2018一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)知識(shí)指導(dǎo)：鋼結(jié)構(gòu)(2)

圖紙編制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。

1.設(shè)計(jì)圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)。深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。在設(shè)計(jì)圖中，對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求(包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。

2.施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表。

(一)判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車間、密封性要求高、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉(cāng)棚、工廠、住宅和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。

(二)結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

此處僅簡(jiǎn)單介紹。詳請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)書(shū)籍。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛，做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問(wèn)題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書(shū)中介紹了用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。[20]

鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面(木行)架、網(wǎng)架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。

其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒(méi)有解決，或沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。

結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮它們不同的特點(diǎn)。在輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架?；狙捍蟮牡貐^(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落(切線50度內(nèi)需考慮雪載)，如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí)，在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者。對(duì)抗震不利。[19]

結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?。力學(xué)模型清晰。盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。比如有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。

結(jié)構(gòu)上的作用

一、作用的定義

施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，都稱為結(jié)構(gòu)上的作用，簡(jiǎn)稱作用。

結(jié)構(gòu)上的作用有直接作用與間接作用兩種。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重，樓面上的人群、物品、設(shè)備的重力，風(fēng)和雪等都是直接作用在結(jié)構(gòu)上的力，稱為直接作用或荷載。

溫度變化、結(jié)構(gòu)材料的收縮或徐變、地基變形、地震等都會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生外加變形或約束變形，但它們不是直接以力的形式出現(xiàn)的，故稱為間接作用。

二、作用的分類

作用按其隨時(shí)間的變異，分為永久作用、可變作用、偶然作用三類。

兩類極限狀態(tài)

一.結(jié)構(gòu)的功能要求——結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足以下四項(xiàng)預(yù)期的功能要求，

(1)能承受在正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用;

(2)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能;

(3)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性;

(4)在偶然事件(如爆炸、撞擊、火災(zāi)等)發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，仍然保持必需的整體穩(wěn)定性。

上述一、四項(xiàng)是指結(jié)構(gòu)的安全性，二、三項(xiàng)分別指結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性

二.結(jié)構(gòu)的可靠性——是結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性的概稱，即指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)(即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期)，在規(guī)定的條件下(結(jié)構(gòu)的正常設(shè)計(jì)、施工、使用和維護(hù)條件)，完成預(yù)定功能(如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性、耐久性等)的能力。

三.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期——進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性分析是，考慮各項(xiàng)基本變量與時(shí)間關(guān)系所取用的基準(zhǔn)時(shí)間。我國(guó)取結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，特殊建筑可以例外。