一种大跨度钢框架结构的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度钢框架结构的设计方法，该方法包括以下步骤：S1、根据内力包络图，对横梁进行区段划分，确定各区段截面样式；S2、根据横梁的长度，初步设定各横梁构件的拼接点位置；S3、根据截面样式、拼接点位置建立初步钢框架模型，设定横梁载荷并对模型进行初步运算；S4、根据初步运算结果，对比内力包络图和各项参数变化，优化钢框架模型再行计算，得到理想的钢框架模型。本发明专利技术用常规的结构形式、常见的构件截面型式来实现大跨度钢框架厂房结构的设计，具有易加工，自重较轻、容易运输和组装、施工安全可靠，经济实用等优点。

A design method of long span steel frame structure

The invention discloses a design method of large span steel frame structure, the method comprises the following steps: S1, according to the internal force envelope diagram, for sections of the beam, the section section, according to the S2 style; beam length, splice position is initially set the cross member; S3, according to the section, mosaic style a preliminary point position of the steel frame, beam set load and a preliminary calculation of the model; S4, according to preliminary results, comparison of the change of internal force envelope diagram and the parameters optimization of steel frame model for calculation of steel frame model to get physical. The invention uses common component section type structure, the design and implementation of large span steel frame structure, easy processing, light weight, easy to transport and assembly, the construction is safe and reliable, economical and practical advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度钢框架结构的设计方法
本专利技术属于建筑结构设计领域，尤其涉及一种大跨度钢框架结构的设计方法。
技术介绍
现行的工业厂房对跨度较大的框架结构需求量很大。目前的钢结构设计中，大跨度的网架结构，钢框架结构等大空间结构应用较多，跨度较大的钢框架厂房结构，由于荷载较大，结构比较笨重，在工程施工安装期间，容易产生难就位、不好安装的问题，甚至可能发生倒塌等事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大跨度钢框架结构的设计方法，旨在解决现有大跨度框架的结构笨重、施工难、安全系数低、经济性差的问题。本专利技术是这样实现的，一种大跨度钢框架结构的设计方法，该方法包括以下步骤：S1、根据内力包络图，对横梁进行区段划分，确定各区段截面样式；S2、根据横梁的长度，初步设定各横梁构件的拼接点位置；S3、根据截面样式、拼接点位置建立初步钢框架模型，设定横梁载荷并对模型进行初步运算；S4、根据初步运算结果，对比内力包络图和各项参数变化，优化钢框架模型再行计算，得到理想的钢框架模型。优选地，在步骤S4之后还包括步骤：S5、根据实际施工要求和施工建议对理想的钢框架模型再做优化计算，得到最终钢框架模型。优选地，在步骤S1中，所述各区段截面样式具体为：横梁根部至其最近反弯点之间的区段设为变截面；两相邻反弯点之间的区段设为等截面或者鱼腹式截面。优选地，在步骤S1中，所述确定各区段截面样式之后还包括以下步骤：确定梁根部的梁高以及反弯点位置的梁高。优选地，在步骤S2中，所述横梁构件为直线段形式，长度不超过12m，且在所述横梁构件为十字或T字形式时，减小横梁构件的长度和宽度。优选地，在步骤S3中，所述内力包络图、钢框架模型均通过钢结构软件STS建立和计算。优选地，在步骤S4中，所述各项参数变化包括应力比、长细比、挠度、位移。本专利技术克服现有技术的不足，提供一种大跨度钢框架结构的设计方法，根据框架结构的受力特点，确定合理的框架截面设计，根据结构的经济型采用变截面梁，此外，根据钢结构的施工特点，设计合理的组装方案，合理设计构件的长度，方便构件的运输和吊装，优化设计拼接点位置，使施工组装时更加安全可靠。相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术用常规的结构形式、常见的构件截面型式来实现大跨度钢框架厂房结构的设计，具有易加工，自重较轻、容易运输和组装、施工安全可靠，经济实用等优点。附图说明图1是本专利技术大跨度钢框架结构的设计方法一实施例的步骤流程图；图2是本专利技术实施例中钢框架的包络力图；图3是图2中A部分的包络力图；图4是图2中A部分的层梁、墙柱节点输入及楼面荷载平面图；图5是图2中A部分的配筋包络和钢结构应力比图；图6是图2中A部分的理想的钢框架模型；图7是本专利技术大跨度钢框架结构的设计方法又一实施例的步骤流程图；图8是图2中A部分的最终的钢框架模型；图9是图8所示部分钢框架模型的参数评价数据。