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钢结构设计浅谈 陈飞 (南通新华钢结构工程有限公司，江苏南通，226019) [摘要]：钢结构由于结构性能好、空间跨度大、可循环利用、造价低、便于预制安装，施工周期短等优点，在建筑业得到了 广泛的应用。其中，钢结构设计是重要一环，本文就从钢结构的结构设计方面进行一些探讨。 [关键字]：钢结构构件；连接；结构设计 1．钢结构构件连接 (4)连接构件所处的平面：两个线性结构构件 1．1钢结构构件及特点 总是处在一个平面内，该平面为构件应力的发生平 钢结构构件的特点是截面多样性：一方面，钢材 面，连接构件为了有效抵抗这个平面内的应力、弯矩 的各向匀质性使得它可以被加工成各种形状，这与木 或剪力，常常设计在此平面内，如钢管与拉索的焊片 材的各向非匀质性区别显著：同为线性结构构件，钢 总处在这两者构成的平面中；在多个构件的连接情况 结构的截面多样性是木结构所无法比拟的，这也是有 下，组合的平面构件可以与立体的受力情况相对应。 工字钢而没有“工字木”的原因，杆件结构中连接构 1．3连接对象的原型与连接的分类 件几乎全部是钢也说明了这一点；另一方面，钢结构 钢结构建筑的结构构建包括杆件与索两种基本类 构件的截面形状也对连接设计产生强烈的影响。在受 型，由此产生的连接方式可分作索与索的连接，杆件 力范围允许的情况下，不同型钢的选择可以导致不同 与杆件的连接，索与杆件的连接。无论平面结构或是 形式的连接。 空间结构，由于构件单体的线性特质，结构体系的复 1．2连接设计受到的约束因素 杂与否并不会导致更多类型的连接，而复杂的连接可 (1)构件的来源：理论上钢结构构件或是连接 看作由这三种基本类型组合而成。 构件具有任意加工性，但在各具体项目中，结构构件 (1)索与索的连接 与连接构件总会受到现实条件的制约。有经验的设计 索在结构体系中只承受拉力，内力沿索的轴线不 师通常选择容易获得、方便安装的型钢，并设计出简 变，索的截面不会因长度变化而变化。其连接特点如 单有效的连接方式与连接构件。 下：①位于端部的连接必须通过索套来实现。②位于 (2)连接手段的限制：各种型钢之间的连接， 索中部的连接叮由各类夹具来完成。③多根索的连 主要有三种手段：铆接、焊接和栓接。钢结构建筑的 接需要设计新的节点，根据索与索结合方式的不同而 早期多采用铆接，施工简单但需要在构件上挖出洞口 各有差异：如常见的单层或双层索结构，根据布置方 而降低了断面性能，容易在节点处产生集中应力，近 式的不同又可以出现平行或辐射等形式。 来较少采用。采用焊接的节点，外观简洁而荷载传递 (2)杆件与杆件的连接 效率连续，但施工作业要求较高。后期出现的高强度 杆件较索更早出现，应用也更广泛，由于杆件既 螺栓连接，同样可以达到类似焊接的强度要求，在现 可受挖也可受压，这使得杆件之间的连接设计也较索 代钢结构中大量采用。 更为复杂多变。决定杆件连接设计的因素主要有以下 (3)连接构件具有层级性：钢结构建筑结构体 两个方面：①杆件之间的交角，②杆件各自的截面形 系之间存在复杂而逻辑的层级关系，在连接层面，这 式。前者由结构体系决定，后者可以在连接设计阶段 种层级关系反映为构件尺寸与安装先后的差异。连接 选择不同型钢或进行组合，以方便连接构件的设计。 的目的是