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钢结构房中构件的连接和设计说明

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-18 0:35:12 * 浏览: 0
钢结构之美在于其不寻常的跨度和精美的细节:更高和更远是人类坚定不移的追求,裸露的结构表达了结构和材料的逻辑,层次和重要外观。尽管许多通过国内设计建造的钢结构都熟悉大跨度的实现,但它们通常在连接方面表现出单调或概念上的歧义。因此,笔者认为,在研究钢结构的结构形式时,有必要对连接设计的原型,设计方法和控制原理进行系统的总结和组织,对于解释和发展钢结构施工效益是必不可少的。 。 “关键词”是钢结构构件连接构件类型设计约束的设计方法。随着中国钢铁产量的不断增长和价格的下降,使用钢材建造房屋已变得越来越普遍。在各种中小型工程中,选择钢作为建筑材料或装饰材料已成为一种时尚。材料的多样化选择为建筑师提供了更多的表达方式,也带来了更多的设计要求。尽管结构形式的选择通常是结构工程师的工作,但即使大多数家用钢制连接构件的设计已完成,建筑师也必须对影响结构和连接设计的因素有一定的了解在制造商的指导下,建筑师还必须对钢结构建筑构件的连接方法,控制原理和成因有明确的了解。一,钢结构构件的特性钢结构构件的另一个特点是截面的多样性:一方面,钢的各向同性同质性使其可以加工成各种形状,这与木材的各向同性异质性不同。重要:两者都是线性结构构件,钢结构的横截面多样性是木结构无法比拟的。这也是工字钢没有“ ldquo”的原因。工字钢。构件结构中的连接构件几乎都是钢。另一方面,钢结构构件的横截面形状也强烈影响连接设计。在力范围允许的情况下,选择不同的截面可以导致不同的连接形式。 2.连接设计的限制钢材种类繁多,公差也不尽相同。连接设计通常受到以下因素的限制:1.零件来源:从理论上讲,钢结构构件或连接构件具有任意的可加工性,但是在特定项目中,结构构件和连接构件将始终受到实际条件的限制。经验丰富的设计师通常会选择易于获取和易于安装的配置文件,并设计简单有效的连接方法和连接成员。 2.连接方法的局限性:钢结构的建筑特征之一是使用工厂加工和现场组装。这就是大量节点不同于传统砌体方法的原因。各种类型的钢之间的连接有三种主要方法:铆接,焊接和螺栓连接。在钢结构建筑的早期,主要使用铆接。结构简单,但是需要在组件中挖孔会降低横截面性能,并且容易在节点处产生集中应力。最近,它很少使用。焊接接头具有简单的外观和连续的载荷传递效率,但需要较高的构造操作。后来出现的高强度螺栓连接也可以满足类似焊接的强度要求,并广泛用于现代钢结构中。 3.连接构件具有等级性质:钢结构的结构系统之间存在复杂且逻辑上的等级关系。在连接级别,这种层次关系反映在组件大小和安装顺序之间的差异上。连接的目的是实现水平转换,这也是从3D实现力转换的关键到2D,最后转移到1D组件。复杂的连接通常通过三维连接构件和平面连接构件的组合来完成。 4.连接构件所在的平面:两个线性结构构件始终位于同一平面上。该平面是发生分力的平面。为了有效地抵抗在该平面中的应力,弯矩或剪切力,经常设计连接构件。例如,在该平面中,钢管和电缆的焊接件始终处于两者所形成的平面中,在连接多个构件的情况下,组合的平面构件可以对应于三维力情况。三,连接对象的原型和分类钢结构建筑物的结构包括两种基本类型:杆和电缆。产生的连接方法可以分为电缆连接和电缆连接。杆与杆之间的连接。连接杆。无论是平面结构还是空间结构,由于各个组件的线性特性,结构系统的复杂性不会导致更多类型的连接,而复杂的连接可以视为这三种基本类型的组合。 1.电缆到电缆的连接电缆仅在结构系统中承受拉力。内力沿电缆的轴线不变,并且电缆的横截面也不会因长度的变化而变化。其连接特征如下:末端的连接必须通过套索实现。 b。电缆中间的连接可以通过各种固定装置完成。 C。多根电缆的连接需要设计新的节点,这些节点根据电缆和电缆的组合而有所不同:例如常见的单层或双层电缆结构,并且根据不同的布置可能会出现平行或辐射形式。 。轻巧有效的电缆网满足了人们对亮度和透明度的普遍追求。皮亚诺(Piano)在意大利BancaPopolarediLodi总部室外广场设计的玻璃屋顶。承重结构由两组相互连接的上下电缆网组成。玻璃夹在结构之间,并通过水平连接电缆进行加固。在混凝土墙上方,所有节点都是电缆电缆连接,轻巧透明的屋顶显示了特定情况下电缆的优势。 2.杆与杆之间的连接。杆出现较早,使用更广泛。