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术实施例中以某一厂房项目为例，本项目建筑面积为7931m2，平面尺寸为122m*36m，共二层二跨，每跨为18米，柱距为8米，楼面设计活荷载为4KN/M2，楼面采用叠合楼板。该项目设计主要程序依次为：方案设计→初步设计→施工图(优化)设计→施工图审查。本专利技术实施例中18米大跨度钢框架结构的设计也是遵循上述的流程，重点强调了前期计算分析、施工图优化设计这两个环节。首先进行初步建模分析，大致定出结构截面、拼接点位置及结构的支撑系统，接着就是施工图(优化)设计，通过反复计算、细致分析和不断优化，最终得出合理的结果，使结构的安全性、经济性达到完美的统一。更具体的，本专利技术公开了一种大跨度钢框架结构的设计方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：S1、根据内力包络图，对横梁进行截面区段划分，确定各区段截面样式；在步骤S1中，根据大跨度钢框架结构受力及厂房楼面荷载较大的特点，确定合理的框架中横梁截面。更具体的，在步骤S1中，通过中国建筑科学研究院编制的钢结构软件STS对钢框架结构建立构件内力包络图，对构件进行截面区段划分，结果如图2所示，以图2中截取出的A部分为本专利技术的分析对象，如图3所示。从图3中可以看出，梁端根部部位弯矩很大，随着离根部距离的加大，弯矩很快变小，大约在1/4跨度处，弯矩变为零，称作反弯点，在本专利技术实施例中，将梁根部至其最近反弯点之间的区段设为变截面；此外，梁两个反弯点大约1/2梁跨范围内，从反弯点开始底部弯矩逐渐增大，在梁中部附近达到最大值，中部区段考虑到施工方便，将两相邻反弯点之间的区段设为等截面，宽度较大时，也可以采用鱼腹式截面。最后，梁根部的梁高根据计算需要确定，反弯点位置的梁高可以根据梁中部区段的梁高协调设计。S2、根据横梁的长度，初步设定各横梁构件的拼接点位置；在步骤S2中，根据杆件的几何长度，对构件进行拼接点位置初步设定。钢结构构件是在工厂加工后运送到现场进行拼接组装。拼接点数量多构件长度小，便于运输但拼接点耗材多；拼接点数量少构件长度大，运输困难但拼接点耗材少。合理选择拼接的数量和位置，既要使拼接点数量较少，减少耗材，又要使构件的长度不太大且比较均衡，便于运输和安装，需要丰富的实践经验。更具体的，在本专利技术实施例中，构件以直线段形式为宜，长度不宜超过12m；当采用必须采用十字、T字等形式时，应减小构件的长度和宽度。在步骤S2中，根据钢结构的施工特点，合理设计构件的长度，方便构件的运输和吊装；优化设计拼接点位置，设计合理的组装方案，使施工组装时更加安全可靠。S3、根据截面样式、拼接点位置建立初步钢框架模型，设定横梁载荷并对模型进行初步运算；在步骤S3中，通过钢结构软件STS对单品钢框架建模试算，在确定梁柱构件的截面大小和拼接点的位置后，输入荷载进行计算，对构件截面和拼接点进行优化，以图3为对象，计算结果如图4所示，图4为层梁、墙柱节点输入及楼面荷载平面图。S4、根据初步运算结果，对比内力包络图和各项参数变化，优化钢框架模型再行计算，得到理想的钢框架模型。在步骤S3中，进行了构件截面和拼接点的优化后，重新计算，会发现原来满足要求的参数(如应力比、长细比、挠度、位移等)可能不再满足要求。这就要求对步骤S3中的模型进行修改，重新计算，如此反复几次，取得一个比较满意的结果。因此，在步骤S4中，以图4内容为对象，将步骤S3的运算结果，对比内力包络图和各项参数(如应力比、长细比、挠度、位移等)变化，如图5所示，对优化的构件截面和拼接点再行计算优化，主以控制构件应力比>0.80且<1.0，拼接点设置在反弯点或者弯矩较小处，最终得到理想的钢框架模型，如图6所示(对应图2中A部分)。在本专利技术实施例中，首先进行初步建模分析，大致定出结构截面、拼接点位置及结构的支撑柱，最后对钢框架模型重复计算、修改，得到理想的钢框架模型，使结构的安全性、经济性达到完美的统一。在进一步的实施过程中，为结合实际施工需要，在本专利技术实施例中，如图7所示，在上述步骤S4之后还包括步骤：S5、根据实际施工要求和施工建议对理想的钢框架模型再做优化计算，得到最终钢框架模型。在步骤S5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大跨度钢框架结构的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、根据内力包络图，对横梁进行区段划分，确定各区段截面样式；S2、根据横梁的长度，初步设定各横梁构件的拼接点位置；S3、根据截面样式、拼接点位置建立初步钢框架模型，设定横梁载荷并对模型进行初步运算；S4、根据初步运算结果，对比内力包络图和各项参数变化，优化钢框架模型再行计算，得到理想的钢框架模型。

【技术特征摘要】
1.一种大跨度钢框架结构的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、根据内力包络图，对横梁进行区段划分，确定各区段截面样式；S2、根据横梁的长度，初步设定各横梁构件的拼接点位置；S3、根据截面样式、拼接点位置建立初步钢框架模型，设定横梁载荷并对模型进行初步运算；S4、根据初步运算结果，对比内力包络图和各项参数变化，优化钢框架模型再行计算，得到理想的钢框架模型。2.如权利要求1所述的大跨度钢框架结构的设计方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括步骤：S5、根据实际施工要求和施工建议对理想的钢框架模型再做优化计算，得到最终钢框架模型。3.如权利要求1所述的大跨度钢框架结构的设计方法，其特征在于，在步骤S1中，所述各区段截面样式具体为：横梁根部至其最近反弯点之...

【专利技术属性】
技术研发人员：腾云，刘林，陈建斌，
申请(专利权)人：湖南宝信云建筑综合服务平台股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43