亚洲成色777777女色窝,777亚洲妇女,色吧亚洲日本,亚洲少妇视频

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

時(shí)間:2023-03-22 17:34:22

導(dǎo)語(yǔ):在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

第1篇

采用芬蘭Tekla公司開(kāi)發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件TeklaStructures13.1進(jìn)行三維建模,在三維環(huán)境下的細(xì)部設(shè)計(jì),如螺栓配比、焊縫等級(jí)、施工間隙等設(shè)計(jì)能確保建造和安裝階段的無(wú)差錯(cuò)協(xié)作。所有圖紙和報(bào)表都可以通過(guò)三維模型自動(dòng)生成,比起傳統(tǒng)的CAD制圖,Tekla實(shí)現(xiàn)了高效率、零差錯(cuò)的目標(biāo)。在人員配備方面,充分考慮到項(xiàng)目難度及工期要求,安排總負(fù)責(zé)1人,建模3人,出圖4人,審圖2人??傌?fù)責(zé)和審圖人員都是具備10年專(zhuān)業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師,建模人員也具備5年以上Tekla建模的工作經(jīng)歷。高素質(zhì)的團(tuán)隊(duì)是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提條件。

2深化設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法

2.1空間坐標(biāo)及平面定位

由于本工程“扭轉(zhuǎn)上升并內(nèi)斂”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),塔樓框架鋼柱每一層坐標(biāo)都在變化,結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)坐標(biāo)的定位是關(guān)鍵,根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)在CAD中放樣再局部修正并導(dǎo)入Tekla軟件中。在雨篷和裙房深化中,建筑外形呈空間扭曲造型,結(jié)構(gòu)定位相當(dāng)困難,只能根據(jù)建筑三維模型及幕墻預(yù)留空間找結(jié)構(gòu)坐標(biāo),再進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置及優(yōu)化,并提交設(shè)計(jì)院審核。

2.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1)柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)考慮到現(xiàn)場(chǎng)安裝方便,增加橫向固定鋼板將14件直徑為30mm的錨栓固定,同時(shí)也起到加強(qiáng)錨栓和混凝土結(jié)合力的作用,使整體受力更加可靠。2)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁柱連接采用強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件設(shè)計(jì),環(huán)向牛腿板使整體強(qiáng)度更加可靠,與鋼柱和鋼梁全熔透焊接能有效傳遞彎矩、防止局部變形。梁與牛腿腹板高強(qiáng)螺栓連接按照抗剪等強(qiáng)配置,若螺栓過(guò)多無(wú)法排布可適當(dāng)折減保證抗剪承載力≥600kN(設(shè)計(jì)值)。3)鋼梁與混凝土剪力墻連接實(shí)際施工過(guò)程中混凝土澆筑及鋼結(jié)構(gòu)安裝累積誤差可能在10~20mm或更大。在鋼梁與剪力墻連接時(shí)深化設(shè)計(jì)要充分考慮,一方面將鋼梁端與剪力墻間隙設(shè)計(jì)到20mm,另一方面連接板在加工時(shí)再留20mm余量,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況切割,此方法可避免擴(kuò)孔,保證高強(qiáng)螺栓有效傳力。4)屈曲支撐節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)屈曲支撐節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)點(diǎn)承載力應(yīng)大于屈曲支撐的極限承載力,以保證強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的要求。屈曲約束支撐與框架結(jié)構(gòu)鉸接,因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)減小轉(zhuǎn)動(dòng)剛度,盡量減少二次彎矩。根據(jù)建筑外觀的要求,節(jié)點(diǎn)采用銷(xiāo)軸連接方式。5)橢圓Y形柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)橢圓Y形柱作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件,必須提供更直接、更有效的傳力方式。深化時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)做了一些優(yōu)化:將變截面管的上端尺寸增大,這樣分叉的兩圓管柱間就有足夠的間隙,并取消原設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)焊縫,將現(xiàn)場(chǎng)焊縫移至上一層樓面以上。優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)可以避免焊縫集中、方便混凝土澆筑、傳力簡(jiǎn)潔、加工制作簡(jiǎn)單。

2.3參數(shù)化節(jié)點(diǎn)建模

對(duì)于高層鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),一般標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置和荷載相對(duì)變化不會(huì)太大,再加上結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性等原因,在同一層不同位置或不同層同一位置構(gòu)件截面及連接形式會(huì)相似甚至相同,可直接利用Tekla自帶節(jié)點(diǎn)庫(kù),這會(huì)給建模工作帶來(lái)很多方便。寧波中銀大廈從下到上旋轉(zhuǎn)內(nèi)收,和以往高層有很大不同,特別是在梁柱連接上沒(méi)有一個(gè)完全相同的節(jié)點(diǎn)。塔樓中間為混凝土核心筒,由一圈鋼管混凝土柱和環(huán)向梁組成,徑向梁一端連接鋼柱,另一端與核心筒連接。節(jié)點(diǎn)主要有徑向梁、環(huán)梁與鋼柱的剛接節(jié)點(diǎn)、徑向梁與核心筒埋件的鉸接節(jié)點(diǎn)、主次梁鉸接節(jié)點(diǎn)、主梁開(kāi)孔節(jié)點(diǎn)。雖然節(jié)點(diǎn)類(lèi)型不多,但是截面種類(lèi)繁多,若每個(gè)節(jié)點(diǎn)一一放樣則工作量較大。對(duì)于鋼柱現(xiàn)場(chǎng)拼接節(jié)點(diǎn)、主梁開(kāi)孔節(jié)點(diǎn)、鋼梁吊耳碼板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)可以做成自定義節(jié)點(diǎn)。對(duì)于主次梁鉸接、鋼管柱與鋼梁剛接等節(jié)點(diǎn)形式類(lèi)似,只是具體節(jié)點(diǎn)板厚、螺栓數(shù)量不同,因此節(jié)點(diǎn)可以做成帶參數(shù)的自定義節(jié)點(diǎn)。例如鋼管柱與鋼梁剛接節(jié)點(diǎn),可以按照節(jié)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果把每種截面對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)板厚度與螺栓大小、間距、數(shù)量、等級(jí)等信息做成文件或表格,再利用自定義節(jié)點(diǎn)中的函數(shù)把節(jié)點(diǎn)需要的信息從文件讀取進(jìn)去,從而生成正確的節(jié)點(diǎn)。也可以把節(jié)點(diǎn)計(jì)算的過(guò)程寫(xiě)成文件,通過(guò)自定義節(jié)點(diǎn)提供的原始數(shù)據(jù)直接算出結(jié)果返回給節(jié)點(diǎn)。這樣大大節(jié)約了節(jié)點(diǎn)建模時(shí)間,且能保證準(zhǔn)確率。

2.4圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)圖紙包括設(shè)計(jì)說(shuō)明、布置圖、構(gòu)件圖、零件圖及各類(lèi)清單。鋼柱及鋼梁構(gòu)件圖表達(dá)的內(nèi)容較多,包括每個(gè)零件裝配定位信息、焊縫形式及等級(jí)、零件尺寸、零件材料表等,每一項(xiàng)內(nèi)容都需要技術(shù)人員精心、細(xì)心地編制,都需要有豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ),技術(shù)人員設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙必須滿(mǎn)足工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要,確保圖紙的準(zhǔn)確性、完整性、適用性、可行性。

2.5材料排版

利用Tekla自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行材料排版,為材料采購(gòu)和工廠數(shù)控下料提供了有力的技術(shù)支持,有效控制了材料損耗。

2.6數(shù)字化信息技術(shù)

在進(jìn)行三維建模同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)焊縫、工廠焊縫建入模型中,每一條焊縫有一個(gè)獨(dú)立的編號(hào),可直接生成焊接地圖及焊縫報(bào)表,Tekla提供先進(jìn)的數(shù)字化制造平臺(tái)為高效率工廠制作提供了技術(shù)支持,同時(shí)為焊接質(zhì)量控制和檢測(cè)提供了簡(jiǎn)單直觀的數(shù)據(jù)資料。

3結(jié)語(yǔ)

第2篇

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);穩(wěn)定

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)由于其高強(qiáng)度和良好的抗震性在建筑中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,鋼結(jié)構(gòu)不僅能夠節(jié)省空間,而且還能降低工程成本,但是穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)突出問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定問(wèn)題是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以待解決的主要問(wèn)題,一旦出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故,不但對(duì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失,而且會(huì)造成人員的傷亡,是目前亟待解決的首要問(wèn)題。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

根據(jù)穩(wěn)定問(wèn)題在實(shí)際設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)提出了以下三項(xiàng)原則并具體闡明了這些原則,以更好地保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)中構(gòu)件不會(huì)喪失穩(wěn)定。

(1)結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求

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此。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)件的出平面穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。

(2)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

目前設(shè)計(jì)單層和多層框架結(jié)構(gòu)時(shí),經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分折而是代之以框架柱的穩(wěn)定計(jì)算。在采用這種方法時(shí),計(jì)算框架柱穩(wěn)定時(shí)用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),自應(yīng)通過(guò)框架整體穩(wěn)定分析得出,才能使柱穩(wěn)定計(jì)算等效于框架穩(wěn)定計(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)定一些典型條件。在實(shí)際工程中,框架計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖不一致的情況還可舉出以下兩種,即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這種情況若按規(guī)范的系數(shù)計(jì)算,都會(huì)導(dǎo)致不安全的后果。所以所用的計(jì)算方法與前提假設(shè)和具體計(jì)算對(duì)象應(yīng)該相一致。

(3)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算必須相互配合,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)中大家都注意的問(wèn)題。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)經(jīng)??紤]到的。但是,當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時(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)允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而在處理梁整體穩(wěn)定時(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)允許梁在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和梁端截面自由翹曲,以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。

3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

(1)失穩(wěn)和整體剛度: 現(xiàn)行規(guī)范通用的軸心壓桿的穩(wěn)定計(jì)算法是臨界壓力求解法和折減系數(shù)法。

(2)穩(wěn)定性整體分析:桿件能否保持穩(wěn)定牽涉到結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。穩(wěn)定分析必須從整體著眼。

(3)穩(wěn)定計(jì)算的其它特點(diǎn):在彈性穩(wěn)定計(jì)算中,除了需要考慮結(jié)構(gòu)的整體性外,還有一些其他特點(diǎn)需要引起重視。首先要做的就是二階分析,這種分析對(duì)柔性構(gòu)件尤為重要,這是因?yàn)槿嵝詷?gòu)件的大變形量對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生了不能忽視的影響;其次,普遍用于應(yīng)力問(wèn)題的迭加原理,在彈性穩(wěn)定計(jì)算中不能應(yīng)用。這是因?yàn)榈釉淼膽?yīng)用應(yīng)以滿(mǎn)足材料變形服從虎克定律,應(yīng)力和應(yīng)變成正比,結(jié)構(gòu)的變形很小等兩個(gè)條件為前提。

而彈性穩(wěn)定計(jì)算一般均不能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)變形很小的條件,非彈性穩(wěn)定計(jì)算則兩個(gè)前提都不符合。

了解了在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該明確的一些基本概念,有助于我們?cè)谠O(shè)計(jì)中更好地處理穩(wěn)定方面的問(wèn)題,隨著新型鋼結(jié)構(gòu)體系的不斷發(fā)展,我們對(duì)穩(wěn)定問(wèn)題的研究要求也必須不斷地提高,之所以在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問(wèn)題,另一個(gè)重要原因就是我們對(duì)新型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定知之甚少,這也是目前鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究中存在的問(wèn)題。

4 鋼結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)

