了解钢结构的定义特点,探寻其在建筑领域的优势

   日期:2024-08-20     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:413    
核心提示:钢结构深化设计即钢结构详图设计,在钢结构施工图设计之后进行,详图设计人员根据施工图提供的构件布置、构件截面、主要节点构造及各种有关数据和技术要求,严格遵守钢结构相关设计规范和图纸的规定,对构件的构造予以完善。

定义钢结构的特征

钢结构是由钢材料组成的结构,是建筑结构的主要类型之一。在设计和施工上,具有以下特点:

1.材料强度高,重量轻

钢具有高强度和高弹性模量。与混凝土和木材相比,其密度与屈服强度的比值相对较低,因此钢结构的截面小,重量轻,便于运输和安装,适用于跨度大、高度高、荷载重重的结构。

2.钢材韧性好,塑性好,材料均匀,结构可靠性高

适用于承受冲击和动载荷,具有良好的抗震性能。钢的内部组织均匀,接近各向同性均质体。钢结构的实际工作性能较符合计算理论。因此,钢结构具有很高的可靠性。

3、钢结构制造安装机械化程度高

钢结构构件易于在工厂制造,并在施工现场组装。工厂钢结构构件的机械化制造,精度高,生产效率高,装配速度快,工期短。钢结构是工业化程度最高的结构之一。

4、钢结构密封性能好

由于焊接结构可以完全密封,因此可以制成高压容器、大型油池、压力管道等,具有良好的气密性和水密性。

5、钢结构耐热、耐火

当温度低于150°C时,钢的性能变化很小。因此,钢结构适用于热工房,但当结构表面暴露在150°C左右的热辐射下时,应采用隔热板进行保护。温度在300°C至400°C之间。 钢的强度和弹性模量明显降低,当温度在600°C左右时,钢的强度趋于零。 在有特殊消防需要的建筑物中,必须用耐火材料对钢结构进行保护,以提高耐火等级。

6、钢结构耐腐蚀性差

特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中,很容易生锈。一般来说拆除钢结构桥怎么套,钢结构应进行除锈、镀锌或喷漆处理,并应定期进行维护。对于海水中的海上平台结构,需要采取“锌块阳极保护”等特殊措施,以防止腐蚀。

7.低碳、节能、绿色环保、可重复使用

拆除钢结构建筑几乎不会产生建筑垃圾,钢材可以回收再利用。

钢结构详细设计

1.钢结构深化设计过程

钢结构详图设计是对钢结构的详细设计,是在钢结构施工图设计之后进行的,详细设计人员应严格遵守钢结构的有关设计规范和图纸的规定,根据构件布置图纸, 构件截面、主节点结构及各项相关资料及技术要求由施工图纸提供,并对构件的结构进行改进。

根据工厂制造条件、现场施工条件,并考虑运输要求、起重能力和安装因素等,确定合理的组成单元。最后,利用专业的钢结构深化设计绘图软件,详细表达构件的整体形态、构件中各部件的尺寸和要求,以及部件与图纸之间的连接方法,使制造和安装人员通过查看图纸,清楚地了解结构要求和设计意图, 并在工厂内完成零部件的加工生产和现场组装安装。

钢结构深化详图是结构设计与构件加工生产之间的纽带桥梁,为钢结构加工生产厂和现场施工安装单位提供构件加工安装必要的依据,及时向施工工程师、结构工程师反映工厂加工和现场安装中不切实际的问题, 以及可行的解决方案,避免影响工程的进度和质量,造成经济损失。

二、钢结构设计内容的深化

一般来说,钢结构深化设计包括以下内容:

1、全套图纸的归档分类和编号,零部件的编号原则,材料的要求,特殊加工的要求和质量要求,建筑放样的基本原则,防腐防火要求,储运条件等。

2、施工安装图:各构件在整个建筑物中的位置和安装方法,一般包括平面图和立面图,主要用于指导现场的安装和施工,也是对各构件的安装是否发生碰撞的放样检查。建筑和结构设计工程师也可以使用它来检查和审查详细的设计图纸。

