(一)方案確定
我從事鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的這幾年里,所遇到的鋼結(jié)構(gòu)廠房基本都屬于跨度比較大(單跨超過16米)、荷載或吊車起重量大(有吊頂荷載或者起重量在32噸以上的橋式吊車)、有較大振動(沖壓件車間等)、低溫車間、密封性要求高(冷庫,醫(yī)療化工車間等)。而跨度較小的(15米以下),我通常會告知建設(shè)單位負責人,這種跨度下的鋼結(jié)構(gòu)廠房并不會比混凝土結(jié)構(gòu)的廠房經(jīng)濟多少,如果長度長,可以試著設(shè)計做下報價,好讓建設(shè)單位比較下兩者的經(jīng)濟性。方案確定的內(nèi)容不僅僅是判斷此建筑是鋼結(jié)構(gòu)形式還是土建混凝土結(jié)構(gòu)形式,也要對這個廠房的功能分區(qū)做確定,門窗數(shù)量,門窗形式作出確定,是選擇條形窗還是點窗,這需要對廠房的采光率進行粗略的估算才能確定。只有這前期方案確定的好,才能為后續(xù)的設(shè)計工作打好前提,避免二次,三次設(shè)計。
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計
我的鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計所用的軟件為:基礎(chǔ)設(shè)計采用PKPM08版本,鋼架設(shè)計采用的是同濟大學3d3s8.0,次結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的是PS2000.現(xiàn)對我的結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟簡述下:
1.主鋼架部分采用3d3s8.0的原因,主要是因為3d3s8.0單榀驗算很快捷方便。操作簡單,驗算的截面經(jīng)濟合理。首先根據(jù)前期方案的確定下來的廠房滿外長度來劃分柱距,我公司的墻面板基本都是YX-210-840型彩鋼板,這就需要對柱距的要求為210㎜的倍數(shù),這樣一來,對彩鋼板的用量有個很好的控制裕度,避免損耗的加大。當柱距確定完畢后,就可以運用3d3s8.0軟件的單榀建模了。根據(jù)設(shè)計的經(jīng)驗可以對構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。鋼梁可選擇軋制或焊接H型鋼截面等。對于梁分段比的問題,本人根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗與彎矩分布的問題,可以選擇1:2:1的分段,當然這個需要根據(jù)每個具體工程來定;蛘吒鶕(jù)荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時,可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復雜計算。確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預估。柱截面按長細比預估.通常50<λ<150,簡單選擇值在100附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等.初學者需注意,對應不同的結(jié)構(gòu),規(guī)范中對截面的構(gòu)造要求有很大的不同。?如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。除此之外,構(gòu)件截面形式的選擇沒有固定的要求,結(jié)構(gòu)工程師應該根據(jù)構(gòu)件的受力情況,合理的選擇安全經(jīng)濟美觀的截面。主鋼架的設(shè)計還有一點是很重要的,那就是材料的選擇.?比較常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn).通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理.經(jīng)濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面.當強度起控制作用時,可選擇Q345;穩(wěn)定控制時,宜使用Q235.
2.運用PS2000進行次結(jié)構(gòu)的設(shè)計
在這個部分包括除了主鋼架外的所有次結(jié)構(gòu)設(shè)計,例如吊車梁,抗風柱,支撐,系桿,檁條等次結(jié)構(gòu)構(gòu)件,但是如果吊車噸位太大,PS2000所設(shè)計的吊車梁就不是那么經(jīng)濟了,這個時候可以選用PKPM工具箱進行吊車梁計算。另外補充一點,如果進行PS2000設(shè)計的時候把門窗布置進去,后期出圖的時候進行簡單修改就可以作為建筑方案圖紙了。
3.運用PKPM進行基礎(chǔ)設(shè)計
這個部分主要是根據(jù)建設(shè)單位的要求,是否需要鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計單位進行基礎(chǔ)設(shè)計了,如果需要,我們首先得向建設(shè)索取地質(zhì)勘探報告,工程規(guī)劃圖紙。我們需要從地質(zhì)勘探報告中確定基礎(chǔ)形式,工程規(guī)劃圖紙是為了后期出藍圖做準備。
。ㄈ┙Y(jié)構(gòu)分析目前鋼結(jié)構(gòu)實際設(shè)計中,結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮P-Δ,p-δ.新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:典型結(jié)構(gòu)可查力學手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形.簡單結(jié)構(gòu)通過手算進行分析.復雜結(jié)構(gòu)才需要建模運行程序并做詳細的結(jié)構(gòu)分析。
(四)圖紙繪制當前面幾個步驟完成之后,就可以根據(jù)上述幾個軟件所出的簡單圖紙進行工程預算了,如果要是出正規(guī)圖紙,自己動手來修改還是必須做的一步,首先我會選擇PS2000所出的圖紙,當然鋼架截面必須得是3d3s驗算的一樣才可以,有的時候3d3s驗算的截面在輸入PS2000的時候計算不能通過,這樣PS2000所處的鋼架圖就不能直接用了,為什么要用PS2000出的圖紙呢?因為PS2000出的圖紙如果尺寸輸入正確,圖紙出的質(zhì)量非常高,修改起來很方便。包括檁條,支撐什么的,圖紙都很清晰。雖然業(yè)內(nèi)人士都說PS2000是個傻瓜軟件,但我看起來“傻子必有可愛之處”。經(jīng)過一系列修改之后,圖紙就算完成了。
總之,這就是我從事設(shè)計工作的這幾年中,所悟得一些心得,在以后的工作中我會繼續(xù)學習來改進自己的設(shè)計思路,也希望能得到更多的指點和幫助。
參考文獻:
[1]汪一駿·《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》(第三版)·中國建筑工業(yè)出版社
[2]李雄彥·《門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與實例》·中國建筑工業(yè)出版社