因为杆可以被张紧或压缩,所以这使得杆之间的连接设计更加复杂。更改。决定杆连接设计的主要因素有两个:杆之间的相交角。 b。每个成员的截面形式。前者由结构系统决定,后者可以选择不同的部分或在连接设计阶段将它们组合在一起,以方便连接构件的设计。在相交角不垂直的情况下,应仔细选择构件截面以减少连接设计的难度。在柏林某个信息中心的梁柱连接中,突然切断了圆形钢管柱,然后将多块钢板焊接到工字梁上,该连接看起来非常机械和坚固。相反,在由赫尔佐格(Herzog)设计的汉诺威展览馆屋顶的梁柱连接设计中,一方面,选择电缆以避免构件之间的非垂直连接,另一方面,分解连接处的方形钢管柱的连接和连接圆形变化使圆形钢管梁和自然钢管之间的连接过渡合理。在裴明设计的梅秀博物馆的屋顶框架中,多杆的三维连接没有使用传统的球形接头法。取而代之的是,设计了一种多向板式铸钢节点构件,其中横管贯穿其中,并且横截面保持不变。其余的零部件在接缝处转换成钢板,并用螺栓固定以确保结构表面与屋顶表面平行并且简单平坦效果达到了。如果使用普通的球形节点,那么巨大的节点将不可避免地使屋顶结构显得沉重,并且无法反映传统木结构建筑中榫ten连接的简洁性,从而更难以实现这种艺术效果。 3.虽然电缆和杆之间的连接最适合钢的材料性能,但是由于它是仅具有单向拉伸特性的柔性构件,因此由电缆和杆组成的结构系统可以实现轻巧和稳定的双重优势。例如,近年来,弦结构在大跨度领域中非常流行。即使在较小跨度的建筑物中,电缆和构件的组合也很常见。连接设计取决于电缆的连续性,并且必须使用不同的连接器进行对应:电缆末端的连接需要通过一系列构件(例如电缆套管,螺栓和焊接鳍片)固定到杆上。该连接过程简单合理。应用程序也很常见。同时,有两种不同的方式来选择电缆夹或电缆夹。例如,在意大利热那亚的旧港口的重建项目中,电缆膜和杆之间的连接分别以不同的灰色和白色绘制。但是,也可以通过电缆套管的特殊设计将其与杆直接组合。应当指出,省略焊接件意味着电缆套管必须承担改变电缆和杆之间的角度的功能,例如Gibbao文化中心的电缆和底座。座椅的连接:夸张比例尺和绳套的一定角度的旋转集成了焊接件的功能,使这种节点在这种类型的连接中独树一帜。对于电缆中间的连接,可以使用电缆夹和电缆(在某些情况下也可以使用焊接)来固定电缆和杆的位置。在汉诺威贸易和交易大厅的鱼腹横梁中,上弦和下弦的连接设计由吊索固定。四,连接设计方法在钢结构建筑的相当一部分中,构件的结构形式和尺寸要求不是很苛刻,这给构件和连接设计提供了相当大的设计空间。架构师对组件形式和大小的选择与连接设计或连接形式密切相关。对于国内设计师而言,实际情况通常仅限于型钢和少量成形连接件的选择,因此,即使这些方法或手段通常具有纯粹的表现色,设计方法也尤为重要。 1.分解和分解的对象是结构概念中的抽象单个组件。在实际联系中,它通常表现为零件数量的分解或截面形式的分解。这种方法在钢构件系统的连接设计中非常普遍。例如,悬架结构中的压缩杆经常分解为几根杆的组合,立柱经常分解为梁柱,依此类推。其中一些分解是由于需要结构应力而引起的,而某些分解只是在组件中产生间隙以促进连接。复杂节点的分解设计有助于完善连接的基本形式,从而达到简化连接概念和集成节点设计的目的。美国休斯敦的CyTwombly画廊的钢结构屋顶设计充分利用了分解的概念,将多层屋顶结构与遮阳系统巧妙地结合在一起。第一种是由工字钢组成的网格状遮阳结构,天窗结构悬挂在遮阳结构下。由于受拉构件更符合钢的机械性能并且具有较小的尺寸,因此吊杆没有分解,并且钢梁上的应力更加复杂(弯曲,剪切),因此尺寸较大且它分解为两个。整个车顶设计具有清晰的逻辑,并补充了车顶功能分层的概念。 2.转换节fo的考虑rm和尺寸转换也是连接设计中的主要问题。转换的目的是减小组件的横截面并简化连接设计。组成部分通常可分为两类:管状部分(例如圆形钢管)和非管状部分(例如工字梁)。前者之间的连接通常需要减小横截面,例如减少网格球窝处的实心钢管。后者之间的连接通常可以简化零件的连接,例如卸下宽翼,仅保留型钢的高度部分,并经常将其与分解设计结合起来。除了更改组件的横截面形状外,沿垂直于组件轴的平面切割组件,然后设计要连接的新节点也是一种常见的方法。如先前在梅秀博物馆屋顶框架节点中所讨论的,钢管截面的转换不仅带来了连接的便利,而且还允许节点设计的灵活性。在表达力传递的同时,使用类似雕塑的设计将迫使Flow形象化和艺术化。 3.集成设计的基础是减少组件的类型和数量,简化连接方法并强调结构形式的完整性,这使得此类设计作品经常具有精美的图像。此方法有两个先决条件:1)每个节点都以相同的方式受力。 2)结构构件