3、零部件加工细节、零件加工细节:零件切割、钻孔、刨削等加工、零部件焊接成分加工、表面处理等。主要用于指导工厂制造和加工图纸、文件(狭义的钢结构详图,即加工详图)。

4、物料清单:为物料采购和预算编制提供依据,并为加工的进度控制和管理提供依据。此类数据是处理管理不可或缺的依据,处理单位可以据此开展处理组织计划、成本控制、进度管理等一系列管理工作。

5、深化焊接标准和节点细节:根据结构设计的数据结果,在行业和国家规范的指导下,考虑加工制造单位技术装备的实际情况,为设计人员提供检验和审查,为加工厂家提供加工作业的依据。

3.钢结构详图设计软件

Tekla Structures 是一款多功能的 3D 智能建模软件,可创建完整的 3D 模型,其独特的基于模型的建筑系统可以准确设计和创建任何尺寸的刚性结构的复杂 3D 模型,并且模型包含制造和安装所需的所有信息。

使用 Tekla Structures,您可以:

软件功能(2022 版)利用 Tekla Structures 2022 中的自动化功能来提高协作速度、缩短工程进度、实现更顺畅的工作流程并做出有效的决策。通过异地制造,更好的工作流程可以在工程过程的早期实现,实现快速协作,并缩短期限。进入便利的新时代,并通过先进的无纸化工作流程和高度自动化的制造改变您的构建方式。

1. 更智能的制造图纸创建

更高效地创建零件、构件和浇筑体图纸。我们扩展了 Tekla Structures 产品中的智能功能,为您提供了一种更高效、更直接的方式来创建制造组件图。我们投资于开发模型,以快速、高效、准确地生成文档。

2. 钢筋现在被视为钢筋笼构件

基于 Tekla Structures 的核心详图设计优势,现在可以使用装配功能在类似于钢材和预制零件的过程中创建钢筋笼。主要用于制造和装配设计 (DfMA) 或场外施工工作流,您现在可以对钢筋笼、配件和嵌入零件进行详图设计、编号、报告、文档化和导出。

3. 钢筋间距控制更简单

使用无缝的间距工作流来执行所有钢筋命令。根据一致的反馈,我们对钢筋组实施了相同的间距控制,进一步简化了钢筋间距工作流程。

4. 简化复杂几何形状的加固

借助新的肢体表面功能,无论形状多么复杂,都可以在混凝土面上自动创建钢筋设置。该过程利用自动创建的水平和垂直图层,可以使用标准编辑命令进行编辑。

5. 更快的绘图和渲染

绘图的渲染速度比以往任何时候都快!现在,您可以享受类似 CAD 的绘图速度和改进的平移和缩放性能。

6. 参考模型的新渲染选项

元素可见性中添加了新功能,使区分参考模型、装配体和零件比以往任何时候都更容易。

7. 新的 IFC4 输出

您可以将为钢筋构件创建的新制造和对象数据添加到 IFC4 导出中。“属性”窗格现在提供子类型,为 IFC4 导出提供了进一步的分类可能性。我们通过基于模型的数字工作流程,为桥梁设计和施工添加了特定于桥梁的 IFC4 导出功能。

8. 使用桥梁创建器制作更复杂的几何图形

Bridge Builder 扩展改进了抛物线运动。现在,纵向抛物线运动可以创建更复杂的几何形状。桥梁工程师可以创建抛物线,其中截面根据抛物线方程沿整个长度变化。

9. 沿桥的任何线创建一个截面

现在,您可以沿任何预定义路径创建剖面图。此功能允许您构建整个桥梁的整体可视化,这在您的工作中非常常见。您可以沿任何线创建剖面或标高,包括旋风曲线和蛇形折线。

10. 使用 Quadri 连接器轻松共享数据

Tekla Structures 和 Quadri 之间的新连接器为公路和铁路设计人员提供了一种无缝的双向数据交换方式。您可以随时利用此最新的公路或铁路一致性工具,并在中央 Quadri 模型中共享您的桥梁。