(1)柱

鋼結(jié)構(gòu)住宅一般為大開(kāi)間,框架柱在兩個(gè)方向都承受較大的彎矩,同時(shí)應(yīng)該考慮強(qiáng)柱弱梁的 要求。而目前廣泛使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面,強(qiáng)弱軸慣性矩之比3~10,勢(shì)必造成材料浪費(fèi)。因 此對(duì)于軸壓比較大,雙向彎矩接近,梁截面較高的框架柱采用雙軸等強(qiáng)的鋼管柱或方鋼管混凝土柱是適宜的。對(duì)于方鋼管混凝土柱,不僅截面受力合理,同時(shí)可以提高框架的側(cè)向剛度,防火性能好,而且結(jié) 構(gòu)破壞時(shí)柱體不會(huì)迅速屈曲破壞。因此,盡管平面受力結(jié)構(gòu)中,選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的但總體上,箱形鋼管柱尤其是方鋼管混凝土柱應(yīng)得到廣泛應(yīng)用。方鋼管混凝土柱將是鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展 的 主要方向,但由于缺乏相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程,目前在住宅中應(yīng)用還很少。尤其鋼管砼梁、柱的連接較為復(fù)雜,不利于工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)施工,應(yīng)加大力度開(kāi)發(fā)研究。

(2)樓蓋

在多層輕鋼房屋中,樓蓋結(jié)構(gòu)的選擇至關(guān)重要,它除了將豎向荷載直接分配給墻柱外,更主要的作用是 保證與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)調(diào)作用;另外從抗震角度來(lái)看,還應(yīng)采用相應(yīng)的技術(shù)和構(gòu)造措施減輕樓板自重。常用的樓蓋結(jié)構(gòu)有:壓型鋼板-現(xiàn)澆混凝土組合樓板,現(xiàn)澆鋼筋混凝土板以及鋼-混凝土疊合板, 而以第一種最為常用。目前,在多層輕鋼房屋整體分析時(shí),還普遍不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用,即使設(shè)置抗剪鍵,也偏保守地假設(shè)鋼結(jié)構(gòu)承受全部荷載,這樣不僅增加材料用量和結(jié)構(gòu)自重,反而會(huì)造成強(qiáng) 梁弱柱的不利情況。有一6層算例,考慮樓蓋組合作用對(duì)梁剛度以及結(jié)構(gòu)整體剛度的影響。 算例表明,考慮組合作用后主梁的剛度大大增加,使得梁的撓度和地震作用下柱頂?shù)膫?cè)移大為減少,此考慮組合作用應(yīng)予關(guān)注。為使樓層高度減到最小,提供更大的空間,組合扁梁樓蓋也成為一種趨勢(shì)。

(3)支撐體系

支撐分軸交支撐和近年發(fā)展起來(lái)的偏交支撐兩種,前者耐震能力較差,后者在強(qiáng)震作用下具有良好的吸能 耗能性能,而且為門(mén)窗洞的布置提供了有利條件,目前國(guó)內(nèi)用的還很少,建議在高烈度區(qū)首選偏交支撐。常用的EBF偏交支撐形式此所示。剪切型耗能梁段,加勁肋按以下公式設(shè)計(jì):a=29tw-d/5,(γp=±0.09rad)(1)a=38tw-d/5,(γp=±0.06rad)(2)a=56tw-d/5,(γp=±0.03rad)(3)式中,a―加勁肋間距,d―梁高,tw―腹板厚度,γp―塑性轉(zhuǎn)角;彎曲型耗能梁段還需在 梁段端點(diǎn)外1.5bf處加設(shè)加勁肋。

(4)節(jié)點(diǎn)抗震計(jì)

框架梁柱節(jié)點(diǎn)一般采用兩種連接方法,根據(jù)“常用設(shè)計(jì)法”,即翼緣連接承受全部彎矩,梁腹板只承受全部剪力的假定進(jìn)行設(shè)計(jì)。震害表明,這種設(shè)計(jì)不能有效滿(mǎn)足"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件"的抗震要求,在高烈度區(qū)隱患很大。改進(jìn)框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),在梁端上下翼緣加焊楔形蓋板或者將梁端上下翼緣局部加寬蓋板面積或加大的翼緣截面面積主要由大震下的驗(yàn)算公式確定:式中:為基于極限強(qiáng)度最小值的節(jié)點(diǎn)連接最大受彎承載力,全部由局部加大后的翼緣連接承擔(dān);為梁件的全塑性受彎承載力;為基于極限強(qiáng)度最小值的節(jié)點(diǎn)連接最大受剪承載力,僅由腹板的連接承擔(dān);為梁的凈跨;為梁在重力荷載代表值作用下按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題區(qū)別于強(qiáng)度問(wèn)題。本文提出了剛結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的設(shè)計(jì),隨著新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),設(shè)計(jì)人員對(duì)其性能認(rèn)識(shí)的不足,從而導(dǎo)致構(gòu)件的失穩(wěn),只有深入了解,與時(shí)俱進(jìn),才會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論設(shè)計(jì)不斷地完善。

第3篇

關(guān)鍵詞波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1引言

隨著體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的日趨成熟和新型建筑材料的發(fā)展,許多國(guó)家的工程師都在對(duì)大跨徑橋梁的主梁輕型化問(wèn)題進(jìn)行研究。在上世紀(jì)八十年代,法國(guó)首先設(shè)計(jì)并建造了以波形鋼腹板代替箱梁的混凝土腹板的新型組合結(jié)構(gòu)橋梁-Cognac橋,其后又相繼建造了Maupre高架橋、Asterix橋和Dole等數(shù)座波形鋼腹板的組合結(jié)構(gòu)橋梁,該形式箱梁的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。自上世紀(jì)九十年代起,日本也對(duì)該類(lèi)形式的橋梁進(jìn)行了研究,在參考法國(guó)同類(lèi)橋梁的基礎(chǔ)上,先后修建了新開(kāi)橋、本谷橋、松木七號(hào)橋等一系列橋梁,其中有連續(xù)梁橋,也有連續(xù)剛構(gòu)橋,拓寬了其使用范圍,發(fā)展了設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。

波形鋼板即折疊的鋼板,具有較高的剪切屈曲強(qiáng)度,用它作為混凝土箱梁的腹板,不但充分滿(mǎn)足了腹板的力學(xué)性能要求,而且大幅度減輕了主梁自重,縮減了包括基礎(chǔ)在內(nèi)的下部結(jié)構(gòu)所承受的上部恒載,還省去了施工時(shí)在腹板中布置鋼筋、設(shè)置模板等繁雜的工作。此外,波形鋼板縱向伸縮自由的特點(diǎn)使得其幾乎不抵抗軸向力,能更有效地對(duì)混凝土橋面板施加預(yù)應(yīng)力,提高了預(yù)應(yīng)力效率。這種組合結(jié)構(gòu)能減少工程量、縮短工期、降低成本,在施工性能和經(jīng)濟(jì)性能方面都具有很大的吸引力。

2設(shè)計(jì)方法

當(dāng)橋梁上部采用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁的結(jié)構(gòu)形式時(shí),和普通的鋼筋混凝土箱梁橋一樣,其設(shè)計(jì)需要針對(duì)施工和使用階段的不同要求。施工階段的計(jì)算要結(jié)合具體的施工形式,比如,連續(xù)梁橋可以采用懸臂施工、頂推法施工或其它的方法,主要的計(jì)算荷載有自重、預(yù)應(yīng)力、混凝土不同齡期的收縮徐變、施工荷載等。使用階段則要考慮汽車(chē)荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載等。箱梁內(nèi)通常同時(shí)設(shè)置體內(nèi)和體外預(yù)應(yīng)力,由混凝土頂板和底板內(nèi)的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力抵抗施工荷載和恒載,箱內(nèi)的體外預(yù)應(yīng)力用來(lái)抵抗活載。這樣考慮的原因之一,是為了滿(mǎn)足更換體外預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)結(jié)構(gòu)的受力要求。

2.1縱向抗彎計(jì)算

波形鋼腹板在軸向力的作用下,軸向變形很大,表現(xiàn)出來(lái)的等效彈性模量很小。波形鋼板在縱向的等效彈性模量和板厚、波紋形狀有關(guān),可由下式計(jì)算

Ex=αE(t/h)2(1)

式中,Ex為等效軸向彈性模量;E為鋼材的彈性模量;t為鋼板厚度;α為波紋的形狀系數(shù)。根據(jù)此式,日本新開(kāi)橋Ex=E/617。已進(jìn)行的模型實(shí)驗(yàn)和有限元計(jì)算的結(jié)果,進(jìn)一步證實(shí)波形鋼腹板在受彎時(shí)縱向正應(yīng)力、正應(yīng)變很小,可以忽略,即在進(jìn)行截面抗彎設(shè)計(jì)時(shí),只考慮混凝土頂板和底板的作用,并近似的認(rèn)為混凝土頂板和底板內(nèi)的縱向正應(yīng)變符合線性分布規(guī)律,仍然按照平截面假定計(jì)算應(yīng)力、布置預(yù)應(yīng)力鋼束。

2.2抗扭計(jì)算

箱梁在偏心荷載作用下,截面將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在混凝土腹板箱梁中,扭轉(zhuǎn)的影響并不大,但在波形鋼腹板箱梁中,由于腹板的彎曲剛度和混凝土頂板、底板相比小得多,這對(duì)截面扭轉(zhuǎn)變形的影響顯著增大,會(huì)在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)翹曲應(yīng)力。到目前為止,關(guān)于波形鋼腹板箱梁扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算還沒(méi)有明確的結(jié)論。通過(guò)對(duì)建成的該類(lèi)橋梁的技術(shù)總結(jié)和研究,日本工程師上平等人提出了一種計(jì)算其抗扭剛度的方法(2)式中,Jt為抗扭剛度;Am為箱梁的橫截面面積;b1為箱體的寬度;h1為波形鋼腹板的高度;ns為鋼材和混凝土剪切模量的比值;t為構(gòu)件的厚度;α為修正系數(shù)(3)實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中,鑒于截面扭轉(zhuǎn)剛度和橫隔板布置有密切關(guān)系,在不過(guò)于增加主梁自重的前提下,適當(dāng)增加橫隔板數(shù)量并調(diào)整間距可以有效的保證箱梁抗扭剛度。

2.3波形鋼腹板的應(yīng)力計(jì)算

波形鋼腹板主要承受剪應(yīng)力。在設(shè)計(jì)中可以偏保守地假定結(jié)構(gòu)所有的剪應(yīng)力都由波形鋼腹板承受,忽略混凝土頂板和底板對(duì)剪應(yīng)力的抵抗作用,從而計(jì)算出波形鋼腹板所需的最小厚度。

波形鋼腹板不僅承受上述剪應(yīng)力,同時(shí)也承受橫向彎曲所引起的彎曲應(yīng)力,因此必須對(duì)波形鋼腹板的合成應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算,公式為(4)式中,σb為拉應(yīng)力;σa為抗拉強(qiáng)度;τb為剪應(yīng)力;τa抗剪強(qiáng)度;γ為安全系數(shù),建議取值為1.2。

2.4波形鋼腹板的屈曲穩(wěn)定性計(jì)算

波形鋼腹板的屈曲破壞主要有三種模式(如圖2所示)。

(1)局部屈曲模式

波形鋼腹板的某一個(gè)波段部分出現(xiàn)屈曲破壞的現(xiàn)象。局部屈曲強(qiáng)度的計(jì)算可按下式

(5)

式中,τcr?熏L為局部屈曲強(qiáng)度;E為鋼材的彈性模量;ν為鋼材的泊松比;b為腹板的高度;a為波段長(zhǎng);K為屈曲系數(shù),有

(6)

(2)整體屈曲模式

波形鋼腹板整體出現(xiàn)屈曲破壞的現(xiàn)象。整體屈曲強(qiáng)度的計(jì)算可按照下式

(7)

式中,τcr?熏G為整體屈曲強(qiáng)度;β為波形鋼腹板兩端的固定度系數(shù);E為鋼材的彈性模量;Iy為y軸的慣性矩;Ix為x軸的慣性矩,t為鋼板的厚度;b為腹板的高度。

(3)合成屈曲模式

波形鋼腹板同時(shí)出現(xiàn)局部屈曲破壞和整體屈曲破壞的現(xiàn)象,是處于局部屈曲和整體屈曲中間的屈曲模式。合成屈曲強(qiáng)度由下式計(jì)算

