鋼結構整體解決方案MIDASIT

楊建華目錄1.鋼結構概況2.鋼結構分析要點3.鋼結構難點解析鋼結構概況01鋼結構優勢鋼結構類型1.鋼結構概況強度高施工周期短工程造價低自重輕工廠化制作節能環保鋼結構優勢造型美觀，傳力合理1.鋼結構概況高層重型鋼結構80年代至今已建成和在建高層鋼結構達100多幢，總面積約800萬平方米，鋼材用量80多萬噸。并且持續上漲。。。北京電視中心巨型框架－支撐鋼結構體系地上42層，地下3層，總高228.35m的辦公樓四角布置四個L形復核巨型柱巨型柱之間用巨型鋼桁架梁相連1.鋼結構概況大跨度空間鋼結構民用建筑工業廠房機庫候機樓體育館展覽中心大劇院博物館。。。據中國鋼結構協會空間結構分會統計：網架和網殼近年生產已處于趨平穩狀態，每年1500座，約250萬平方米，用鋼約7萬噸廣東佛山體育館膜結構網架網殼懸索結構1.鋼結構概況輕鋼結構門式剛架拱型波紋鋼屋蓋輕型工業廠房倉庫交易市場展覽廳活動房屋加層建筑用鋼量一般30-40kg/m2左右（不含鋼筋用量）全國每年新建輕鋼房屋800萬平方米、用鋼量約20萬噸鋼-混凝土組合結構組合結構（SRC）充分發揮鋼材和混凝土兩種材料各自優點的合理組合全部采用組合結構的超高層建筑——深圳賽格廣場大廈高291.6米，屬世界最高的鋼-混凝土組合結構。全國已建成組合結構高層建筑超過40幢之多1.鋼結構概況工業鋼結構輕質、高強、便于管道穿越、設備維修適用于大跨度結構，施工周期短1.鋼結構概況鋼結構住宅鋼結構住宅優勢：重量是鋼筋混凝土住宅的1/2左右使用面積提高4%我國平均每年房屋建筑建設約20億平方米，其中鋼結構約占2~3%，而發達國家已達50%以上，住宅鋼結構的潛在發展空間非常大。武漢漢陽區建成了鋼結構示范住宅項目——賽博園經濟適用房小區，達到了世界鋼協有關“國際民用建筑用鋼項目”的技術要求。目前，我國鋼結構業用鋼僅占全國鋼材總量的4%左右，與發達國家10%左右的比例存在較大差距。1.鋼結構概況海外鋼結構項目泰富重裝集團-研究總院-儲運所菲律賓馬欣洛克電廠原煤輸送系統鋼結構項目美標四川電力咨詢設計研究院黑山變電構架歐標杭簫鋼構沙特阿拉伯項目美標PKPM、YJKmidasGen海外版主算分析設計探索者海外規范繪圖理正工具箱單體構件設計工具箱midasDrawingShopmidasDesign+S/SAP2000鋼結構分析要要點02鋼結構特點空間模型連接方式荷載模擬協同作用施工分析2.鋼結構分析要要點鋼結構有什么么特點？單層網殼穩定問題結構復雜構件異形樹形柱特殊節點混合結構施工方案大跨、超長2.鋼結構分析要要點如何得到分析析模型？犀牛三維CADBIM空間分析模型型軟件接口建模助手軟件接口PKPMYJKTEKLAMST3D3SSTAADETABSSAP2000FEA2.鋼結構分析要要點如何考慮鋼結結構構件連接接方式？《鋼結構設計標標準》GB50017-20175.1.3結構的計算模模型和基本假假定應與構件件連接的實際性能相符合。5.1.4框架結構的梁梁柱連接宜采采用剛接或鉸鉸接。梁柱采采用半剛性連接時，應計入梁梁柱交角變化化的影響，在在內力分析時時，應假定連連接的彎矩-轉角曲線，并并在節點設計計時，保證節節點的構造與與假定的彎矩矩-轉角曲線符合合。橡膠支座滑動球鉸支座座鉸接支座摩擦擺隔震支支座鉛芯隔震支座座支座連接橡膠支座滑動球鉸支座座鉸接支座摩擦擺隔震支支座2.鋼結構分析要要點如何考慮鋼結結構構件連接接方式？剛接/鉸接/半剛性連接實現方法：共共節點釋放梁端約束束滑動支座（單單向、多向））實現方法：彈彈性連接（一般）限值位移支座座實現方法：彈彈性連接（多折線）隔震支座實現方法：一一般連接2.鋼結構分析要要點鋼結構承載力力及變形驗算算？《空間網格結構構技術規程》J1072第4.1.1條：空間網格結構構應進行重力力荷載及風荷載作用下的位移移、內力計算算，并應根據據具體情況，，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷荷載等作用下下的位移、內內力進行計算算。