11. 在 Tekla Structures 中使用动态隐含碳排放评估创建清洁项目

Tekla Structures 现在还提供 Tekla 软件功能,用于在设计阶段进行碳评估。

Tekla Structures 中提供了新的隐含碳计算器,用于评估您的设计对环境的影响。使用动态计算工具快速比较各种结构选项,完成后,通过 oneClick LCA 链接获取经过认证的隐含碳排放报告。

12. 充分利用 Grasshopper 从未如此简单

Tekla Structures 中的 Grasshopper 组件的外观和行为与传统的 Tekla 组件类似,但它会在后台触发任何 Grasshopper 定义以在 Tekla 中生成对象。使用可视化脚本开始开发您自己的自定义 Tekla 组件。

钢结构的计算和分析

1. 结构力分析

结构上力的分析和计算涉及结构力学。结构力学是固体力学的一个分支,研究工程结构中力和力传递定律以及如何优化它们。

结构力学的研究内容包括结构的组成规律、结构在各种作用作用下的响应(外力、温度效应、构造误差和支座变形等),包括内力的计算(轴向力、剪力、弯矩、扭矩)、位移的计算(线性位移、角位移)、动态响应的计算(固有振动周期、 振型)在动荷载作用下的结构。

2. 结构性优缺点评估

在了解如何分析和计算结构之前,我们必须首先学习如何评估结构的优点。

从力学角度来看,评价结构强度和刚度的主要是结构的强度和刚度。工程结构的设计不仅要保证结构具有足够的强度,而且要保证其具有足够的刚度。

强度不够,结构容易断裂;如果刚度不够,则结构容易起皱,或出现较大的振动,或较大的变形。褶皱会导致结构的变形和损坏,振动会缩短结构的使用寿命,而褶皱、振动和变形会影响结构的性能。

3. 结构动力分析

结构动力学是研究结构在动态载荷下振动的学科。在动态载荷下,我们需要考虑惯性力的影响,以及位移、内力、速度和加速度随时间变化的影响。在动态分析中,有三个主要的结构块:体特征值分析、反应谱分析和时程分析。

1、特征值分析,又称结构固有振动特性分析,主要要求结构的固有振动周期和振型矢量。

2.反应谱分析基于振型分解反应谱理论,是工程中计算地震作用下结构动力响应最常用的方法,但该方法仅限于线弹性结构,弹塑性阶段的振型分解方法已不再适用。

3.时程分析包括线弹性时程分析和弹塑性时程分析,与模态分解法的主要区别在于,测得的地震波输入结构用于计算结构的响应,弹塑性时程分析也可分为静态弹塑性时程分析(又称Pushover分析)和动态弹塑性时程分析两大类。

在上述结构动力分析中,常用的特征值分析和反应谱分析。时程分析通常只适用于重要的建筑物和规模非常复杂的建筑物。结构线弹性的时程分析可以在小震级别下进行,在大地震级别下需要采用结构弹塑性时程分析方法。

4、结构内力分析

结构的内力是指由于荷载和其他力的作用而引起的内力,以抵抗变形。建筑构件通常承受的内力有轴向力、剪力、弯矩、扭矩等。

1、轴向力:指与构件轴线重合的内力。当构件处于受拉状态时,轴向力是拉伸的,当构件受到压缩时,轴向力是压力。

2、剪力:又称剪力,是指垂直于构件的力。剪切力产生弯矩。对于建筑构件截面,剪力主要分布在截面的中性轴线上。增加抗剪力的最直接方法是增加杆件的宽度。

3、弯矩:一般由剪力产生,也会产生过大的偏置轴向力。它是造成建筑构件偏转的主要原因。它主要分布在远离中性轴线的施工构件截面两端。因此,增加抗弯能力最直接的方法是增加杆件的高度。

4.扭矩:引起构件旋转的内力。由于刚度和负载不均匀。内力对建筑物非常不利。《高层建筑混凝土结构技术规程》还规定,建筑物的前两种振型不应有扭转,应通过调整杆件的刚度来避免建筑物的扭转。