(8)式中,τcr為合成屈曲強(qiáng)度;τcr?熏L為局部屈曲強(qiáng)度;τcr?熏G為整體屈曲強(qiáng)度。

2.5波形鋼腹板和混凝土頂板、底板的連接

模型實(shí)驗(yàn)表明,在加載后期,除了底板橫向開(kāi)裂外,波形鋼腹板與底板交界處沿縱向開(kāi)裂,隨著裂縫的發(fā)展,結(jié)構(gòu)剛度迅速降低,最終導(dǎo)致破壞,破壞特征為腹板和底板的連接部碎裂(如圖3所示)。波形鋼腹板和混凝土頂板、底板的連接直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的承載力,是設(shè)計(jì)此類(lèi)橋梁中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

對(duì)于連接部的設(shè)計(jì),通常的做法是在波形鋼腹板的上下端焊接鋼制翼緣板,翼緣板上焊接剪力釘,使之與混凝土板結(jié)合在一起(圖4-a)。還可以采用在鋼腹板上鉆孔,穿過(guò)鋼筋,再在鋼板的上下端部焊接縱向約束鋼筋后埋入混凝土板的做法(圖4-b)。在此基礎(chǔ)上,還可衍生出其它的連接方法。

3工程實(shí)例

自1993年起,日本從法國(guó)引進(jìn)了波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)的技術(shù),目前,日本大力鼓勵(lì)設(shè)計(jì)人員在主要高速公路中采用這種結(jié)構(gòu)形式。

正在建設(shè)中的中野高架橋是日本關(guān)西地區(qū)阪神高速公路段的一部分,為采用波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁的四跨連續(xù)梁橋。全橋的立面布置見(jiàn)圖5。主梁為單箱單室的變高度箱梁,同時(shí)設(shè)置了體外和體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系。支點(diǎn)梁高4.0~4.6m,跨中梁高2.0~2.2m,梁高按照二次拋物線變化。波形鋼腹板采用抗拉強(qiáng)度490MPa、抗剪強(qiáng)度205MPa的耐腐蝕鋼板,波長(zhǎng)1.2m,波高200mm,鋼板厚度9~19mm。為了提高主梁的橫向抗變形能力,除在支點(diǎn)和體外預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)向處設(shè)置橫隔板,還在縱向的不同位置加設(shè)了橫隔板。主梁截面和波形鋼腹板的一般構(gòu)造見(jiàn)圖6。

該橋的上部結(jié)構(gòu)采用懸臂澆筑法施工,墩頂?shù)?號(hào)節(jié)段長(zhǎng)12m,在墩架上現(xiàn)澆。其余節(jié)段分別長(zhǎng)3.6m和4.8m,均在掛籃上懸臂澆筑混凝土及拼裝鋼腹板。

4結(jié)語(yǔ)

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)和建造在國(guó)內(nèi)起步比較晚,尤其是本文介紹的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋在國(guó)內(nèi)尚無(wú)實(shí)橋。與此同時(shí),法國(guó)、德國(guó),尤其是日本相繼建設(shè)了數(shù)座此種類(lèi)型的橋梁,設(shè)計(jì)和施工技術(shù)日益成熟。波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁,特別適合于中、大跨徑的連續(xù)梁橋。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)這種結(jié)構(gòu)的研究分析工作的開(kāi)展,波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋?qū)?huì)在我國(guó)的橋梁建設(shè)中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

〔1〕劉嵐,崔鐵萬(wàn)編譯.本谷橋的設(shè)計(jì)與施工.國(guó)外橋梁,1999(3):18-25

〔2〕劉磊,錢(qián)冬生.波形鋼腹板的受力行為.鐵道學(xué)報(bào),2000(增):53-56

〔3〕近藤昌泰?熏等.波形鋼腹板PC箱梁新開(kāi)橋設(shè)計(jì)與施工.橋梁與基礎(chǔ)(日),1994(9):13-20

第4篇

【關(guān)鍵詞】建筑企業(yè);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題

1 前言

經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展,尤其是我國(guó)建筑企業(yè)的發(fā)展,取得了良好成果。建筑物不僅數(shù)量多,而且建筑的結(jié)構(gòu)也多種多樣,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講,是一個(gè)既系統(tǒng)又全面的工作,需要建筑企業(yè)的設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格、認(rèn)真按照要求去設(shè)計(jì)。但是,在實(shí)際建筑施工過(guò)程中,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在很多容易出現(xiàn)的問(wèn)題,尤其是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到最后過(guò)程的質(zhì)量,所以,這些問(wèn)題需要引起建筑企業(yè)的高度認(rèn)識(shí)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不僅要經(jīng)濟(jì)適用,而且還要安全和美觀,有利于施工,這些都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本的原則。這幾方面最佳結(jié)合在一起才算是一個(gè)完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通常情況下,要先進(jìn)行建筑設(shè)計(jì),其次是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由此看來(lái),建筑設(shè)計(jì)制約著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又直接影響著建筑設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足不同的建筑設(shè)計(jì)需求,同時(shí)也不能破壞建筑設(shè)計(jì)的要求和原則;把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍看作是建筑設(shè)計(jì)的最高限度,即建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍之外,要嚴(yán)格按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定著建筑設(shè)計(jì)能否很好的實(shí)現(xiàn)。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

3.1 樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)在原材料的生產(chǎn)廠家數(shù)量越來(lái)越多,導(dǎo)致了建筑材料的性質(zhì)和質(zhì)量有著本質(zhì)的不同,鋼結(jié)構(gòu)房屋和混凝土結(jié)構(gòu)房屋存在著很大的區(qū)別,例如:二者的溫度伸縮縫區(qū)段的長(zhǎng)度不同。根據(jù)有關(guān)資料表面,建筑鋼結(jié)構(gòu)房屋溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)大約是120米,然而,混凝土結(jié)構(gòu)房屋的溫度伸縮縫區(qū)的長(zhǎng)度最長(zhǎng)的也只有55米。鋼結(jié)構(gòu)房屋使用混凝土做樓板時(shí),為了最大限度的減少混凝土樓板開(kāi)裂的現(xiàn)象出現(xiàn),應(yīng)該嚴(yán)格按照混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求留有一定溫度伸縮縫的距離。當(dāng)采用其他減小混凝土收縮的有效措施時(shí),才能適當(dāng)?shù)氖箿囟壬炜s區(qū)段的長(zhǎng)度變大。

有時(shí),樓板也可以使用壓縮型鋼板組合,但是,一定要確保滿(mǎn)足設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求的前提,在鋼梁上焊接栓釘,此外,它們之間還要采用一定的安全措施進(jìn)一步協(xié)調(diào)混凝土和壓型鋼板之間共同作用。其安全措施包含:在鋼板上焊接橫向鋼筋、依靠鋼板上的縱向波槽或者壓痕、在鋼板上開(kāi)一些小洞等。但是,就目前的發(fā)展技術(shù)來(lái)說(shuō),廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格大不相同,我國(guó)縱向波槽、帶壓痕或者是開(kāi)小洞的壓型鋼板不為多見(jiàn)。所以,在沒(méi)有使用以上的這兩種鋼板時(shí),為了更好的保證混凝土和壓型鋼板連接效果較好,可以采用在壓型鋼板上直接焊接橫向鋼筋的措施來(lái)加以保護(hù)。不管使用何種保護(hù)措施,在壓型鋼板的端部都要焊接上栓釘。

3.2 正確選擇鋼材等級(jí)

鋼材用在鋼結(jié)構(gòu)房屋的建設(shè)中,鋼材選擇要具有抗拉強(qiáng)度、屈服度、伸長(zhǎng)率、磷碳等的合格保證。對(duì)于容易發(fā)生地震的地區(qū)所使用的鋼結(jié)構(gòu)除上述的合格保證之外,根據(jù)國(guó)家的相關(guān)法律規(guī)定,還要求具備抗沖擊韌性的合格保證。國(guó)家頒布的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了鋼材的抗拉強(qiáng)度實(shí)際測(cè)量值和屈服強(qiáng)度的實(shí)際測(cè)量值、伸長(zhǎng)率的最大值以及可焊性等各種指標(biāo)值,還規(guī)定了要將其寫(xiě)在設(shè)計(jì)文件上,這樣保證了鋼結(jié)構(gòu)具有足夠的的安全性能和塑性變形能力。

通常情況下,在鋼結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件選擇上要有充足的考慮,鋼材的質(zhì)量等級(jí)為A不能保證沖擊韌性和延性性能,然而Q235A級(jí)鋼材在焊接時(shí)又不能保證焊接所需的碳量要求,因此,最好不使用鋼材質(zhì)量等級(jí)為A的鋼材,而是要使用Q235B或者以上含碳量較多的鋼結(jié)構(gòu)。

3.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算

在實(shí)際的施工過(guò)程中,建筑設(shè)計(jì)師一般將網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)的使用分開(kāi)計(jì)算。計(jì)算流程是先假設(shè)網(wǎng)架支座的剛度無(wú)窮大,并且認(rèn)為所有的支座剛度都一樣,算出支座反力,再加算到鋼結(jié)構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)上。事實(shí)上,下部鋼結(jié)構(gòu)形式有時(shí)為梁,有時(shí)為柱,還可能會(huì)出現(xiàn)其它的形式。但是,下部鋼結(jié)構(gòu)的剛度是有限的,可能會(huì)存在很大的差異。在假設(shè)條件下算出來(lái)的網(wǎng)架支座結(jié)構(gòu)剛度和上下部結(jié)構(gòu)剛度的結(jié)果與實(shí)際的建筑模型計(jì)算結(jié)果大不相同,導(dǎo)致這種結(jié)果出現(xiàn)的根本原因是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和反力分配和鋼結(jié)構(gòu)的剛度分布有一定的聯(lián)系,把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開(kāi)計(jì)算會(huì)使結(jié)果計(jì)算不準(zhǔn)確、不合理。由于鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是高次超靜定空間結(jié)構(gòu),鋼材是彈塑性材料,有些桿件會(huì)使超載達(dá)到上限,導(dǎo)致塑性?xún)?nèi)力分布不均勻,但是不會(huì)使桿件產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象,所以,出現(xiàn)工程事故只是少數(shù)。由此看來(lái),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和下部分開(kāi)計(jì)算是錯(cuò)誤的。

4 地面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題

4.1 基礎(chǔ)類(lèi)型的設(shè)計(jì)

房屋的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮多方面的影響因素,例如:水文和工程地質(zhì)條件、荷載大小、建筑大小、功能要求、施工條件以及材料的選擇等多方面,綜合考慮這些影像因素條件后再選擇比較經(jīng)濟(jì)合理的房屋基礎(chǔ)形式。

當(dāng)基礎(chǔ)寬度較小時(shí),砌體結(jié)構(gòu)要首先要選擇剛性條形基礎(chǔ)好的,例如:四合土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ);當(dāng)基礎(chǔ)寬度較大時(shí),超過(guò)2.5米,則需要采用柔性基礎(chǔ),例如:鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。

對(duì)于地基差、沒(méi)有地下室、荷載又大,為了增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的整體性能,可以選用十字交叉梁條形基礎(chǔ)。但是,當(dāng)以上所提到的房屋基礎(chǔ)滿(mǎn)足地基基礎(chǔ)強(qiáng)度的要求,同時(shí)也不能用人工地基的方法,這時(shí)可以采用筏板基礎(chǔ)。

4.2 樁基進(jìn)入地基持力層最小深度確定

使用較硬巖層作為樁端持力層。樁端在進(jìn)入粘性土的持力層的深度,粉土不能小于2倍樁徑;如果是砂土或者是強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖不能小于1.5倍樁徑;碎石不能超過(guò)1倍樁徑,而且要大于0.5倍的樁徑。