地震作用支座沉降網架結構：8度區，周邊支支承中小跨豎向抗震；其他應應進行豎向和水平抗震驗驗算。網殼結構：7度區，矢跨比比大于或等于于1/5，應進行水平平抗震驗算；；矢跨比小于于1/5應進行豎向和水平抗震驗驗算。8、9度區，各種網網殼結構應進進行豎向和水平抗震驗驗算。2.鋼結構分析要要點鋼結構承載力力及變形驗算算？風荷載封閉結構-面風壓鏤空結構-梁單元風壓附屬結構-節點風壓風洞試驗-附加風荷載鋼結構承載力力及變形驗算算？封閉結構-面風壓鏤空結構-梁單元風壓附屬結構-節點風壓2.鋼結構分析要要點鋼結構承載力力及變形驗算算？溫度作用：分分析空間網格格結構因溫度度變化而產生生的內力，可可將溫差引起起的桿件固端端反力作為等等效荷載反向向作用在桿件件兩端節點上上，然后按有有限元法分析析。單元溫度：局局部單元施加加溫度荷載節點溫度：局局部節點施加加溫度荷載梁截面溫度：：截面內部的的溫度分布為為非均勻分布布時可以利用梁截面溫度度功能輸入溫溫度荷載。2.鋼結構分析要要點如何考慮上下下部協同工作作？《抗規》條文說明10.2.7條：考慮上上下部結構的的協同作用是是屋蓋結構地地震作用計算算的基本原則則。考慮上下下部結構協同同工作的最合合理方法是按按整體結構模型型進行地震作用用計算。特別別是對于不規規則的結構，，抗震計算應應采用整體結結構模型。條文說明10.2.7本條規定抗震震計算模型1.屋蓋結構自身身的地震效應應是與下部結結構協同工作作的結果。由于下部結構構的豎向剛度度一般較大，，以往在屋蓋蓋結構的豎向向地震作用計計算時通常習習慣于僅單獨獨以屋蓋結構構作為分析模模型。但研究表明，，不考慮屋蓋蓋結構與下部部結構協同工工作，會對屋屋蓋結構的地地震作用，特特別是水平地地震作用計算算產生顯著影影響，甚至得得出錯誤結果果。單獨模型整體模型（a）金閶新城體體育館效果圖圖（b）上部鋼結構構部分（c）下部混凝土土部分（d）整體模型參考文獻《金閶新城體育育館大跨度網網架屋蓋設計計》沈曉明、趙寶寶利，《建筑結構》結論：考慮下下部結構的真真實質量和剛剛度后，在相相同的地震作作用下，屋蓋蓋結構的X向和Y向水平總反力力顯著增大，，地震作用經經過下部結構構的傳遞有““放大效應”。邊界效應——地震作用響應應2.鋼結構分析要要點如何考慮上下下部協同工作作？2.鋼結構分析要要點如何考慮上下下部協同工作作？可利用表格的的方式合并荷荷載及邊界2.鋼結構分析要要點如何考慮上下下部協同工作作？《高層建筑混凝凝土結構技術術規程》JGJ3-201011.3.5組合結構在多多遇地震作用用下的阻尼比比可取為0.04。風荷載作用用下樓層位移移驗算和構件件設計時，阻阻尼比可取為為0.02～0.04。《型鋼混凝土組組合結構技術術規程》JGJ138-20014.2.3當全部結構構構件均采用型型鋼混凝土結結構，包括型型鋼混凝土框框架和鋼鋼筋混凝土筒筒體組成的混混合結構，其其結構阻尼比比宜取0.04《建筑抗震設計計規范》GB50011-201010.2.8屋蓋鋼結構和和下部支承結結構協同分析析時，阻尼比比應符合下列列規定：當當下下部支承結構構為鋼結構或或屋蓋直接支支承在地面時時，阻尼比可可取0.02。當當下部支承承結構為混凝凝土結構時，，阻尼比可取取0.025～0.035。不同材料具有有不同阻尼比比，而不同振振型下各構件件參與程度不不同，因此各各振型的阻尼尼比也不同！！2.鋼結構分析要要點施工方案如何何確定？吊裝問題對接問題不利體系階段段施工過程分析析2.鋼結構分析要要點施工方案如何何確定？2.鋼結構分析要要點施工階段溫度分析局部穩定吊裝運輸用量優化鋼結構幾何非線性屈曲分析強度驗算舒適度分析細部分析連接處理空間建模鋼結構難點解解析03鋼結構穩定分分析鋼結構細部分分析3.1.