5. 结构计算规则

1)钢屋架、钢格栅框架

2)钢支架、钢桁架

3)钢柱、钢梁

4)异型钢楼板、墙板

5) 钢构件

钢杆件的一般计算规则如下:

6) 金属网

6、结构计算公式

钢筋理论重量的基本参数

每米重量(Kg)=0.00617×钢筋的直径(mm)×钢筋的直径(mm),即钢筋的重量与直径的平方成正比。同时,钢筋的理论重量(Kg)≈0.00785×截面积[Π*钢筋半径(mm)*钢筋半径(mm)]。

建筑工程常用的普通钢筋重量:

Φ4=0.099千克

Φ5=0.154千克

Φ6=0.222千克

Φ6.5=0.26千克

Φ8=0.395公斤

Φ10=0.617千克

Φ12=0.888千克

Φ14=1.21Kg

Φ16=1.58千克

Φ18=2.0公斤

Φ20=2.47千克

Φ22=2.98公斤

Φ25=3.85千克

Φ28=4.83千克

Φ30=5.549千克

Φ32=6.31千克

Φ36=7.99千克

Φ38=8.903千克

Φ40=9.87千克

Φ50=15.42千克

计算短公式

扁钢、钢板、钢带W=0.00785×宽度×厚度

方钢W=0.00785×边长²

圆棒、线材、钢丝 W = 0.00617 × 直径²

钢管W=0.02466×壁厚(外径-内径)。

等边角钢W=0.00785×边厚(2边宽-边厚)。

不等角钢W=0.00785×边厚(长边宽+短边宽-边厚)。

工字钢W=0.00785×腰围厚度[身高+f(腿宽-腰围厚度)]。

槽钢W=0.00785×腰围厚度[身高+e(腿宽-腰围厚度)]。

言论

1、角钢、工字钢、槽钢的精确计算公式繁琐,采用表的简化公式计算近似值。

2. F值:一般型号和A型为3.34,B型为2.65,C型为2.26。

3、E值:一般型号和有A时为3.26拆除钢结构桥怎么套,B时为2.44,C时为2.24。

4.每个长度单位为毫米。

7.结构计算分析软件

Staad 是 Bentley 的通用有限元结构分析和设计软件。借助Staad,您可以确保任何复杂程度的钢、混凝土、木材、铝和冷弯型钢项目都能按时、按预算完成。

Staad 具有以下优势:

Staad 软件功能

1)强大的3D图形建模和可视化前后处理功能:STAAD本身拥有强大的3D建模系统和丰富的结构模板,用户可以方便快捷地直接构建各种复杂的3D模型。

设计和分析结构模型

生成结构设计文档

2)超强的有限元分析能力:可对钢、木、铝、混凝土等材料构成的框架、塔楼、桁架、格网(壳)、悬索等结构进行线性和非线性静态、反应谱和时程反应分析。

3)梁、柱、墙设计:对梁、柱、墙的重力荷载和侧向荷载进行优化或分析,快速获得安全、经济的设计。生成符合许多国际设计规范和建筑规范的设计。

4) 进行全面的数量清点:通过全面的材料统计和成本估算(按材料、尺寸和形状排列)深入了解具体的设计替代方案。估算模板面积和前期成本。

5)生成具体图纸和钢筋表:生成全面的钢筋图纸,包括自动钢筋标记、尺寸和注释,以及钢筋放置图纸,包括三维模型剖面图、平面图和详图。自定义所有图纸以符合您公司的标准。工程图会根据 3D 模型的更改自动更新。

6)遵循抗震要求:根据相关建筑规范详细设计和设计抗震系统,以产生地震荷载。在设计元素和设计框架时,请考虑这些力,如果适用,请考虑更大的结构系统。在对设计元素进行比例和详图设计时,应遵循所选设计规范的延展性要求。

7)国际通用结构设计软件:该方案内置了全球20多个国家的标准钢结构库供用户直接选择,也可由用户定制定制断面库,并可按照美国、英国、日本、欧洲等世界主要国家和地区的结构设计规范进行设计。