樁全斷面進(jìn)入巖層的深度不能少于0.5米,樁端進(jìn)入沒(méi)風(fēng)化的硬質(zhì)巖,嵌巖深度可以減少,但是不能小于0.2米。

施工場(chǎng)地存在液化土層時(shí),樁身要穿過(guò)液化土層進(jìn)入液化土層一下更穩(wěn)定的土層,并且進(jìn)入的深度要合理,對(duì)于碎石土、堅(jiān)硬粘性土的深度不應(yīng)小于0.5米,非巖石土層不小于1.5米。

由于季節(jié)性溫度的影響,施工場(chǎng)地出現(xiàn)季節(jié)性?xún)鐾粱蛘吲蛎浲翆訒r(shí),樁身進(jìn)入土層要通過(guò)抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算加以計(jì)算得出,深度不小于4倍樁徑。

建筑結(jié)構(gòu)多種多樣,所以,樁的種類(lèi)也很多,例如:預(yù)制樁、人工挖孔樁、鋼樁等。在實(shí)際的建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要根據(jù)建筑物的使用功能和要求、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)類(lèi)型荷載承受能力、周?chē)绊懸蛩氐榷鄠€(gè)方面來(lái)綜合考慮。

4.3 后澆帶的設(shè)計(jì)

后澆帶的設(shè)計(jì)主要是為了解決施工過(guò)程中混凝土的自收縮現(xiàn)象。受溫度的影響,使得結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中不會(huì)產(chǎn)生任何效果,而且也不能代替伸縮縫。后澆帶的鋼筋要連續(xù),通常不能斷開(kāi)。有特殊要求時(shí),不能留后澆帶。但是,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖上要用圖示表示基礎(chǔ)后澆帶的斷面圖。

第5篇

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土;地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題及對(duì)策

前 言

近年來(lái),隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市中的鋼筋混凝土物數(shù)量越來(lái)越多,其建筑高度也越來(lái)越高,鋼筋混凝土中所對(duì)應(yīng)的地下室及地下車(chē)庫(kù)也隨之增加,其對(duì)地下空間的使用需求也有所提高。對(duì)此,需要對(duì)鋼筋混凝土地下室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),只有這樣才能將地下空間的作用充分發(fā)揮出來(lái)。

1 鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)工程廣泛的涉及到各個(gè)專(zhuān)業(yè),專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)也相對(duì)比較復(fù)雜。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不僅要考慮人防的需要、防火功能、使用功能,也要考慮采光、通風(fēng)、攤水以及管道等其他專(zhuān)業(yè)之間的彼此配合聯(lián)系。但是從最近的大部分鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看,還存在許多不合理的地方,這對(duì)地下空間作用的充分發(fā)揮產(chǎn)生了一定的制約。在當(dāng)前的鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在:

(1)外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

(2)鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)。

(3)底板設(shè)計(jì)。

(4)地下室抗?jié)B、抗浮設(shè)計(jì)。

(5)保護(hù)層及墊層厚度設(shè)計(jì)。

2 鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析及對(duì)策

2.1 外墻在鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,如果要計(jì)算外墻結(jié)構(gòu),首先需要對(duì)彎矩幅度進(jìn)行調(diào)整并以鋼筋混凝土地下室底部結(jié)構(gòu)作為外墻的嵌固端,同時(shí)還要考慮外墻的荷載分項(xiàng)系數(shù)。如果地下高度較大,需要進(jìn)行多層建設(shè)時(shí),還應(yīng)按照多跨連續(xù)計(jì)算,保證地下室外墻底部的彎矩與其相鄰底板的彎矩值相同。另外,當(dāng)以底板作為外墻嵌固端時(shí),對(duì)底板的抗彎能力要求較高,且需要大于外墻的抗彎能力。在地面結(jié)構(gòu)物樓板支撐的部位,如樓梯口等位置,需要根據(jù)實(shí)際需要計(jì)算結(jié)構(gòu)模型以及實(shí)際配筋量,保證地面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果地下室有與外墻相鄰的車(chē)道并且車(chē)道底板處于外墻中部時(shí),需要考慮車(chē)道底板集中應(yīng)力對(duì)外墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響并采取相應(yīng)的措施來(lái)進(jìn)行處理。上述情況中,由于外墻的支撐條件不同,因此,需要結(jié)合實(shí)際計(jì)算和設(shè)計(jì)外墻的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)。另外,當(dāng)各部位頂板的標(biāo)高處于不同水平時(shí),還應(yīng)該采取措施對(duì)外墻上方支座水平方向應(yīng)力的傳遞進(jìn)行處理,以保證外墻頂部各個(gè)部位的受力均衡。在計(jì)算地下室外墻結(jié)構(gòu)的配筋量時(shí),除垂直于外墻方向且以鋼筋混凝土內(nèi)隔墻進(jìn)行連接的外墻板塊以及扶壁柱截面面積較大的外墻板塊外,之間的外墻板塊的配筋量需要以雙向板配筋量的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,其余的外墻結(jié)構(gòu)配筋量均按照豎向單向板配筋量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)外墻扶壁柱的豎向荷載比較小時(shí),需要適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)其內(nèi)外側(cè)主筋,并且水平筋的調(diào)整需要以外墻扶壁柱的截面面積作為依據(jù)。另外,外墻水平筋必須滿(mǎn)足最小配筋率要求,以保證特殊情況下外墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 荷載計(jì)算鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)的荷載壓力較大,在進(jìn)行其荷載需求設(shè)計(jì)時(shí),需要從人防工程、建筑自重、土體壓力及水體壓力等多方面綜合考慮地下室荷載總量及分布情況。地下室設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中對(duì)地下室各個(gè)部位的荷載值給出了具體要求,在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可以結(jié)合建筑的實(shí)際使用需要對(duì)地下室的荷載能力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(1)地下室頂板能達(dá)到承受核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的要求;

(2)在地下室外墻的荷載設(shè)計(jì)時(shí),頂板向下傳遞荷載的標(biāo)準(zhǔn)值以及建筑物和外墻各自的自重標(biāo)準(zhǔn)值的組合情況是必須要考慮的;

(3)在地下室的內(nèi)承重墻設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該考慮頂板向下內(nèi)承重墻自重標(biāo)準(zhǔn)值、建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值及傳遞的荷載的組合情況,在選擇頂板傳遞荷載時(shí),要將核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值與正常活動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比,選擇較大的荷載值;

(4)地下室的底板需要考慮到建筑物地上空間及地下空間的整體荷載。在進(jìn)行地下室荷載組合設(shè)計(jì)的過(guò)程中,難點(diǎn)在于計(jì)算地下室在承受核爆動(dòng)荷載的情況下需要承受的靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3 底 板底板的設(shè)計(jì)除了需要考慮荷載問(wèn)題外,還要考慮抗?jié)B、防水方面的要求。這也對(duì)地下室底板的厚度及配筋量提出了一定的要求,其厚度應(yīng)在 50cm 左右,配筋率保持在 0.25%左右。除此之外,梁的設(shè)置應(yīng)該以地下室底板的實(shí)際標(biāo)高變化情況為依據(jù),底板厚度應(yīng)該小于梁的寬度,并且還應(yīng)該考慮底板支座彎矩傳遞,同時(shí)將適量的抗扭鋼筋加入到梁中。如果地下室底板為樁箱、樁筏基礎(chǔ),則還應(yīng)該考慮沖切、剪切、彎拉等方面的應(yīng)力。

2.4 抗浮、抗?jié)B及控制措施一般情況下,如果施工地區(qū)的地下水位比較高,在設(shè)計(jì)地下室結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,應(yīng)該認(rèn)真計(jì)算地下室以及地面樓層層數(shù)比較少時(shí)的抗浮能力。當(dāng)基礎(chǔ)是樁基礎(chǔ)時(shí),還需要仔細(xì)計(jì)算樁的抗拔能力。按照鋼筋混凝土地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范,在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)抗浮能力的計(jì)算時(shí),其荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值應(yīng)為0.9。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí),其荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值應(yīng)為 1.0,并以地下水位的高度及變化的頻率和幅度為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算,在實(shí)際工程計(jì)算中應(yīng)該以計(jì)算結(jié)果的極限值進(jìn)行取值。另外,如果對(duì)施工過(guò)程及洪水期不夠重視,就有可能會(huì)因?yàn)榈叵率医Y(jié)構(gòu)的抗浮能力達(dá)不到要求而受到破壞。在實(shí)際工程中,一些較大的地下室上方可能會(huì)同時(shí)存在多棟獨(dú)立的建筑,這時(shí),就有部分區(qū)域上方屬于空曠,在這種情況下,地下室頂板各部位受到的荷載差異較大,其抗浮能力也會(huì)產(chǎn)生較大差異,因此,需要對(duì)各部位的荷載情況及抗浮能力進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,抗?jié)B能力的計(jì)算也是十分重要的。目前的地下室結(jié)構(gòu)基本上屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),而由于鋼筋混凝土本身的特性,其結(jié)構(gòu)中往往會(huì)存在較多的孔隙和裂縫,其自身的抗?jié)B能力較差,因此,為了達(dá)到設(shè)計(jì)中的抗?jié)B要求,通??梢圆扇∫韵麓胧?duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理:

(1)補(bǔ)償收縮混凝土。在混凝土的配置過(guò)程中,通過(guò)加入各種膨脹劑,能夠使混凝土硬化過(guò)程中的收縮比例降低,降低混凝土收縮裂縫產(chǎn)生的幾率。

(2)膨脹帶。膨脹劑對(duì)混凝土體積的變化影響較小,因此,在很多情況下難以滿(mǎn)足混凝土體積膨脹要求,這時(shí)可以通過(guò)增加膨脹帶的方式實(shí)現(xiàn)混凝土無(wú)縫施工。

(3)后澆帶。后澆帶的設(shè)置能夠使混凝土早期短時(shí)間釋放約束力,相對(duì)于混凝土的自然收縮能夠有效降低混凝土的收縮裂縫發(fā)生幾率。

(4)提高混凝土的抗拉能力。在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,應(yīng)該添加一定量的高強(qiáng)度鋼筋,從而提高混凝土結(jié)構(gòu)使用中的抗變形能力。

(5)除了上述措施外,在混凝土結(jié)構(gòu)施工后期階段及投入使用后還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

2.5 保護(hù)層和墊層厚度根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求,在進(jìn)行地下工程施工的過(guò)程中,其底板墊層結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)在 C15 以上,厚度在 100mm以上,如果施工區(qū)域土體為軟弱土層,應(yīng)適量增加底板墊層厚度,最低應(yīng)保持在150mm 以上。如果需要滿(mǎn)足防水要求,其厚度應(yīng)在 250mm 以上,以此滿(mǎn)足底板的基本防水要求,這樣才能達(dá)到最基本的防水要求。

第6篇

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)構(gòu)建

1網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建原則《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程是江蘇科技大學(xué)建設(shè)精品課程,具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。本課程在學(xué)校統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下,以學(xué)生為中心,以激發(fā)興趣導(dǎo)向,遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)充性、兼容性、綜合實(shí)用性、及時(shí)反饋性原則,構(gòu)建適合于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自主學(xué)習(xí)的資源平臺(tái),配合課堂教學(xué),激發(fā)和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生自信心,引導(dǎo)知識(shí)關(guān)聯(lián)和培養(yǎng)學(xué)生良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)成《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)包括基本知識(shí)模塊、拓展性學(xué)習(xí)模塊和互動(dòng)學(xué)習(xí)模塊,構(gòu)成如圖1所示。

2.1基本知識(shí)模塊本模塊包括課堂教學(xué)課件與教案、教學(xué)大綱、習(xí)題、討論題、課堂教學(xué)錄像等,目的是配合課堂教學(xué),幫助學(xué)生課后及時(shí)消化、鞏固課堂上所學(xué)知識(shí)。課件包含課堂教學(xué)每一章節(jié),可在線閱讀;教案內(nèi)容為每一章的教學(xué)目的、重點(diǎn)及難點(diǎn)、主要教學(xué)方法和教學(xué)手段及學(xué)時(shí)分配等;習(xí)題、思考題內(nèi)容涵蓋了教學(xué)大綱中絕大多數(shù)知識(shí)點(diǎn);課程設(shè)計(jì)包含了鋼平臺(tái)、桁架及框架、吊車(chē)梁課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、指導(dǎo)書(shū)、參考范例及參考圖紙;課堂教學(xué)錄像包括任課教師典型課堂教學(xué)錄像、實(shí)驗(yàn)錄像及典型工程錄像等。

