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钢结构制作优化设计和网架损坏因素

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    2021-10-27 16:05
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2021-10-13 17:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
      钢结构制作的优化设计:
      1、截面优化设计
      实现钢结构截面优化的方法主要有两种:
      (1)用优化理论。先可以把问题归纳为一个单目标的问题,用钢量少或造价低,为优化的具体目标函数,应力、位移等可以作为约束条件,用我们的数学方法 满意的解。
      事实上,结构设计中起重要作用的并不是那些运算方法和数学处理,而是一系列难以用准确的计算解决的、具有主观色彩的决策问题。所以,基本用理论来解决截面优化设计有很大的复杂性。当设计人员决定了结构形式后,截面优化比较简单易行的方法是按照构件的内力来调整截面尺寸,经过试算来确定重量小的截面。这种方法不但计算次数少,而且可以人工干预截面优化范围,的 比较理想的截面尺寸。
      (2)穷举法。先仔细计算和比较各种合理的构件截面形式,并在满足具体设计要求的情况下,以用钢量少或造价低作为控制条件, 满意的截面尺寸。门式刚架常采用变化构件的截面来适应弯矩的变化以达到节约钢材的目的。除腹板的高度变化外,厚度也可根据需要变化,上、下翼缘可以用不同截面,相邻单元的翼缘也可采用不同的截面形式。因此,影响整个刚架用钢量的因素有上、下翼缘宽度、厚度,腹板的厚度,构件大头、小头的高度,而且这些因素之间也互相影响,互相不分开。工程设计从形式上来说,是一种非常严格的力学和数学方法的准确运算过程。
      2、刚架柱距的确定
      刚架的柱距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关。随着刚架柱距的增大,刚架用钢量是逐步下降的,但当柱距增大到相应的数值后,刚架的用钢量随着柱距的增大其下降的幅度较为平缓,而其他如檩条、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加,就房屋的总用钢量而言,随着柱距的增大先下降后上升。大量计算数据表明:一般情况下,门式刚架的柱距为6―9m,柱距不宜超过9m,超过9m屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加太多,综合造价并不经济。因此,从综合分析的角度看,确定合理的柱距才能既节省钢材,又使钢结构设计 做到定型化、专门化、标准化以及轻型化,从而推动门式刚架轻型房屋结构体系在我国的发展。
      3、合理跨度的确定
      在设计中,应该根据具体房屋的高度来确定合理的跨度,总体来说,当荷载和柱高相应时,我们在设计中就应适当加大房屋的跨度,这样一来,刚架的用钢量整体增加不明显,但却很大程度上节省了空间。通过大量计算得出:当檐口高度为7m、柱距8.5m,荷载情况基本一致的情况下,跨度在18―48m之间的刚架单位用钢量为18~35kg/m2,当檐口高度为12m时(其他情况相同),跨度在18―48m之间的刚架单位用钢量(Q235一B)为25―40kg/m2,因此,在工艺要求允许的情况下,设计人员选择方案时应选择较为经济合理的跨度,不宜盲目追求大跨度。
      导致网架钢结构损坏的主要因素
      网架是由多根杆件按照 的网格形式通过节点连结而成的空间结构,网架钢结构在使用期间有时会出现损坏的情况,导致这种情况的因素有哪些呢?
      1、由荷载变化,超期服役,规范和规程改变导致结构承载力不足;
      2、构件由于各种意外产生变形、扭曲、伤残、凹陷等,致使构件截面削弱,杆件翘曲,连接开裂等;
      3、温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;
      4、由于化学物质的侵蚀而产生腐蚀以及电化学腐蚀致使钢结构构件截面削弱;
      5、其它包括设计、生产、施工中的失误及服役期中的违规使用和操作等。


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