利用国际配置文件

三维加固

1. 钢筋的定义

钢筋是指在混凝土中设置钢筋并对其进行设计、加工和配置,以提高混凝土的承载能力的过程。

2.加固的影响

1、钢筋高强高性能混凝土在自然环境中的收缩蠕变表现为前期发展快、后期发展缓慢的特点,符合混凝土收缩和徐变的发展规律。

2、钢筋混凝土的收缩蠕变比普通混凝土小。当钢筋率低时,其对收缩蠕变的影响较小,在工程应用中,可作为普通混凝土处理;当增强率较高时,需要详细研究其对收缩蠕变的影响。

3、通过钢筋混凝土的有限元分析以及与试验结果的对比,可以得出结论:在钢筋混凝土的收缩应变分析中应考虑蠕变的影响,忽视徐变的影响将对收缩应变产生较大的误差;钢筋率越高,徐变越小,在相同钢筋条件下,不同荷载年龄下混凝土的蠕变相似。

三、加固基本规定

下面,我们以楼板和横梁为例,简要了解一下钢筋的基本规定。

楼板加固

1、当楼板跨度较小时,楼板的钢筋受钢筋直径和最小间距的限制,而使用HRB400钢筋作为楼板钢筋不能充分发挥强度,因此宜使用HPB300钢筋;

2、当楼板跨度较大或跨度厚度较大时,楼板的配筋主要由承载力控制,与HPB300相比,HRB400钢筋的最小配筋率常数极限由0.20降低到0.15,强度高, 使用HRB400钢筋时,与HPB300钢筋相比,可节省20%左右的钢筋;

3.当跨度厚度比较大时,楼板的相对有效截面高度较小,即钢筋的弯曲臂较小,造成钢筋的浪费,楼板的挠度不易满足要求,在这种情况下,适当增加楼板的厚度, 并且跨度厚度比减小,可以显著减少钢筋量。

综合考虑结构安全性、刚度、钢筋经济性等因素,新《混凝土结构设计规范》对既有混凝土周围混凝土板的厚度比作了如下规定:钢筋混凝土单向板不大于30,双向板不大于40;无梁支护的柱帽板不大于35个,不带梁支护的柱帽板不大于30个。预应力板可适当增加;当板材的荷载和跨度较大时,应适当减小。

梁加固

1、当连续梁跨高比为≤9时,由于梁承受弯矩小,裂纹宽度和燃烧程度小,钢筋基本由最小钢筋比控制;

2、当跨高比为≥10时,随着钢筋强度的增加,计算出的纵向钢筋加固率明显减小。

3.当跨度高度比较大,荷载较大时,钢筋可能会受到裂纹宽度和挠度的限制,与使用HRB400钢筋相比,不能体现HRB500钢筋的强度优势,宜选用钢筋;

4、当跨高比在10~14之间时,与使用HRB400钢筋相比,使用HRB500钢筋节省钢筋更为明显,宜使用HRB500钢筋。

综上所述,当梁跨度高度比较小,承重不大时,梁纵向钢筋应选用HRB400钢筋,以避免HRB500造成不必要的浪费;当梁跨度或荷载较大时,高强度钢筋的使用可能会受到裂纹和燃烧的限制,应根据实际情况选择合适的梁截面高度或跨高比和钢筋强度等级。

4.三维加固

三维加固是指根据三维系统构建的三维模型,计算加固的形状和加固间隔,从而产生与实际情况相符的三维加固。

5.立体加固的方式

如何实现快速、准确的加固,是一个项目设计和施工阶段不可避免的问题,而ProStructures以其丰富的产品功能和开放的工作环境,在三维加固中得到了广泛的应用。

为了让您对3D加固的过程有更清晰的了解,我公司录制了ProStructures 3D加固操作的视频,方便您学习和理解:

识别上方二维码,申请ProStructures 3D加固教程视频

视频共分为两个部分,主要教学内容如下:

第 1 节 ProStructures

1. 新文件和软件界面介绍

2、梁、柱、基础、墙、板加固

3.单体加固、不规则加固

4. 导出钢筋属性

第 2 节 ProStructures

1、按图纸对梁、板、柱、墙进行加固

2、钢筋开孔处理及钢筋修改

3、异形钢筋的布置

6. 三维加固软件

ProStructures 是一款钢筋和混凝土设计软件,可高效创建钢、金属和钢筋混凝土结构的精确 3D 模型,并可用于创建设计图纸、制造细节和钢筋表,这些表会在您更改 3D 模型时自动更新。ProStructures 是一款钢筋和混凝土设计软件,可高效创建钢、金属和钢筋混凝土结构的精确 3D 模型,并可用于创建设计图纸、制造细节和钢筋表,这些表会在您更改 3D 模型时自动更新。

ProStructures 是由经验丰富的设计工程师(包括 ProSteel 和 ProConcrete)开发的综合软件,可帮助您提高生产力和盈利能力。

软件特点

1.国际标准设计

扩展您的业务实践,并在您的产品设计中使用广泛的国际标准和规范,利用全球设计机会。受益于国际标准的广泛支持,并充满信心地完成您的设计。

2.钢筋混凝土详细设计及制表

生成钢筋放置图纸,包括剖面图、平面图、详图、钢筋弯曲表、材料统计信息以及梁/柱/基础钢筋表,所有这些都基于 3D 模型。所有钢筋台和图纸都可以定制,以满足贵公司混凝土项目的标准。

3. 对参数结构进行建模对

梁、柱、支架、钢连接、基础、基础和钢筋等结构构件进行建模。在梁和柱之间使用钢结构连接来自动更新尺寸变化。组件类型也可用于参数化组件,例如楼梯、梯子和栏杆。

4. 钢筋混凝土模型对

钢筋混凝土形状进行建模,例如混凝土梁、柱、板、墙、延伸基础和连续基础,所有这些都是参数化的。如果混凝土的形状发生变化,钢筋会自动调整。使用直观的命令对复杂的钢筋混凝土形状进行建模,包括曲线、斜坡或非正交形状。

5.生成钢结构制造工程图纸在

3D 模型中为每个钢截面、钢连接点和钢板生成工程图。轻松创建全面的单部件图纸,包括尺寸、注释、标签和明细表。定制图纸以满足公司所有结构钢项目的标准。根据 3D 模型的更改自动更新所有过时的图纸。

6. 生成结构混凝土详图

在 3D 模型中生成钢筋放置图纸,包括截面、平面图和详图。快速创建钢筋详细信息,包括自动钢筋标签、尺寸和注释。定制所有图纸,以确保所有钢筋混凝土项目都符合您公司的标准。工程图会根据 3D 模型的更改自动更新。

7.生成结构施工文件

生成施工文档,例如平面图、剖面图和详图图,所有这些文档都自动与 3D 模型关联。对 3D 模型所做的更改将在绘图中自动更新。在需要重新发布的工程图中使用自动标签,以轻松管理对模型的更改和修订。

8.生成结构设计文档

自动生成结构设计文档,包括传达设计意图所需的平面图和立面图。对 3D 模型所做的更改将在文档中自动更新。

9. 生成结构细节

直接从结构模型中建立的设计结果生成详细的 2D 图纸。使用软件中提供的设置来自定义绘图的样式和格式。

10. 分享结构模型

将结构模型几何形状和设计结果从一个应用程序传输到另一个应用程序,并同步未来的更改。快速共享结构模型、图纸和信息,供整个团队查看。

11. 跟踪和撤销结构设计更改

管理对 3D 模型的设计更改,并使用可选的说明和时间戳跟踪版本修订。在项目期间,可以随时回滚或撤消选定的更改。查看多个设计选项,并快速从建模错误中恢复。

12.充分利用国际标准截面轮廓

使用丰富的国际标准截面剖面图库(不收取额外费用)来完成结构模型。充分利用全球设计机会。

软件试用购买

如果您有钢结构工程需求,或对钢结构软件感兴趣,并想购买或试用,欢迎联系我们:13918635063。

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