2.2拓展性學(xué)習(xí)模塊本模塊包括網(wǎng)絡(luò)資源、在線圖書(shū)、研究性學(xué)習(xí)、拓展性學(xué)習(xí)資料的內(nèi)容,目的是拓展學(xué)生知識(shí)深度及廣度,增加對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)實(shí)踐能力。網(wǎng)絡(luò)資源涵蓋了國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站,主要有鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)論壇網(wǎng)站、專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)網(wǎng)站及國(guó)內(nèi)高校鋼結(jié)構(gòu)精品課程網(wǎng)等,這些網(wǎng)站各具特色,可提供各類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)資料,如規(guī)范、圖集、工程實(shí)例、圖紙、課件等下載服務(wù);在線圖書(shū)是公開(kāi)出版的經(jīng)典教材電子版;拓展性學(xué)習(xí)資料有常用規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖集及動(dòng)畫(huà)等,其中動(dòng)畫(huà)資源涉及構(gòu)件的組成、結(jié)構(gòu)組裝過(guò)程、典型鋼結(jié)構(gòu)介紹及構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)破壞過(guò)程等;研究性學(xué)習(xí)重點(diǎn)列舉國(guó)內(nèi)典型鋼結(jié)構(gòu)在各種工況下的破壞實(shí)例,要求會(huì)判斷分析破壞原因及在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中如何避免這些破壞現(xiàn)象發(fā)生。

2.3互動(dòng)學(xué)習(xí)模塊本模塊包括在線測(cè)試、互動(dòng)交流、作業(yè)、論文在線提交等內(nèi)容。在線測(cè)試是從網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)題庫(kù)中隨機(jī)抽取若干套試題,要求學(xué)生在在線狀態(tài)下在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解答并提交,目的是檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況;互動(dòng)交流為師生提供溝通渠道;論文及作業(yè)可在線提交。

網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)環(huán)境下自主學(xué)習(xí)流程

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》網(wǎng)絡(luò)資源采用隨機(jī)進(jìn)入式自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法,學(xué)習(xí)流程如圖2所示。

1基本知識(shí)學(xué)習(xí)本模塊采用開(kāi)放式模式,任何人都可進(jìn)入網(wǎng)站隨機(jī)訪問(wèn)。學(xué)生利用本模塊復(fù)習(xí)課堂知識(shí),預(yù)習(xí)后續(xù)內(nèi)容。通過(guò)在線瀏覽課件回顧課堂教學(xué)內(nèi)容,深入理解課本知識(shí)理論;通過(guò)思考題及一定量的習(xí)題練習(xí)強(qiáng)化掌握所學(xué)知識(shí);通過(guò)參閱課程設(shè)計(jì)資料,掌握典型構(gòu)件課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程。

2拓展性學(xué)習(xí)本模塊采用開(kāi)放式模式,學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源鏈接訪問(wèn)相關(guān)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站,了解當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)動(dòng)態(tài),下載所需各種專(zhuān)業(yè)資料,同時(shí)可通過(guò)論壇與全國(guó)各地同行進(jìn)行交流討論,解決學(xué)習(xí)過(guò)程中乃至今后工作中遇到的各種專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題;通過(guò)在線瀏覽圖書(shū)參閱多種版本教材;通過(guò)研究性學(xué)習(xí)資料重點(diǎn)分析鋼結(jié)構(gòu)工程典型事故,分析其破壞機(jī)理,利用所掌握的理論知識(shí)如何避免其發(fā)生;通過(guò)拓展性學(xué)習(xí)資料在線觀看動(dòng)畫(huà),直觀認(rèn)識(shí)構(gòu)件構(gòu)成,典型結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程,感性認(rèn)識(shí)各種構(gòu)件破壞過(guò)程。

3互動(dòng)學(xué)習(xí)本模塊配合任課學(xué)期課程教學(xué),只有指定班級(jí)學(xué)生才可進(jìn)入學(xué)習(xí)。學(xué)生登陸進(jìn)入班級(jí),通過(guò)在線考試提交,而后由教師評(píng)閱,評(píng)閱完成后學(xué)生可查閱到參考答案,了解知識(shí)掌握情況,尋找薄弱點(diǎn);通過(guò)互動(dòng)交流,教師可信息,學(xué)生可發(fā)表各種話題,討論學(xué)習(xí)情況,也可提問(wèn),教師或其他學(xué)生參與回答、討論等互動(dòng)活動(dòng)。

為督促學(xué)生自覺(jué)利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí),每位學(xué)生自登陸進(jìn)入網(wǎng)站便開(kāi)始計(jì)時(shí),教師可以及時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)時(shí)間,同時(shí)通過(guò)學(xué)生積極發(fā)言、交流討論情況,及通過(guò)在線測(cè)試方式對(duì)每一位學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況給出合理評(píng)價(jià),同時(shí)讓學(xué)生提出的問(wèn)題及學(xué)習(xí)效果能夠得到及時(shí)的反饋。

網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)在建設(shè)之初便配合課堂教學(xué)投入使用,在任課教師及連續(xù)兩屆10個(gè)教學(xué)班級(jí)300多土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的使用過(guò)程中提出了許多寶貴的意見(jiàn),匯集這些意見(jiàn)及建議,經(jīng)過(guò)不斷的修改、補(bǔ)充,網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)已日趨完善。通過(guò)對(duì)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)資源使用情況進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查表明:在“網(wǎng)絡(luò)資源的主體結(jié)構(gòu)是否清晰、導(dǎo)航是否靈活、交互界面是否友好”、“網(wǎng)絡(luò)資源是否完整涵蓋了教學(xué)目標(biāo)所涉及的全部?jī)?nèi)容,且內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)合理、實(shí)用性強(qiáng)”、“網(wǎng)絡(luò)資源是否體現(xiàn)學(xué)科前沿知識(shí)”、“網(wǎng)絡(luò)資源中提供的音視頻、圖片、動(dòng)畫(huà)等媒體對(duì)學(xué)習(xí)是否有幫助”“、網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)理解課程內(nèi)容是否有很大幫助”、“練習(xí)、模擬試題對(duì)學(xué)習(xí)和考試是否有幫助”“、網(wǎng)絡(luò)資源是否有利于鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓展”、“網(wǎng)上提供的多種教學(xué)資源是否已經(jīng)滿(mǎn)足了你個(gè)性化的學(xué)習(xí)需要”“、多種導(dǎo)學(xué)方式是否有利于你自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)”、“在學(xué)習(xí)上遇到困難時(shí),是否能及時(shí)得到教師和同學(xué)的有效幫助”等調(diào)查內(nèi)容的滿(mǎn)意率均在90%以上。

第7篇

與中國(guó)的GB 50017―2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相比,BS EN199311: 2005等歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)構(gòu)件的驗(yàn)算過(guò)程要復(fù)雜得多.針對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位近年來(lái)所承擔(dān)的涉外項(xiàng)目激增的現(xiàn)狀,研發(fā)基于歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的設(shè)計(jì)軟件EuroSD.該軟件應(yīng)用Object ARX技術(shù)對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)常用的國(guó)外設(shè)計(jì)軟件,其前處理建模更靈活.EuroSD提供多種內(nèi)力分析方式,實(shí)現(xiàn)歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中的第1~4等級(jí)截面的驗(yàn)算,并能按照有效截面進(jìn)行抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算,最后提供詳細(xì)的構(gòu)件驗(yàn)算計(jì)算書(shū).

關(guān)鍵詞:

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 歐洲規(guī)范; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 截面等級(jí); 有效截面; Object ARX

中圖分類(lèi)號(hào): TU391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B

0 引 言

20世紀(jì)70年代,歐盟國(guó)家為消除貿(mào)易過(guò)程中的技術(shù)壁壘并且協(xié)調(diào)各成員國(guó)的技術(shù)規(guī)范,歐洲共同體委員會(huì)開(kāi)始編制一套建筑設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范,即歐洲規(guī)范Euro Code,并于20世紀(jì)90年代頒布?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)試行規(guī)范.21世紀(jì)初,歐洲共同體委員會(huì)正式推出歐盟國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)――歐洲規(guī)范EN.執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家包括英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利、西班牙、瑞士、奧地利、比利時(shí)、丹麥、芬蘭、希臘、冰島、愛(ài)爾蘭、盧森堡、荷蘭、挪威、葡萄牙和瑞典等歐洲各國(guó).[12]

我國(guó)與世界各國(guó)的商業(yè)交往日益密切,涉外工程建設(shè)合作項(xiàng)目呈增長(zhǎng)趨勢(shì),國(guó)內(nèi)很多工程建設(shè)企業(yè)開(kāi)始在世界舞臺(tái)上展現(xiàn)我國(guó)的設(shè)計(jì)能力和施工技術(shù).當(dāng)我國(guó)設(shè)計(jì)人員承擔(dān)歐洲地區(qū)的建設(shè)工程項(xiàng)目時(shí),不得不應(yīng)用國(guó)外軟件,以符合歐洲規(guī)范的設(shè)計(jì)規(guī)定.國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員常用的國(guó)外設(shè)計(jì)軟件包括美國(guó)CSI公司的SAP 2000和Etabs,美國(guó)REI公司的STAAD.Pro,韓國(guó)的Midas等.[3]這幾種軟件均不是歐洲規(guī)范應(yīng)用國(guó)開(kāi)發(fā)的,所以各軟件對(duì)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的理解呈現(xiàn)仁者見(jiàn)仁的現(xiàn)象.另外,這些軟件的研發(fā)核心團(tuán)隊(duì)均在國(guó)外,一旦軟件在使用過(guò)程中出現(xiàn)漏洞,問(wèn)題的反饋渠道少、軟件更新速度慢.因此,開(kāi)發(fā)基于國(guó)外規(guī)范的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件是非常必要和急需的.[4]

1 軟件系統(tǒng)介紹

隨著鋼Y構(gòu)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和建筑造型復(fù)雜性的提高,設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)必不可少的工具.國(guó)內(nèi)許多工程師選擇采用3D3S軟件,該軟件直接對(duì)CAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),適用于空間鋼結(jié)構(gòu)[57],但是該軟件至V12.1版本為止仍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)基于歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的設(shè)計(jì).針對(duì)目前市場(chǎng)上基于歐洲規(guī)范的設(shè)計(jì)軟件稀缺的現(xiàn)狀,研發(fā)基于歐洲規(guī)范的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件EuroSD.

EuroSD對(duì)AutoCAD平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),是一款三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件,其主要功能包括:各種特種鋼結(jié)構(gòu)體系三維建模、內(nèi)力分析、設(shè)計(jì)驗(yàn)算以及驗(yàn)算結(jié)果顯示與查詢(xún).根據(jù)軟件功能需求,將軟件分為4個(gè)系統(tǒng):前處理系統(tǒng)、內(nèi)力分析系統(tǒng)、設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)和后處理系統(tǒng),4個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向見(jiàn)圖1.

EuroSD的前處理系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)應(yīng)用Object ARX技術(shù),生成若干ARX工程項(xiàng)目.前處理系統(tǒng)提供用戶(hù)包括網(wǎng)架、桁架、框架在內(nèi)的多種常用結(jié)構(gòu)快鍵建模功能.EuroSD模型直接在AutoCAD三維平臺(tái)上生成,用戶(hù)也可根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要,在AutoCAD界面任意添加、修改或刪除局部模型.后處理系統(tǒng)主要用于展示結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)果,結(jié)構(gòu)展示方式包括結(jié)構(gòu)表格、查詢(xún)對(duì)話框以及AutoCAD圖形展示等.

