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建筑钢结构设计方法与实例解析(第2、3章)

2015-08-04 15:16  来源:中国钢结构设计总群   编辑:admin  点击:次   [我要评论]

  学习总结-第二、三章
  
  铁柱上台一鞠躬,这个四月是非常忙碌的,项目多,工期短,时间紧,3月底到4月13号,平均每天也就睡4个多小时,随身备着维生素,生怕哪天突然猝死。14号凌晨5点工作才大致稳妥。中午一出门,阳光明媚,有些刺眼,亮光透过树影跌碎,散落到地面上,满了一地。乍一抬头,猛发现,叶子竟然出来了,竟然是那么的新鲜,还能闻到空气中沁人心脾的花香,春天竟然已经到了。  项目虽然还在继续,但电话终究没有前些日子的急促,内心有些小舒坦、小惬意,现在的时间终于是属于自己的时间了。
  
  闲话不多聊,进入主题,由于第二、三章,单章章节篇幅很少,另外这两章关系紧密,于是我把这两章整合起来,除了系统的讲解,总结两章节内容外,我穿插些我实际工程中遇到的一些情况,与章节内容相互结合,这样通俗易懂,能够在密密麻麻的知识面中,梳理出一些头绪来。知识面内容,书本上写的很清楚,我这里不再赘述,请大家仔细阅读。
  
  钢结构与混凝土的学习方法是类似的,只不过钢结构的材料比较单一,从本人的学习的经历上来讲,学习钢结构的初始困难,不是知识的深度,知识的多元性,最主要的原因还是对钢结构的不了解,在意识上没有一种形象上的概念,很多设计人员,设计钢结构的时候,可能有时候感觉是朦胧的,这种感觉可以用“大致上”、“可能”“好像”“估计是”来形容,不知道实际钢结构是怎么建立起来的,不知道钢结构是怎么连接的,什么是盖板,盖板有什么用。钢梁与钢柱的翼缘连接是怎么样的形式,钢梁与钢柱子的腹板连接是什么样子的。可是大家对混凝土,砖房子却知道怎么建立起来的,因为从小咱们大家对混凝土,砌体结构多多少少是有接触的。只有视觉,触觉的的感知,才会对钢结构有个客观的认识。这样能消除对钢结构认识上陌生感,抵触感,畏惧感。牵起女孩子的手,才知道牵手的感觉。都是一个道理。从个人,还有接触到的想学设计的人员来看。单单从这两章上来讲,大致会遇到下列几种情况:1、不了解钢结构构造。2、不了解钢结构如何加工。3、不了解焊接材料如何选用,只是照抄现成的钢结构设计说明。4、不了解钢结构的分类。如H型钢与工字钢分不请、H型钢种类分不清(HW,HM,HN选用,区别。)5.不了解钢结构设计到施工的具体流程。如不知道钢结构焊接等级,钢材牌号。建筑设计的时候,脑子毫不犹豫的选择Q235B。焊接材料选择E43不知道符号的具有含义。6、概念意识的定位错误。认为自己只是个设计人员,不管结构合理不合理,现场施工的难易程度,能否实现。出完图就OK了。不是自己出钱不心疼。7、钢结构连接,思想僵化。完全套用书本。等等。
  
  上述这些问题都是新手通病,不严谨,不科学,不认真,学习的时候求速度,求效率,急切成才,不实际参与现场施工,只看书本。认为书本就是圣旨。导致自己的设计与现实施工严重脱节,以至于施工方不停的与设计方沟通,浪费时间,降低效率。从技术上,得不到施工人员的认可,与尊重;从个人人脉上,失去以后继续合作的机会。所以钢结构设计必须把正在设计的建筑,当成自己的建筑的认真。只有底子打的扎实了,才能在以后的钢结构设计生涯中游刃有余。所以往往出问题的地方恰恰是第二章,第三章所述的最基本的内容。而本书上篇最重要的内容是2.3.4这些篇幅最少,却有很精练的章节。
  
  同样是学习者,我深知此大家对这两章节的印象。纯文字,数字与字母结合,表格满页飞。ABCD很多。分类多,词语陌生,没兴趣,大致看看。熟悉的瞅瞅,不熟悉瞅完就忘记了。或者一个字“略”,不知道有没有人躺枪!!为了加深此两章内容的印象,我来梳理下,此两章内容: 第二章钢结构的材料选用。可以用“好钢用在刀刃上”一句话总结。“好”字是指各类钢结构特点。“刀刃”是指位置,即需要用钢的地方。有的放矢,把各种型号的钢材用对地方,让之发挥出自身最大的特性。
  
