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钢结构建筑结构设计与选型的挑战
- 2020-04-24-

钢结构建筑通常有门式刚架、框架、桁架、网架(壳)、索膜、塔桅等结构形式。其设计理论和施工技术大多较为成熟。但也存在一些尚未解决的问题,或者没有简单实用的设计方法,如网壳的稳定性等。如何选择合理的建筑结构是结构设计师面临的挑战。

在钢结构设计的全过程中,钢结构强调“概念设计”的概念,在结构选型和布置阶段尤为重要。对于一些难以进行合理分析或规范中未作规定的问题,可根据从力学关系、破坏机理、震害等方面得出的设计思路,从整体上确定控制结构的布置和具体措施,总体结构系统与子系统之间的试验现象和工程经验。概念设计可以用于早期快速有效的构思、比较和选择。所得结构方案便于手工计算,概念清晰,质量正确,避免了结构分析阶段不必要的繁琐计算。同时,也是判断计算机内力分析输出数据是否可靠的主要依据。武汉钢结构公司在结构设计选型时,认为应考虑不同建筑结构类型的特点。

例如:1)轻钢工业厂房设计中,当有较大的吊重或移动荷载时,可考虑放弃门式刚架而采用网架。2) 在基本雪压较高的地区,屋盖曲线应有利于积雪滑动(雪荷载应考虑在50度切线内),如采用三心圆网壳。近一半的雪荷载被释放。3) 对降雨量大的地区也有类似的考虑。在建筑允许的情况下,框架内的支架布置将比带有刚性接头的简单框架更经济。4) 在屋面跨度较大的建筑物中,可选用悬索或索膜结构体系。5) 在高层钢结构建筑的设计中,常采用钢-混凝土组合结构。在高烈度或非常不规则的高层建筑中,不应为了经济考虑而简单地选择不利于抗震的核心筒加外框形式。选择周围巨型型钢混凝土柱,核心是支撑框架结构体系。