內(nèi)力分析系統(tǒng)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)采用VC++語(yǔ)言進(jìn)行編程,生成若干動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目dll.內(nèi)力分析系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)靜力分析算法、動(dòng)力分析算法、非線性算法等.設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)將所有支持的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)按標(biāo)準(zhǔn)之間的相關(guān)性抽象為具有多層繼承派生關(guān)系的規(guī)范類(lèi)群.內(nèi)力分析系統(tǒng)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)中的算法均經(jīng)過(guò)封裝,2個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交互dll,外部可以通過(guò)接口獲取分析及設(shè)計(jì)的結(jié)果,但不能干涉其內(nèi)部算法.

內(nèi)力分析系統(tǒng)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)方式可提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性,并增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的靈活性,其只需對(duì)接口dll中的數(shù)據(jù)交互接口進(jìn)行重載,即可將這2個(gè)核心系統(tǒng)應(yīng)用到其他平臺(tái)上.

2 設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

EuroSD軟件的研發(fā)重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編寫(xiě).設(shè)計(jì)驗(yàn)算系統(tǒng)包括3個(gè)主要項(xiàng)目:(1)將用戶(hù)數(shù)據(jù)輸入項(xiàng)目ARX中,有若干與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框會(huì)引導(dǎo)用戶(hù)輸入規(guī)范相關(guān)的數(shù)據(jù);(2)驗(yàn)算核心項(xiàng)目dll,主要完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算;(3)數(shù)據(jù)交互項(xiàng)目dll,對(duì)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ),并提供后處理獲取數(shù)據(jù)的接口.

2.2 驗(yàn)算核心項(xiàng)目介紹

驗(yàn)算核心項(xiàng)目中包含3個(gè)主要類(lèi)和4個(gè)類(lèi)體系,其關(guān)系見(jiàn)圖2.

為增加系統(tǒng)的后期可擴(kuò)展性,對(duì)構(gòu)件類(lèi)體系、規(guī)范類(lèi)體系、截面類(lèi)體系和材料類(lèi)體系根據(jù)規(guī)范分類(lèi)設(shè)計(jì)相同的繼承關(guān)系,見(jiàn)圖3.

通過(guò)繼承關(guān)系,構(gòu)件驗(yàn)算核心編碼可靈活添加不同國(guó)家、不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型、不同材料類(lèi)型的規(guī)范代碼.通過(guò)分析規(guī)范條文之間的異同,對(duì)基類(lèi)進(jìn)行抽象;通過(guò)重載子類(lèi)驗(yàn)算函數(shù),實(shí)現(xiàn)各規(guī)范的設(shè)計(jì)驗(yàn)算功能.每個(gè)類(lèi)體系的作用如下.

(1)模型類(lèi):組合節(jié)點(diǎn)類(lèi)CNode,構(gòu)件類(lèi)CUnit,材料類(lèi)CMat和規(guī)范類(lèi)CCode的鏈表,存儲(chǔ)整個(gè)結(jié)構(gòu)的信息.

(2)載荷類(lèi):存儲(chǔ)載荷信息、載荷組合信息和載荷效應(yīng)信息(反力、內(nèi)力、位移、撓度等).

(3)材料類(lèi):記錄鋼材牌號(hào)、設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彈性模量等材料信息.

(4)節(jié)點(diǎn)類(lèi):記錄節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、支座情況等信息.

(5)構(gòu)件類(lèi)體系:存儲(chǔ)2部分信息.一部分是構(gòu)件的輸入信息,包括幾何信息和設(shè)計(jì)信息,比如節(jié)點(diǎn)編號(hào)、端部約束釋放、構(gòu)件材料對(duì)象指針、構(gòu)件設(shè)計(jì)采用的規(guī)范列表的序號(hào)以及相應(yīng)規(guī)范的各種設(shè)計(jì)參數(shù)等;另一部分是當(dāng)前驗(yàn)算組合的驗(yàn)算結(jié)果.

(6)截面類(lèi)體系:存儲(chǔ)截面的幾何信息以及設(shè)計(jì)驗(yàn)算需要用到的截面設(shè)計(jì)參數(shù),比如截面面積、截面慣性矩等.

(7)規(guī)范類(lèi)體系:規(guī)范類(lèi)中的數(shù)據(jù)均為臨時(shí)存儲(chǔ).主調(diào)程序會(huì)將當(dāng)前組合和需要驗(yàn)算的構(gòu)件傳入規(guī)范類(lèi)中,并對(duì)規(guī)范類(lèi)對(duì)象進(jìn)行初始化操作.規(guī)范類(lèi)主要實(shí)現(xiàn)根據(jù)規(guī)范條文對(duì)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算的功能,最后將驗(yàn)算結(jié)果返回到構(gòu)件類(lèi)中.

3 歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的實(shí)現(xiàn)

與中國(guó)GB 50017―2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相比,歐洲規(guī)范在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)有諸多不同之處.

GB 50017―2003的驗(yàn)算項(xiàng)目包括:(1)對(duì)所有構(gòu)件按凈截面驗(yàn)算強(qiáng)度;(2)對(duì)所有構(gòu)件按毛截面驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度;(3)對(duì)軸壓、壓彎、拉彎構(gòu)件按毛截面驗(yàn)算穩(wěn)定;(4)對(duì)截面中的受壓板件控制寬厚比.

歐洲規(guī)范的驗(yàn)算項(xiàng)目包括:(1)對(duì)軸拉構(gòu)件驗(yàn)算凈截面抗拉強(qiáng)度和毛截面極限抗拉強(qiáng)度;(2)對(duì)于軸壓、壓彎、拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算,根據(jù)受壓板件的寬厚比,將截面分為4級(jí),并對(duì)應(yīng)不同的驗(yàn)算公式(第1和2級(jí)截面采用截面的塑性特性驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定,第3級(jí)截面采用截面的彈性特性驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定,第4級(jí)截面采用截面的有效截面特性驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定);(3)對(duì)于受剪、壓彎、拉彎構(gòu)件進(jìn)行抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算,根據(jù)腹板的寬厚比分別采用毛截面特性驗(yàn)算或有效截面驗(yàn)算.[810]

綜上所屬,GB 50017―2003的驗(yàn)算公式統(tǒng)一,而歐洲規(guī)范的驗(yàn)算公式根據(jù)不同的截面等級(jí)采用不同的驗(yàn)算公式.

根據(jù)歐洲規(guī)范的設(shè)計(jì)要求,EuroSD的構(gòu)件設(shè)計(jì)分為5個(gè)主要部分:(1)截面等級(jí)判斷;(2)有效截面特性計(jì)算;(3)截面強(qiáng)度驗(yàn)算;(4)截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算;(5)構(gòu)件穩(wěn)定驗(yàn)算.其中,截面等級(jí)的判斷和有效截面特性的計(jì)算是最復(fù)雜的部分,而構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定的驗(yàn)算只需按照BS EN 199311:2005,BS EN 199315:2006和BS EN 199316:2007的相關(guān)公式逐一實(shí)現(xiàn)即可,在此不作贅述.歐洲規(guī)范的構(gòu)件驗(yàn)算涉及到3本規(guī)范,具體見(jiàn)表1.

3.1 截面等級(jí)判斷

截面等級(jí)判斷是歐洲規(guī)范的核心,其作用主要有3個(gè):(1)BS EN 19931:2005的第5.6節(jié)指出只有結(jié)中擁有第1級(jí)截面的構(gòu)件可以在進(jìn)行塑性整體分析時(shí)考慮塑性鉸的出現(xiàn);(2)截面等級(jí)判斷完成才能選用適當(dāng)?shù)墓綄?duì)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算;(3)因?yàn)榈?級(jí)截面直接采用有效截面進(jìn)行構(gòu)件驗(yàn)算,故BS EN 1993不再控制截面中板件的寬厚比.

為確定截面等級(jí),程序首先將計(jì)算截面的塑性應(yīng)力分布和彈性應(yīng)力分布情況[8];接著將截面拆分為若干板件,并根據(jù)BS EN 199311:2005表5.2依次判斷板件的等級(jí);最后根據(jù)BS EN 199311:2005第5.5.2條確定截面分類(lèi),判斷原則為截面等級(jí)取所有受壓板件的最高等級(jí).BS EN 199311:2005第5.5.2條第(9)~(11)款還給出判定等級(jí)的例外情況,這些例外情況在軟件中全部實(shí)現(xiàn).

3.2 有效截面特性計(jì)算

有效截面特性計(jì)算的內(nèi)容包括:(1)截面的有效面積;(2)截面的有效慣性矩;(3)截面新的形心以及相對(duì)原形心的偏心;(4)由軸力引起的板件局部失效所產(chǎn)生的附加彎矩.每個(gè)截面特性對(duì)應(yīng)的內(nèi)力不同,見(jiàn)表2.需要說(shuō)明的是:在計(jì)算有效截面時(shí)只需要計(jì)算第4等級(jí)截面中的第4等級(jí)板件的有效寬度.

4 軟件應(yīng)用

EuroSD的快捷建模方式非常多,全部實(shí)現(xiàn)可視化和參數(shù)化建模方式,以網(wǎng)架為例,建模對(duì)話框見(jiàn)圖4.

建模完成后,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行截面、鋼材等級(jí)、荷載、支座等設(shè)計(jì)信息進(jìn)行設(shè)置,即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析.內(nèi)力分析結(jié)果的查看方式也包括對(duì)話框方式和圖形展示方式,見(jiàn)圖5.

根據(jù)歐洲規(guī)范的設(shè)計(jì)需要,EuroSD提供大量可修改的規(guī)范參數(shù),見(jiàn)圖6.

驗(yàn)算完成后,EuroSD提供結(jié)果查詢(xún)對(duì)話框和構(gòu)件驗(yàn)算計(jì)算書(shū)2種構(gòu)件驗(yàn)算查詢(xún)方式,分別見(jiàn)圖7和8.

通過(guò)結(jié)果查詢(xún)對(duì)話框,用戶(hù)可以對(duì)構(gòu)件各項(xiàng)驗(yàn)算項(xiàng)的結(jié)果一目了然,并可查得哪些組合起到設(shè)計(jì)控制作用.若計(jì)算過(guò)程中對(duì)內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整,此處顯示的設(shè)計(jì)內(nèi)力為經(jīng)過(guò)調(diào)整后的值.完整的構(gòu)

件驗(yàn)算計(jì)算書(shū)中詳細(xì)列出結(jié)構(gòu)的計(jì)算條件,主要驗(yàn)算項(xiàng)給出具體的計(jì)算公式和主要的計(jì)算參數(shù),讓用戶(hù)清晰了解軟件的計(jì)算過(guò)程.

5 結(jié) 論

介紹基于歐洲規(guī)范研發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件EuroSD,其在建模方面采用Object ARX技術(shù)在AutoCAD界面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)直接在三維狀態(tài)下的可視化建模,可適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).軟件提供豐富的快捷建模方式,實(shí)現(xiàn)常用結(jié)構(gòu)形式的參數(shù)化建模.

與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件相比,EuroSD嚴(yán)格按照歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范BS EN 199311:2005,BS EN 199315:2006和BS EN 199316:2007

進(jìn)行構(gòu)件驗(yàn)算,并且提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū),可提高設(shè)計(jì)效率.

EuroSD的驗(yàn)算核心工程采用dll項(xiàng)目,其接口

的設(shè)計(jì)與軟件平臺(tái)的耦合度低,可方便遷移到其他平臺(tái).EuroSD設(shè)計(jì)的類(lèi)體系根據(jù)規(guī)范分類(lèi)設(shè)計(jì)類(lèi)的繼承關(guān)系,不僅適用于歐洲規(guī)范,也可以拓展補(bǔ)充其他國(guó)家的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,甚至是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.所以,EuroSD的驗(yàn)算核心代碼擁有高度的可擴(kuò)展性和應(yīng)用靈活性.

參考文獻(xiàn):

[1] 李亞?wèn)|. 歐洲規(guī)范及其近期進(jìn)展[J]. 橋梁建設(shè), 1999(3): 5862.

