鋼結構深化設計論文范文

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1深化設計軟件及人員配備

采用芬蘭Tekla公司開發的鋼結構詳圖設計軟件TeklaStructures13.1進行三維建模，在三維環境下的細部設計，如螺栓配比、焊縫等級、施工間隙等設計能確保建造和安裝階段的無差錯協作。所有圖紙和報表都可以通過三維模型自動生成，比起傳統的CAD制圖，Tekla實現了高效率、零差錯的目標。在人員配備方面，充分考慮到項目難度及工期要求，安排總負責1人，建模3人，出圖4人，審圖2人?？傌撠熀蛯張D人員都是具備10年專業工作經驗的高級工程師，建模人員也具備5年以上Tekla建模的工作經歷。高素質的團隊是保證設計質量的前提條件。

2深化設計內容及方法

2.1空間坐標及平面定位

由于本工程“扭轉上升并內斂”的結構特點，塔樓外圍框架鋼柱每一層坐標都在變化，結構控制點坐標的定位是關鍵，根據設計院提供的結構坐標在CAD中放樣再局部修正并導入Tekla軟件中。在雨篷和裙房深化中，建筑外形呈空間扭曲造型，結構定位相當困難，只能根據建筑三維模型及幕墻預留空間找結構坐標，再進行結構布置及優化，并提交設計院審核。

2.2節點設計及優化

1)柱腳節點設計考慮到現場安裝方便，增加橫向固定鋼板將14件直徑為30mm的錨栓固定，同時也起到加強錨栓和混凝土結合力的作用，使整體受力更加可靠。2)梁柱節點設計梁柱連接采用強節點弱構件設計，環向牛腿板使整體強度更加可靠，與鋼柱和鋼梁全熔透焊接能有效傳遞彎矩、防止局部變形。梁與牛腿腹板高強螺栓連接按照抗剪等強配置，若螺栓過多無法排布可適當折減保證抗剪承載力≥600kN(設計值)。3)鋼梁與混凝土剪力墻連接實際施工過程中混凝土澆筑及鋼結構安裝累積誤差可能在10～20mm或更大。在鋼梁與剪力墻連接時深化設計要充分考慮，一方面將鋼梁端與剪力墻間隙設計到20mm，另一方面連接板在加工時再留20mm余量，現場安裝時可根據實際情況切割，此方法可避免擴孔，保證高強螺栓有效傳力。4)屈曲支撐節點設計屈曲支撐節點設計時節點承載力應大于屈曲支撐的極限承載力，以保證強節點的要求。屈曲約束支撐與框架結構鉸接，因此節點構造應減小轉動剛度，盡量減少二次彎矩。根據建筑外觀的要求，節點采用銷軸連接方式。5)橢圓Y形柱節點設計橢圓Y形柱作為轉換構件，必須提供更直接、更有效的傳力方式。深化時對原設計的節點做了一些優化:將變截面管的上端尺寸增大，這樣分叉的兩圓管柱間就有足夠的間隙，并取消原設計的現場焊縫，將現場焊縫移至上一層樓面以上。優化后的節點可以避免焊縫集中、方便混凝土澆筑、傳力簡潔、加工制作簡單。

2.3參數化節點建模

對于高層鋼結構來說，一般標準層結構布置和荷載相對變化不會太大，再加上結構對稱性等原因，在同一層不同位置或不同層同一位置構件截面及連接形式會相似甚至相同，可直接利用Tekla自帶節點庫，這會給建模工作帶來很多方便。寧波中銀大廈從下到上旋轉內收，和以往高層有很大不同，特別是在梁柱連接上沒有一個完全相同的節點。塔樓中間為混凝土核心筒，外圍由一圈鋼管混凝土柱和環向梁組成，徑向梁一端連接鋼柱，另一端與核心筒連接。節點主要有徑向梁、環梁與鋼柱的剛接節點、徑向梁與核心筒埋件的鉸接節點、主次梁鉸接節點、主梁開孔節點。雖然節點類型不多，但是截面種類繁多，若每個節點一一放樣則工作量較大。對于鋼柱現場拼接節點、主梁開孔節點、鋼梁吊耳碼板等標準節點可以做成自定義節點。對于主次梁鉸接、鋼管柱與鋼梁剛接等節點形式類似，只是具體節點板厚、螺栓數量不同，因此節點可以做成帶參數的自定義節點。例如鋼管柱與鋼梁剛接節點，可以按照節點計算結果把每種截面對應的節點板厚度與螺栓大小、間距、數量、等級等信息做成文件或表格，再利用自定義節點中的函數把節點需要的信息從文件讀取進去，從而生成正確的節點。也可以把節點計算的過程寫成文件，通過自定義節點提供的原始數據直接算出結果返回給節點。這樣大大節約了節點建模時間，且能保證準確率。

2.4圖紙設計

深化設計圖紙包括設計說明、布置圖、構件圖、零件圖及各類清單。鋼柱及鋼梁構件圖表達的內容較多，包括每個零件裝配定位信息、焊縫形式及等級、零件尺寸、零件材料表等，每一項內容都需要技術人員精心、細心地編制，都需要有豐富的技術經驗作為基礎，技術人員設計出來的圖紙必須滿足工廠制作和現場安裝的需要，確保圖紙的準確性、完整性、適用性、可行性。

2.5材料排版

利用Tekla自身優勢進行材料排版，為材料采購和工廠數控下料提供了有力的技術支持，有效控制了材料損耗。

2.6數字化信息技術

在進行三維建模同時將現場焊縫、工廠焊縫建入模型中，每一條焊縫有一個獨立的編號，可直接生成焊接地圖及焊縫報表，Tekla提供先進的數字化制造平臺為高效率工廠制作提供了技術支持，同時為焊接質量控制和檢測提供了簡單直觀的數據資料。

3結語

鋼結構深化設計在建筑鋼結構中發揮著越來越重要的作用，是對設計圖的二次深化和優化，也是對原設計圖的補充。特別是在節點設計方面，在滿足受力要求前提下，優化設計使其更加合理和有效，充分考慮到了工廠制作工藝和現場安裝方案。鋼結構深化設計在項目實施過程中起到協調各專業的作用，同時也為業主在預算上提供了充分的數據支持。

作者：劉鐵潘伯林周華曹培莊單位：寧波東部新城開發投資有限公司上海振華重工(集團)股份有限公司