⑴ 怎麼學習鋼結構設計。最要是結構核算,無基礎,該從哪裡學起
一、鋼結構適用范圍及選型
1.鋼結構適用的范圍
鋼結構通常用於高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說:超高層建築、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、工業廠房和臨時建築等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
2.鋼結構的選型
在鋼結構設計的整個過程中,都應該被強調的是"概念設計",它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題,可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易於手算、概念清晰、定性正確,並可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時,它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
鋼結構通常有框架、平面 (木行)架、網架 (殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法,比如網殼的穩定等。
結構選型時,應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業廠房中,當有較大懸掛荷載或移動荷載,就可考慮放棄門式剛架而採用網架。基本雪壓大的地區,屋面曲線應有利於積雪滑落(切線 50 度內需考慮雪載),如採用三心圓網殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區相似考慮。建築允許時,在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建築中,可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中,常採用鋼混凝土組合結構,在地震烈度高或很不規則的高層中,不應單純為了經濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型 SRC 柱,核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。
結構的布置要根據體系特徵,荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力 (風震)的作用線。否則應考慮結構的扭轉。結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受 1/4 的總水平力。
框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時把次梁支撐在較短的主樑上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
3.鋼結構構件的截面選取
結構布置結束後,需對構件截面作初步估算。主要是樑柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
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。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按 l/b 限值確定時,可迴避鋼梁的整體穩定的復雜計算,這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度後,其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。
柱截面按長細比預估。通常 50<λ<150,簡單選擇值在 100 附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或 H 型鋼截面等。
初學者需注意,對應不同的結構,規范中對截面的構造要求有很大的不同。如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。在鋼結構規范和輕鋼規范中的限值有很大的區別。
除此之外,構件截面形式的選擇沒有固定的要求,結構工程師應該根據構件的受力情況,合理的選擇安全經濟美觀的截面。
二、鋼結構設計簡單步驟和設計思路
1.設計計算的手段
目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮 P- Δ,p- δ。
新近的一些有限元軟體可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結構提供了條件。並不是所有的結構都需要使用軟體:典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。簡單結構通過手算進行分析。復雜結構才需要建模運行程序並做詳細的結構分析。
2.計算結果的判定
要正確使用結構軟體,還應對其輸出結果的做"工程判定".比如,評估各向周期、總剪力、變形特徵等。根據"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。
不同的軟體會有不同的適用條件。初學者應充分明了。此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離,為了獲得實用的設計方法,有時會用誤差較大的假定,但對這種誤差,會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。鋼結構設計中,"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的內容。
工程師們不應該過分信任與依賴結構軟體。美國一位學者曾警告說:「誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。」
注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。
3.判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構通常用於高層建築、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說:超高層公共建築、大跨度的公共建築、橋梁、電視塔、倉棚、工業廠房和臨時建築等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
4.結構選型與結構布置
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計",它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題,可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易於手算、概念清晰、定性正確,並可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時,它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
鋼結構通常有框架、平面 (木行)架、網架 (殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法,比如網殼的穩定等。
框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁,但是這會使主梁截面加大,減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消,此時把次梁支撐在較短的主樑上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
5. 節點設計
連接節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,最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。按傳力特性不同,節點分剛接,鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。
連接的不同對結構影響甚大。比如,有的剛接節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。會導致實際工程變形大於計算數據等的不利結果。
連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法,初學者可偏安全選用前者。鋼結構設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便。也可以使用結構軟體的後處理部分來自動完成。
⑵ 鋼材入門知識怎麼學
鋼材知識很多,相對來說比較專業,學習鋼材知識可以從以下幾個方面入手:
首先先了解自己行業的細分領域。是做哪種鋼材。比如有不銹鋼,抽油桿鋼,彈簧扁鋼,這些種類不同對應學習內容不同。
其次找到自己領域後從產品端開始學習,比如型號,規格,特性,工藝等。
還可以找到各大對應的網站去學習,比如我的鋼鐵網,鋼鐵論壇等。
⑶ 鋼結構設計需要什麼類型的知識啊
鋼結構設計也是結構設計的一種,所以你應該先學結構設計的東西,主要是力學專,和土力學,材料屬力學,但要先學理論力學,不過學這些東西前,高數和概論要學好,當然你不能一點混凝土設計都不學,他們無非是材料性能不一樣,還有國家相應的規范標准,最主要的還有抗震要學吧,建築結構設計和你之前學的那些軟體不一樣,你之前學的就是一個電子工具,但學設計是自己對建築結構的理解,你學習的創造能力。