LI Y D. Eurocodes and its recent development[J]. Bridge Construction, 1999(3): 5862.

[2] 王永強(qiáng), 王勇. 歐洲規(guī)范的現(xiàn)狀與未來(lái)[J]. 公路工程, 2007, 32(5): 167170.

WANG Y Q,WANG Y. Eurocodes and its recent development[J]. Highway Engineering, 2007, 32(5):167 170.

[3] 宿明彬, 譚進(jìn), 邱少雷, 等. 當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的情況及自主開(kāi)發(fā)軟件的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鋼結(jié)構(gòu)施工, 2001(1), 16(51): 5557.

SU M B, TAN J, QIU S L, et al. Basic situation of design software of steel structure and the future trend of the development of Chinese software[J]. Steel Construction, 2001, 16(51): 5557.

[4] 王周. 從鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范變化看中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展[C]// 2004鋼結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 2004: 1032.

[5] 龍江華, 謝步瀛. 鋼結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程, 1999, 12(4): 7074.

LONG J H, XIE B Y. Research and development of CAD software system for steel structures[J].Computer Aided Engineering, 1999, 12(4): 7074.

[6] 羅曉群, 王忠全, 張其林. 管桁架索網(wǎng)混合鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程, 2007, 16(3): 15.

LUO X Q, WANG Z Q, ZHANG Q L. Computation and analysis on hybrid steel structure of tubular trusscable net[J]. Computer Aided Engineering, 1999, 12(4): 7074.

[7] 楊永華, 吳杰, 張其林, 等. 基于Object ARX的鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程CAD軟件[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程, 2008, 17(1): 4246.

YANG Y H, WU J, ZHANG Q L, et al. CAD software for construction process of steel structure based on Object ARX[J]. Computer Aided Engineering, 2008, 17(1): 4246.

[8] Eurocode 3: Design of Steel structures: Part 11: General rules and rules for buildings: EN199311: 2005[S].

第8篇

關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)現(xiàn)狀;問(wèn)題研究

中圖分類(lèi)號(hào):TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的意義

通過(guò)將鋼板、熱軋型鋼材進(jìn)行加工,便構(gòu)成建筑鋼結(jié)構(gòu)的基本骨架。相較于傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu),具有更高的強(qiáng)度與韌性,并且鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部組織較為均勻,制造加工難度較低。得益于建筑鋼結(jié)構(gòu)的眾多優(yōu)勢(shì),使其在橋梁建設(shè)、民用建筑、工業(yè)廠房建設(shè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。建筑鋼結(jié)構(gòu)一定程度上促進(jìn)了建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中,具有良好的環(huán)保性,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的達(dá)成。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題癥結(jié)

1、主要問(wèn)題特征

(1)我國(guó)設(shè)計(jì)院工作繁重,人力資源無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)市場(chǎng)的需求,由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)人才技術(shù)的要求是很高的,因此在相應(yīng)人力成本方面費(fèi)用較高,并且鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目是一個(gè)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力而且還沒(méi)有像別的項(xiàng)目的高回報(bào)支持;所以大部分設(shè)計(jì)院是不愿意承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)的,其余的一些設(shè)計(jì)公司或者缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),或者在先進(jìn)理念上有所欠缺。

(2)項(xiàng)目出來(lái)之后,經(jīng)過(guò)專(zhuān)家審查組審查后發(fā)現(xiàn),所謂的設(shè)計(jì)方案、計(jì)算模型、抗震理念均存在大量問(wèn)題。層層轉(zhuǎn)包的另一表現(xiàn)為借用“資質(zhì)”或者叫“買(mǎi)圖標(biāo)”,在一些既無(wú)資質(zhì)又無(wú)實(shí)力的單位拿到工程后,只能去購(gòu)買(mǎi)他人的設(shè)計(jì),但又不懂設(shè)計(jì)的原理要求,只能摸著過(guò)河,導(dǎo)致施工項(xiàng)目時(shí)常出現(xiàn)問(wèn)題。我國(guó)眼前的設(shè)計(jì)市場(chǎng)沒(méi)有形成有效的市場(chǎng)秩序,國(guó)家層面缺乏對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量方面的法制管理,同時(shí)也缺乏嚴(yán)格的檢查和監(jiān)督。

所以,這些年來(lái)頻繁出現(xiàn)了“樓歪歪”、“樓倒倒”、“樓爬坡”。我們業(yè)內(nèi)同行是不是應(yīng)該深思其中的內(nèi)在原因呢,如何去避免類(lèi)似的事情再度發(fā)生。

三、“設(shè)計(jì)規(guī)范”不能滿(mǎn)足當(dāng)前設(shè)計(jì)的需要

我們國(guó)家于2000年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000),這種牌號(hào)的Q235GJ、Q345GJ優(yōu)質(zhì)厚鋼板有著良好的綜合性能,對(duì)于低厚板效應(yīng)、良好的延性和沖擊韌性、焊接性能和抗撕裂性能,能滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)用厚板的各種需要。新的國(guó)標(biāo)《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(GB/T19879-2005)新增加了390MPa、420MPa、460MPa三個(gè)強(qiáng)度級(jí)別的鋼板,已在重大工程中得到應(yīng)用。當(dāng)前的“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”都一直未對(duì)上述鋼材新標(biāo)準(zhǔn)變化做出積極的反應(yīng),也為提出任何修改補(bǔ)充條文;致使設(shè)計(jì)與鋼材新產(chǎn)品間的矛盾日益突出,許多設(shè)計(jì)人員不敢采用新品種鋼材,為此建議立即著手修訂有關(guān)規(guī)范以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)急需。

1、設(shè)計(jì)市場(chǎng)混亂

具有設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)院將自己獲取的項(xiàng)目(因?yàn)槿藛T不夠、時(shí)間趕不及等等因素)轉(zhuǎn)包一部分出去,而接受的設(shè)計(jì)公司有些是根本沒(méi)有設(shè)計(jì)資質(zhì)的臨時(shí)組建的業(yè)務(wù)人員,這樣設(shè)計(jì)的項(xiàng)目方案,不能說(shuō)完全是沒(méi)用的,但至少?zèng)]有經(jīng)過(guò)完全的市場(chǎng)檢驗(yàn)的產(chǎn)品,其次品率以及危險(xiǎn)系數(shù)還是很高的,從而導(dǎo)致了很多的工程項(xiàng)目質(zhì)量下降、工期延遲。

還有不少設(shè)計(jì)單位,本身的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平就比較低,并且承擔(dān)工程的設(shè)計(jì)者大多為剛畢業(yè)不久的博士,不僅缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),更是缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)知識(shí),只知道照搬規(guī)范章程、緊套程序,然而對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不進(jìn)行研究,更談不上有哪方面的創(chuàng)新了。自己都對(duì)自己所設(shè)計(jì)的成果沒(méi)有全局的把握,只是設(shè)計(jì)到哪里算是哪里,拼接式的圖紙?jiān)O(shè)計(jì),很多細(xì)節(jié)就會(huì)忽略,更有甚者是有些布置圖只是一個(gè)簡(jiǎn)單的單線條圖,對(duì)于關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”不分什么主次,不分特性,隨意選擇“全焊接節(jié)點(diǎn)”或“全鑄鋼節(jié)點(diǎn)”,都未曾考慮過(guò)這種節(jié)點(diǎn)是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能制作出來(lái)心中一概無(wú)底,將應(yīng)該設(shè)計(jì)的“節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”、“支座詳圖”、“施工安裝”等都交給加工企業(yè),設(shè)計(jì)院只是在初步設(shè)計(jì)時(shí)候參與,到后期便交由加工廠處理了,然而加工廠有些設(shè)備室是沒(méi)有的,比如缺乏計(jì)算軟件,他就得將施工圖任務(wù)轉(zhuǎn)包出去,由于這些分包單位缺乏專(zhuān)業(yè)配套知識(shí),對(duì)設(shè)計(jì)總體要求不明確,往往所做出的圖紙不符合原設(shè)計(jì)要求,存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

2、鋼結(jié)構(gòu)加工廠與設(shè)計(jì)院脫節(jié)

加工廠是在市場(chǎng)當(dāng)中運(yùn)行的,它就會(huì)優(yōu)先考慮自身的成本問(wèn)題,盲目的優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu),嚴(yán)重破壞了原有的設(shè)計(jì),結(jié)果造成工程質(zhì)量事故頻發(fā)。例如前年的某工程,優(yōu)化后造成桿件太小,致使施工過(guò)程中支撐不住上面的架構(gòu),導(dǎo)致數(shù)百個(gè)桿件失穩(wěn),出現(xiàn)了悲慘的施工事故。這樣不僅給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)造成重大損失,也給施工人員帶來(lái)嚴(yán)重的人身安全威脅。然而,現(xiàn)如今的現(xiàn)狀是,國(guó)家雖然明文規(guī)定了“施工圖設(shè)計(jì)”由設(shè)計(jì)院完成,施工圖設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)深度的要求,但是又有多少設(shè)計(jì)院是按照這個(gè)規(guī)定章程辦事的呢,上有政策下有對(duì)策,反正是不會(huì)讓國(guó)家層面查到,就算是成功了,完全背離了設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的初衷。

四、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念思維要結(jié)合實(shí)際

1、因時(shí)制宜、因地制宜

不是外國(guó)的設(shè)計(jì)方案就一定好,不能照搬到我們的設(shè)計(jì)和施工方案中。我們一定要因地制宜、因時(shí)制宜,選取最合適的設(shè)計(jì)方案,深入實(shí)地考察,得出具體的實(shí)地?cái)?shù)據(jù),才能實(shí)事求是的設(shè)計(jì)出科學(xué)的方案。

有些外國(guó)設(shè)計(jì)專(zhuān)家根本就沒(méi)來(lái)過(guò)中國(guó),他們只是在實(shí)驗(yàn)室模擬一下,甚至有些是在網(wǎng)上查找的陳舊資料,就沒(méi)有考慮到我們?cè)O(shè)計(jì)地質(zhì)的實(shí)情,比如我們的奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”,它采用了先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋和砼看全脫開(kāi)方案,將幾萬(wàn)噸的巨大鋼桁架所產(chǎn)生的地震荷載由鋼結(jié)構(gòu)柱完全傳至柱底,但是數(shù)千噸的巨大柱底水平力由看臺(tái)基礎(chǔ)脫開(kāi)的巨型鋼柱腳傳遞,結(jié)果導(dǎo)致了用鋼量達(dá)到五萬(wàn)噸,相當(dāng)同類(lèi)體育場(chǎng)用鋼量的四倍,在抗地震設(shè)計(jì)理念當(dāng)中,這是極不合理極其失敗的方案,可是我們還是選擇了老外的方案,國(guó)內(nèi)專(zhuān)家提出的將數(shù)萬(wàn)噸的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震力傳給砼看臺(tái)的方案,本可以減少大量的鋼材。在保持原建筑風(fēng)貌不變的情況下,可使笨重龐大的鋼結(jié)構(gòu)減少鋼材用量?jī)扇f(wàn)多噸。

2、結(jié)合實(shí)際,實(shí)地考察

很多設(shè)計(jì)人員忙于研究理論成果,著述論文,將自己埋在實(shí)驗(yàn)室,根本不會(huì)出去實(shí)地考察,設(shè)計(jì)出來(lái)的方案也是在實(shí)驗(yàn)室模擬的,自己滿(mǎn)意了,缺忽視了大眾的需求,沒(méi)有實(shí)地考察,更不談民意的調(diào)查,可是大型的項(xiàng)目建設(shè)不一定就是設(shè)計(jì)方案合理,能否施工都是一個(gè)未知的。普遍的是使得施工人員心中沒(méi)底,更有的是會(huì)給施工帶來(lái)極大困難,要是造價(jià)高昂會(huì)拖垮原先的預(yù)算就吃緊的投資公司企業(yè)。