鋼結構穩定性性強度與穩定？？強度是指結構或者者單個構件在在穩定平衡狀狀態下由荷載載所引起的最最大應力（或或內力）是否否超過建筑材材料的極限強強度，因此是是一個應力問問題。穩定是找出外荷載載與結構內部部抵抗力間不不穩定的平衡衡狀態，即變變形開始急劇劇增長而需設設法避免進入入的狀態，因因此是一個變變形問題。由于變形產生生的附加彎矩矩，從而柱子子的破壞荷載載可以遠遠低低于它的軸壓壓強度。構件局部穩定定問題構件穩定問題題整體結構穩定定問題鋼結構失穩原原因？5月4日，莆田某在在建3層鋼結構房屋屋坍塌，導致致5人死亡，疑底底層鋼柱失穩穩導致！整體失穩主要要原因：設計錯誤：只只驗算基本構構件的穩定，，忽視整體結構的穩定驗算，計算簡圖及及支座約束與與實際受力不不符。制作缺陷：構構件的初彎曲曲、初偏心、、熱軋冷加工工以及焊接產產生的殘余變形等。支撐不足：鋼鋼結構安裝過過程中，尚未未形成整體結結構之前，屬屬幾何可變體系系，構件的穩定定性很差。若若臨時支撐設設置不合理或或者數量不足足，輕則會使使部分構件喪喪失穩定，重重則造成整個個結構在施工工過程中倒塌塌和傾覆。荷載變化、支支承情況的不不同：在吊裝裝中由于吊點位置的不同，，桁架或網架架的桿件受力力可能變化，，造成失穩使用不當：隨隨意改變使用用功能；改變變構件的受力力狀態；增加加設備引起的的超載；基礎礎不均勻沉降降和溫度應力力引起的附加加變形；意外外沖擊等局部失穩主要要原因：設計錯誤：不不進行局部穩穩定驗算，致致使構件的各各類板件寬厚厚比和高厚比比超過規范限限值構造不當：構構件局部受集集中力較大的的部位，加勁勁肋數量不足足、構造不當當原始缺陷：局局部鼓曲和波波浪形變形吊點位置不合合理：導致構構件在吊裝過過程中局部失失穩3.1.鋼結構穩定性性三維分析重要要性3.1.鋼結構穩定性性參考文獻《主次門式鋼架架體系在工業業廠房中應用用的相關問題題》苗勁、吳宏，，中船九院《建筑結構》總長240m，跨度27m，柱距12m，4臺20t橋式起重機高高度9m，減小屋面檁檁條跨度，在在主鋼架之間間設置不落地地次鋼架。塌下來、鼓出去二維分析與三三維分析相比比，主次鋼架架撓度，主鋼鋼架彎矩和剪剪力差別很大大。基于空間間傳力的結構構形式，建議議優先采用空空間結構分析析，如采用平平面分析應對對結構進行針針對調整。穩定分析方法法3.1.鋼結構穩定性性《鋼結構設計標標準》GB50017-20175.結構分析與穩穩定性設計穩定性分析三三種方法：一一階彈性分析析、二階彈性性分析和直接接分析分析方法適用用條件3.1.鋼結構穩定性性規則框架結構構的二階效應應系數：計算的最大二二階效應系數數≤0.1時，可采用一一階彈性分析析；當0.1<≤≤0.25時，宜采用二二階彈性分析析或直接分析析；當>0.25時，應增大結結構側移剛度或采用直直接分析.一般結構的二二階效應系數數：式中：——整體結構最低低階彈性臨界荷載載與荷載設計值值的比值屈曲分析穩定分析方法法3.1.鋼結構穩定性性一階彈性分析析：針對未變形的結構構建立平衡條件件，不考慮變變形對內力和和位移的影響響，也不考慮慮幾何非線性性和材料非線線性的影響，，按彈性階段段分析得到結結構的內力和和位移。P-△效應、P-δ構件缺陷及材材料的塑性行行為對結構的的影響在構件件設計階段通通過計算長度法進行考慮。構件穩定承載載力驗算：無側移框架可可以采用一階階彈性分析穩定分析方法法3.1.鋼結構穩定性性二階彈性分析析：只考慮結構的二階變變形對內力產生的的影響，根據據變形后的結結構建立平衡衡條件，按彈彈性階段分析析結構內力和和位移。可以考慮P-△，分析方法基于于大變形、小小應力理論的的一種幾何非非線性方法，，全過程追蹤蹤結構受力狀狀態，直到第第一個塑性鉸鉸出現為止。。可以考慮結構的幾何初始缺陷陷影響，結構構整體初始幾幾何缺陷模式式可以按最低階整體屈屈曲模態采用，也可以以用等效水平力進行替代。