  第三章钢结构连接。介绍了目前最常用的连接形式;螺栓连接,焊接。围绕着三方面讨论:1、连接分类。2、具体怎么连接。3、怎么保证你的连接合理。
  
  现实中,焊接工人的技术水平参差不齐,焊接工人罕有会钢结构设计的,他们理论知识绝没有设计人员知道的多,他们只看结构设计说明,按照设计走,他不管你的结构合理不合理,选取你需要的焊接材料,选取你所需求的结构材料。根据我自己在钢构厂的经历,工人们有时候不会按照你的设计尺寸走,没有特殊情况,焊接尺寸也不会按照设计尺寸走,只是主观的感觉,觉得焊透了就行。钢架子焊歪了,用大铁锤碰碰敲直,看的你一身冷汗。所以做设计的时候必须考虑本地实际的加工水平,施工水平,是不是要富裕量,是不是严格监督,是不是现场控制施工质量。这些问题必须时刻记在心上。如果不了解结构材料、连接材料、焊接材料的属性,你会吃大亏。翻开第二章。P51-P53详细的讲了钢材的分类,以及具体符号的意义。记下来是非常繁琐的。我一般就是仔细的看一遍,看完就不回头看了。没事再翻翻,再看看,混个脸熟,然后没事再看看。时间长了,也就熟悉了。没必要专门去记,遇到最起码有印象,知道这些符号在哪里。当你遇到需要这些特性钢材的工程的时候,我相信你根本不需要去专门记,你一下子记住的。P54-P55讲的是不应采用用Q235沸腾钢情况分类。这都是规范上面的东西。请参阅相应规范。P56-57讲了型钢的分类与优点。除了H型钢,角钢,槽钢,钢板意外,还有很多C型钢,Z型钢,无缝钢管。等等,请注意这些型钢表达方式。这些都最常用的。属于轧制构件。整体性好。我讲一些新手遇到的一些情况:1、H型钢与工字钢具体的区别这里不再赘述。2、哪些结构选用H型钢,哪些选择角钢,哪些结构选择组合截面。对新手的建议是,先模仿,然后自己再自由选择。比如塔架结构往往采用角钢,方管,圆管。屋架采用管桁架,无缝钢管。框架结构采用H型钢,或者焊接钢,方管。支撑用十字钢支撑等3.什么时候用焊接钢,什么时候用H型钢。往往焊接钢截面可以自由选取,有很大的任意选择性。可以更准确的利用截面属性。但是需要后制作。H型钢为商品钢材,是固定的,材料是成品,进料就可以加工,开孔,施工速度快。P58 节2.2 讲述了螺栓,锚栓,圆头头栓钉不再赘述。请参考《钢结构构造与识图》相关章节。总之对于钢结构的材料的基本概念,需要重复。准确的识别钢结构符号,对于钢结构初学者来讲是非常重要的。
  
  第三章,请大家仔细阅读,此篇章写的很清晰,参阅《钢结构设计原理》《钢结构节点设计手册-第三章》。我来讲一些书本上相关的知识,属于知识的拓展。
  
  在实际的工程,我们经常遇到三种连接方式。焊接,螺栓连接,焊栓连接。但这只是从连接材料上来讲的。从节点属性来讲,钢结构连接分 刚接、铰接、半刚接。《在钢结构框架体系高等分析与系统可靠度设计》P140有具体讲解。书本上讲,平面桁架节点是按照铰接假定。《大跨度空间结构设计》书本上讲,网架结构设计,节点设计按照铰接假定。所谓铰接,就是节点处不传递弯矩,杆件就像胳膊肘一样,能够绕肘关节自由转动,手臂就是甩不出去。可是实际工程中,想让节点不传递弯矩是绝对不可能的。我当时有个疑问,既然不能完全实现,为什么还这么假定,平面钢管桁架节点域完全是焊接住,为什么计算的时候不按照传递弯矩的情况走。所以当时对书本第一次产生怀疑,总是想问我什么。书本上的解释,实际工程中符合计算误差。有的干脆就是没解释,就直接按照铰接节点设计。可是《3D3S手册-网架篇》这么介绍过,一般网架都按照空间桁架计算,如果网架与框架结合,按照空间框架走,部分节点释放。也就是说,3D3S设计人员也是考虑过桁架弯矩传递问题。
  
  菜鸟的时候我设计过一个平板网架,一般来讲,节点球一般都是螺栓球,螺栓球基本上是接近铰接节点的。但是由于施工的施工水平以及工期要求,甲方说,必须用焊接球。对于新手来讲,焊接球的印象,就是杆焊接到了球上,多么刚,杆件绝对不能在杆件上摇摆,我设计的时候完全按照空间刚性框架走的。也就是各个杆件是完全按照钢节点设计,杆件承受弯矩。柱脚刚接。算出来结果后,发现柱脚位置杆件非常大。用了很大的杆件才能满足情况,以至于焊接球非常大。大的根本没法实现。于是我按照书本的计算,节点全部铰接,柱脚全部刚接,发现杆件基本上均匀的。外部荷载一样,算出的结果却不一样,究竟是我错了,还是书本错了。后来我按照我的方案走,释放柱脚,结果让我满意。我想说的是,当你决定采用某种体系的时候,一定要根据现场的施工情况,不要完全套用书本圣旨。还有一次我做了一个穹顶玻璃采光顶。柱顶接单层网壳,现场情况柱子的截面非常小,不可能做到刚接柱脚,你只能做到铰接。所以制约你设计的除了理论知识外,现场情况也是非常重要的。
  
  钢结构设计只是钢结构建立起来的一部分,结构最精华的部分在于精致而不浪费。现实的来讲,大部分的甲方与施工方关注的是成本,有时候一个节点连接属性转化,会突然让结构发生一些奇妙的变化,能减少成本,能放大成本。沉浸其中,其乐无穷。
  
  就写到这里吧。前段时间我总是担心,我写的东西会不会暴漏自己的屁股,后来我也想通了。我也就这个水平了,总比唠唠叨叨不干正事强。爱咋咋地吧。第四章钢结构的防腐及防火设计,非常重要。我会单独拿出一章讲。讲完第四章,就要开始下篇 激动人心的 工程实例。。讲完理论,就该拿出真功夫了。。阿弥陀佛。(未完待续)

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