3、合理設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員要么再設(shè)計(jì)當(dāng)中過(guò)于保守,使得很多建筑建了沒(méi)幾年又得拆了重建,要么就過(guò)分先進(jìn),不考慮科技所能達(dá)到的現(xiàn)實(shí),根本在后期無(wú)法施工,要么施工出來(lái)了,極可能是一座岌岌可危的建筑。所以,在我們看來(lái),重要性系數(shù)取值任意加大,桿件“應(yīng)力比”取值太低;焊縫等級(jí)不分區(qū)別一律取一級(jí)全熔透焊縫;鋼材等級(jí)不分使用條件和部位也一律取c級(jí)或d級(jí);鋼材強(qiáng)度級(jí)別不管是否必要隨意采用高強(qiáng)度420Mpa、490Mpa鋼材。更有設(shè)計(jì)人員之間不考慮現(xiàn)實(shí)費(fèi)用要求,以為花的是國(guó)家的錢(qián),又不是設(shè)計(jì)院的錢(qián),工程投資加大反而會(huì)增加設(shè)計(jì)費(fèi),設(shè)計(jì)院得到好處反而不承擔(dān)任何因工程浪費(fèi)而造成的法律責(zé)任,這種錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)思想不僅在毒害整個(gè)設(shè)計(jì)市場(chǎng),更是會(huì)讓整個(gè)設(shè)計(jì)院在市場(chǎng)上的份額越來(lái)越小,最終退出競(jìng)爭(zhēng)序列。

第9篇

【關(guān)鍵詞】鳥(niǎo)巢體育館;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);奧運(yùn)會(huì)

0.前言

2008年奧運(yùn)會(huì)的舉辦,讓全世界的人民看到了中國(guó)的文明和風(fēng)采,都為中國(guó)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)面貌所震撼,當(dāng)中就包括鳥(niǎo)巢體育館。國(guó)家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部,為北京奧運(yùn)會(huì)的主體育場(chǎng)。國(guó)家體育場(chǎng)的設(shè)計(jì)理念有利于發(fā)展奧林匹克精神、弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化。好多讀者對(duì)國(guó)家鳥(niǎo)巢體育館充滿(mǎn)了好奇,本研究就為讀者揭開(kāi)鳥(niǎo)巢體育館的神秘面紗。

1.鳥(niǎo)巢體育館的簡(jiǎn)單介紹

國(guó)家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部,為2008年北京奧運(yùn)會(huì)的主體育場(chǎng)。工程總占地面積21公頃,場(chǎng)內(nèi)觀眾坐席約為91000個(gè)。舉行了奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)開(kāi)閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。奧運(yùn)會(huì)后成為北京市民參與體育活動(dòng)及享受體育娛樂(lè)的大型專(zhuān)業(yè)場(chǎng)所,并成為地標(biāo)性的體育建筑和奧運(yùn)遺產(chǎn)。體育場(chǎng)的形態(tài)如同孕育生命的“巢”和搖籃,寄托著人類(lèi)對(duì)未來(lái)的希望。設(shè)計(jì)者們把結(jié)構(gòu)暴露在外,因而自然形成了建筑的外觀。整個(gè)體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)的組件相互支撐,形成網(wǎng)格狀的構(gòu)架,外觀看上去就仿若樹(shù)枝織成的鳥(niǎo)巢,其灰色礦質(zhì)般的鋼網(wǎng)以透明的膜材料覆蓋,其中包含著一個(gè)土紅色的碗狀體育場(chǎng)看臺(tái)。在這里,中國(guó)傳統(tǒng)文化中鏤空的手法、陶瓷的紋路、紅色的燦爛與熱烈,與現(xiàn)代最先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完美地相融在一起,它如同巨大的容器。國(guó)家體育場(chǎng)坐落于奧林匹克公園建筑群的中央位置,地勢(shì)略微隆起。高低起伏的波動(dòng)的基座緩和了容器的體量,而且給了它戲劇化的弧形外觀。匯聚成網(wǎng)格狀―就如同一個(gè)由樹(shù)枝編織成的鳥(niǎo)巢。在滿(mǎn)足奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)所有的功能和技術(shù)要求的同時(shí),設(shè)計(jì)上并沒(méi)有被那些類(lèi)同的過(guò)于強(qiáng)調(diào)建筑技術(shù)化的大跨度結(jié)構(gòu)和數(shù)碼屏幕所主宰。體育場(chǎng)的空間效果新穎激進(jìn),但又簡(jiǎn)潔古樸,從而為2008年奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)造了獨(dú)一無(wú)二而又史無(wú)前例的地標(biāo)性建筑。2014年4月中國(guó)當(dāng)代十大建筑評(píng)審委員會(huì)從中國(guó)1000多座地標(biāo)建筑中,綜合年代、規(guī)模、藝術(shù)性和影響力四項(xiàng)指標(biāo),初評(píng)出二十個(gè)建筑。北京鳥(niǎo)巢――國(guó)家體育場(chǎng)為初評(píng)入圍建筑之一。

2.鳥(niǎo)巢體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1鳥(niǎo)巢體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

支承體育場(chǎng)看臺(tái)的放射狀混凝土框架結(jié)構(gòu)與環(huán)繞它們并形成主屋蓋的空間鋼結(jié)構(gòu)完全分離??臻g鋼結(jié)構(gòu)由一系列門(mén)式桁架?chē)@著體育場(chǎng)內(nèi)部碗狀座席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成,結(jié)構(gòu)組件相互支撐,形成網(wǎng)格狀構(gòu)架,組成體育場(chǎng)整體的“鳥(niǎo)巢”造型。所有的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件自然在外,不加幕墻或其他外墻的粉飾,形成建筑物獨(dú)有的外觀特點(diǎn)。工程標(biāo)高為45.50m,屋面呈雙曲面馬鞍型,東西跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為66.87米,南北跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為40.01米。屋蓋主結(jié)構(gòu)為箱型截面,上弦桿和下弦桿構(gòu)件邊長(zhǎng)1.5米,上下弦桿之間為邊長(zhǎng)0.75米的箱型豎腹桿與斜腹桿交錯(cuò)編織,屋蓋矢高為12.00米。屋蓋豎向由24根鋼格構(gòu)柱支撐,每根鋼格構(gòu)柱由3根箱型截面邊長(zhǎng)1.5米的鋼柱組成,使荷載通過(guò)它傳遞至基礎(chǔ)。可開(kāi)啟屋蓋由兩個(gè)部分組成開(kāi)啟和關(guān)閉系統(tǒng),矢高為7.50米,結(jié)構(gòu)形式基本同主屋蓋,沿著屋蓋頂部的軌道運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟或關(guān)閉。鋼結(jié)構(gòu)上弦構(gòu)架底部之間用透明的ETFE氣墊膜來(lái)填充,既保證屋蓋的防水要求,又保證體育場(chǎng)透射充足的陽(yáng)光;下弦下部用半透光的、可開(kāi)啟的ETFE氣墊膜,保證體育場(chǎng)內(nèi)達(dá)到漫光散射的溫和光照效果和改善紫外線的照射強(qiáng)度。工程設(shè)計(jì)有諸多亮點(diǎn):鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)無(wú)裝飾結(jié)構(gòu),構(gòu)件交叉編織即組成建筑外造型。屋面設(shè)置大跨度可開(kāi)啟屋蓋。屋蓋采用ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)。主體構(gòu)件均為大截面箱型結(jié)構(gòu),桿件相交節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,一個(gè)節(jié)點(diǎn)在三維空間匯交多根桿件。為營(yíng)造“鳥(niǎo)巢”效果,屋面次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)更是復(fù)雜多變,規(guī)律性很少。單體構(gòu)件體形大,無(wú)法直接運(yùn)輸、安裝,需采取分段加工。為保證施工質(zhì)量,必須確定合理的加工工藝。材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345,板厚分為40mm、60mm、80mm。大箱型斷面,對(duì)焊接產(chǎn)生的應(yīng)力、變形收縮值和層狀撕裂都很難控制。總焊接焊條、焊絲數(shù)百?lài)?,焊接量非常大。中心環(huán)體兩端為弧形,與斜桁架相接會(huì)出現(xiàn)銳角相接。

2.2鳥(niǎo)巢體育館的結(jié)構(gòu)說(shuō)明

鳥(niǎo)巢體育館主要分為基座,屋頂,包廂三部分結(jié)構(gòu)?;c體育場(chǎng)的幾何體合二為一,如同樹(shù)根與樹(shù)。行人走在平緩的格網(wǎng)狀石板步道上,步道延續(xù)了體育場(chǎng)的結(jié)構(gòu)肌理。步道之間的空間為體育場(chǎng)來(lái)賓提供了服務(wù)設(shè)施:下沉的花園,石材鋪裝的廣場(chǎng),竹林、礦質(zhì)般的山地景觀,以及通向基座內(nèi)部的開(kāi)口。從城市的地面上緩緩隆起,幾乎在不易察覺(jué)中形成了體育場(chǎng)的基座。屋頂各個(gè)結(jié)構(gòu)元素之間相互支撐,匯聚成網(wǎng)格狀,就象編織一樣,將建筑物的立面,樓梯,碗狀看臺(tái)和屋頂融合為一個(gè)整體。如同鳥(niǎo)會(huì)在它們樹(shù)枝編織的鳥(niǎo)巢間加一些軟充填物,為了使屋頂防水,體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)間的空隙將被透光的膜填充。由于所有的設(shè)施-餐廳,客房,商店和衛(wèi)生間都是獨(dú)自控制的單元,建筑外立面的整體封閉因而是非常不必要的。舒適豪華的裝修布置,優(yōu)質(zhì)周到的配套服務(wù),清晰良好的觀看視野是國(guó)家體育場(chǎng)包廂品質(zhì)的保障。它不僅提供了一個(gè)親臨其境的最佳觀賽場(chǎng)所,更為社會(huì)企業(yè)和各界名流搭建一個(gè)交際、公關(guān)、答謝客戶(hù)的社交平臺(tái),為企業(yè)提供一次難得的展示自身實(shí)力和尊貴地位的機(jī)會(huì)。國(guó)家體育場(chǎng)包廂位于體育場(chǎng)的四層,賽后通過(guò)改造,賽后包廂的數(shù)量為140個(gè)?!傍B(niǎo)巢”外形結(jié)構(gòu)主要由巨大的門(mén)式鋼架組成,共有24根桁架柱。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100年,耐火等級(jí)為一級(jí),抗震設(shè)防烈度8度,地下工程防水等級(jí)1級(jí)。工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形,南北長(zhǎng)333米、體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥(niǎo)巢”結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬(wàn)噸,混凝土看臺(tái)分為上、中、下三層,看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)為地下1層,地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺(tái)上部完全脫開(kāi),互不相連,形式上呈相互圍合,基礎(chǔ)則坐在一個(gè)相連的基礎(chǔ)底板上。

3.結(jié)束語(yǔ)

鳥(niǎo)巢的成功設(shè)計(jì)受到了世界友人的矚目,不單單被設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)所震撼,也被中國(guó)設(shè)計(jì)人才的智慧所感嘆。鳥(niǎo)巢設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了人文關(guān)懷,把中華傳統(tǒng)文化的民族精神融入到了鳥(niǎo)巢設(shè)計(jì)理念之中。國(guó)家體育場(chǎng)將創(chuàng)造其自己的文化和人文氛圍,通過(guò)吸引最好的中國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)際體育活動(dòng)和表演藝術(shù)機(jī)構(gòu)、優(yōu)秀的服務(wù)和先進(jìn)的管理技術(shù),使國(guó)家體育場(chǎng)將成為全世界其他國(guó)家看中國(guó)的一個(gè)新窗口。通過(guò)本研究對(duì)鳥(niǎo)巢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的介紹相信讀者會(huì)更加向往北京的鳥(niǎo)巢,也對(duì)設(shè)計(jì)師的智慧和辛苦感到震撼,這是一個(gè)中國(guó)人感到的自豪和驕傲。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]范重.國(guó)家體育場(chǎng)大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的新技術(shù)[A].第15屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第Ⅰ冊(cè))[C].2006.