對于二階效應較明顯結結構，如有側移框框架、側移敏敏感型框架，無法準確計計算長度系數數，應采用二階彈性性分析方法。。注意：采用僅考慮P-△效應的二階彈彈性分析與設設計方法，只只是考慮了結結構層面上的的二階效應影影響，并未涉涉及到構件的的P-δ對內力影響，，這部分的影影響應通過穩穩定系數來考考慮，此時構構件的計算長長度系數應取取1.0。穩定分析方法法3.1.鋼結構穩定性性直接分析法：一種全過程二階彈彈塑性分析設計方法，可可以全面考慮慮結構和構件件的初始缺陷、幾何非線性、、材料非線性性等對結構和構構件的內力的的影響，其分分析設計過程程可用下式來來表示。用直直接分析設計計法求得的構構件內力可以以直接做為校校核構件的依依據。直接積分法直直接進行截面面強度驗算，，不進行面內內穩定驗算二階彈性（P-△-δ）-常用特例不考慮塑性（不不能出現塑性性鉸，即不能能屈服），不不允許內力重重分布穩定分析方法法3.1.鋼結構穩定性性屈曲分析3.1.鋼結構穩定性性程序可以根據據屈曲分析模模態結果，按按照用戶要求求考慮初始缺缺陷并自動更更新模型，減減少大跨結構構非線性穩定定分析的模型型準備工作結構失穩點穩定系數初始缺陷3.1.鋼結構穩定性性《鋼結構設計標標準》GB50017-20175.2.1結構整體初始始幾何缺陷模模式可按最低低階整體屈曲曲模態采用。。框架及支撐撐結構整體初初始幾何缺陷陷代表值的最最大值可取為為H/250，H為結構總高度度。框架及支撐結結構整體初始始幾何缺陷代代表值也可按按式5.2.1-1確定；或可通通過在每層柱柱頂施加假想想水平力等效效考慮。《空間網格結構構技術規程》JGJ7-20104.3.3進行網殼全過過程分析時應應考慮初始幾幾何缺陷的影影響，初始幾幾何缺陷分布布可采用結構構的最低階屈屈曲模態，其其缺陷最大值值可按網殼跨度的1/300取值。5.1.7二階彈性分析析和直接分析析應合理考慮慮初始幾何缺缺陷和殘余應應力的影響。。3.1.鋼結構穩定性性穩定系數結構失穩點安全系數進行網殼結構構全過程分析析求得的第一個臨界點點處的荷載值，可可作為網殼的的穩定極限承承載力。網網殼穩定容許許承載力（荷荷載取標準值值）應等于網網殼穩定極限限承載力除以以安全系數K。當按彈塑性全全過程分析時時，安全系數數K可取為2.0；當按彈性全過過程分析時、、且為單層球球面網殼、柱柱面網殼和橢橢圓拋物面網網殼時，安全全系數K可取為4.2《空間網格結構構技術規程》4.3.4條斜柱/躍層柱計算長長度系數3.1.鋼結構穩定性性1.規范方法（梁梁柱線剛度比比）計算確定定2.屈曲分析法（（歐拉公式））確定計算長長(1)確定擬計算構構件及初始長長度范圍、約約束;(2)確定各約束的的約束剛度(僅用于獨立模模型法與局部部實體有限元元模型法,通常用單位力力法確定);(3)加載、屈曲分分析,對整體模型法法通常采用恒恒載加活載的的豎向加載模模式,對獨立模型與與有限元模型型法則采用軸軸向加單位力力法;(4)獲得屈曲系數數,并乘以相應分分析工況下桿桿件內力，如;整體模型法對對應的恒載加加活載下的桿桿件內力(5)代入公式計算算節點分析3.2.細部分析樓梯、吊車梁梁分析3.2.細部分析安全性驗算節點分析必要要性3.2.細部分析《空間網格結構構技術規程》JGJ-20105.5.5鑄鋼節點設計計時應采用有限元法進行實際荷載載工況下的計計算分析，其其極限承載力力可根據彈塑塑性有限元分分析確定。當當鑄鋼節點承承受多種荷載載工況且不能能明顯判斷其其控制工況時時，應分別進進行計算以確確定其最小極極限承載力。。極限承載力力數值不宜小小于最大內力力設計值的3.0倍。《鋼結構設計標標準》GB50017-201712.4.2鑄鋼節點應滿滿足承載力極極限狀態要求求，節點應力力應符合下式式要求12.4.3鑄鋼節點可采采用有限元法確定其受力狀狀態，并可根根據實際情況況對其承載力力進行試驗驗驗證。節點分析方法法3.2.細部分析細部模型尺寸寸邊界約