算凈截面抗剪等。  1．3．4梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪，承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。  1．3．5節(jié)點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者常犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。  1．3．6節(jié)點設計還應考慮制造廠的工藝水平，比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。  1．4圖紙編制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。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。  1．4．1設計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據，深度及內容應完整但不冗余，在設計圖中，對于設計依據、荷載資料(包括地震作用)、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求(包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等)、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節(jié)點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。  1．4．2施工詳圖又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表，設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。  2、鋼結構安裝  2．1鋼柱的安裝  鋼柱是一種主要的豎向構件，決定了建筑的層高和總高度，因此，鋼柱制造過程中必須要嚴格執(zhí)行現行規(guī)范的驗收標準。100米高的鋼柱通常分為8—12節(jié)構件，在翻樣下料的制作過程中必須要考慮構件間焊縫的收縮和變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形。鋼柱的標高控制一般采取兩種方式：其一，按照相對標高制作和安裝。長度誤差不應超過3毫米，不用考慮構件間焊縫的收縮和變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形，只要建筑物的總高度達到各節(jié)鋼柱制作所允許的偏差綜合和鋼柱壓縮變形的總和即算合格。這種控制一般適用于12層以下的建筑，對于層高的控制不用十分嚴格的建筑物。其二，按照設計標高制作與安裝。主要適用于12層以上的建筑物，對于精度的要求較高，每一節(jié)鋼柱的累積尺寸總和應該符合建筑設計所要求的總尺寸。鋼柱之間由于接頭而產生的收縮變形以及由于豎向荷載而引起的壓縮變形應該加入到鋼柱的加工長度中。  2．2框架梁的制作和安裝。  高層和超高層的框架梁通常采用h型鋼，鋼柱與框架梁適宜采用剛性連接，在鋼柱內部、框架梁的上下翼緣處設置橫向加勁肋。在工廠制作框架梁時，為了確保鋼柱與構架梁連接處的節(jié)點域具有良好的連接可靠性和延性，保證層高的精準性，框架梁所在的位置應設置懸臂梁，也叫做短牛腿。采用高強螺栓群連接時。對于孔位的精度要求十分嚴格。目前，一般采用多軸數控鉆孔和模板制孔兩種方法制孔，前者精度高。后者精度低，應優(yōu)先考慮采用前者。如果采用模板制孔，為了確保高強螺栓的組裝孔以及工地安裝孔的精度要求時，首先應先保證模板的精度。如果孔位局部發(fā)生偏差，嚴禁使用氣割擴孔，而應該采用鉸刀擴孔。  3、結束語  鋼結構建筑在國外已有100多年的歷史，鋼筋混凝土結構在超建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，在建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。  參考文獻  【l】李春顏；蘆英?。摻Y構的優(yōu)點及建筑鋼結構的設計【j】．民營科技，2010(02)．  【2】吳洋．淺談建筑鋼結構的設計與安裝工藝【j】．黑龍江科技信忠，2010(03)．  【3】馬嗚遠：丁雪剛．建筑銅結構設計與安裝工藝初探【j】．民營科技，2009(10)．  【4】王俐杰：王艷艷．論高層建筑鋼結構的設計步驟及思路【j】．民營科  技．2010(06)．  【5】王向晨．關于建筑鋼結構設計安裝的幾點思考田．黑龍江科技信患，2010(03)．