同济大学钢结构设计

安康加固改造设计公司11秒前1阅读0评论

同济大学在钢结构设计领域具有显著的研究与应用成果。该大学不仅在理论方面进行了深入探讨，还注重实践应用，通过大量的工程案例积累了丰富的经验。同济大学的钢结构设计研究涵盖了从材料选择、结构分析到施工技术的各个方面，形成了一套完整的理论体系和操作流程。，，在材料选择上，同济大学采用了一系列高性能的钢材，如高强度低合金钢、耐候钢等，这些材料的使用大大提高了钢结构的承载能力和使用寿命。在结构分析方面，同济大学运用现代计算机技术，对钢结构进行精确的计算和模拟，确保设计的安全性和可靠性。他们还关注环保和可持续发展的理念，推广使用可回收或再生材料，减少环境污染。，，在施工技术上，同济大学不断探索和应用新技术，如BIM（建筑信息模型）技术、3D打印技术等，以提高施工效率和质量。他们还重视工人培训和技能提升，确保施工团队能够熟练地应用新技术，保证工程质量。，，同济大学在钢结构设计领域取得了一系列突破性的成果，为我国乃至全球的钢结构发展做出了重要贡献。

一、同济大学3D3S钢结构设计软件

软件概况
- 3D3S钢结构CAD软件是同济大学独立开发的一套建筑CAD软件，拥有自主知识产权，在建筑钢结构设计领域具有独创性，填补了国内该类结构工具软件的一个空白，主要面向工业、民用建筑设计院、钢结构设计制作企业等多类单位。
软件功能系统
- 3D3S钢与空间结构设计系统
  - 可进行任意跨布置的轻型门式刚架系统的设计与绘图，能考虑吊车、夹层、活载不利布置等情况。直接生成Word文档计算书和AutoCAD设计和施工图（不含加工详图），套用相关规程规范，如CECS102 - 2002《门式刚架技术规程》等。
- 3D3S实体建造及绘图系统
  - 可读取3D3S设计系统的三维设计模型、读取SAP2000的三维计算模型或直接定义柱网输入三维模型。在门式刚架模型基础上可增加夹层横梁，提供多种节点形式供用户选用，自动完成主刚架节点计算或验算，进行节点和杆件类型分类和编号，还能自动完成檩条节点等的设置，可编辑节点并重新验算，直接生成节点设计计算书和多种图纸。
- 3D3S钢与空间结构非线性计算与分析系统
  - 适用于任意由梁、杆、索组成的杆系结构，可进行结构非线性荷载 - 位移关系及极限承载力的计算，预张力结构的初始状态找形分析与工作状态计算（包括多种索体系），杆结构屈曲特性的计算以及结构动力特性和动力时程的计算。
- 3D3S辅助结构设计及绘图系统
  - 涵盖独立基础设计和验算、条形基础、钢结构梁（多种类型梁的验算）、钢结构柱（多种类型柱的验算）、支撑杆件验算、压型钢板组合楼盖设计和验算、组合梁设计和验算、钢吊车梁（中小工作制吊车梁）的设计和验算等，且均能直接生成计算书及AutoCAD设计和施工图，套用相应规范规程。

二、同济大学钢结构设计原理相关知识

钢材性能相关考点
- 钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。钢材中氧、硫、磷等元素含量过多会对钢材性能产生不良影响，如氧含量过多会使钢材出现热脆现象，含硫量过多高温下会发生热脆，含磷量过多低温下会发生冷脆。冷作硬化和时效硬化会使钢材强度提高，但塑性、韧性降低。钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象，钢材的冲击韧性值越大，表示抵抗脆性断裂的能力越强等。
- 在钢材选用方面，承受动力荷载作用的钢构造，应选用综合性能好的钢材。焊接构造选用焊条的原则是，计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。例如手工焊焊接Q235钢，一般采用E43型焊条；焊接Q345钢材时应采用E50焊条。
构件设计相关考点
- 轴心受压构件
  - 缺陷有剩余应力、初始偏心、初始曲率，屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭曲屈曲。对于缀条式格构柱，单肢不失稳的条件是单肢稳定承载力不小于整体稳定承载力。格构式轴心受压构件的等稳定性的条件绕虚轴与绕实轴的长细比一样。双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是弯曲屈曲，单轴对称截面的轴心受压构件，当构件绕对称轴失稳时发生弯扭屈曲等。
- 受弯构件
  - 梁的最小高度是由强度控制的。组合梁的局稳公式是按限制受压翼缘板的宽厚比和腹板的高厚比原则确定。钢梁在集中荷载作用下，若局部承压强度不满足应采取的措施是设置支承加劲肋。按正常使用极限状态计算时，受弯构件要限制挠度。
- 压弯构件
  - 实腹式压弯构件在弯矩平面内屈曲形式为弯曲失稳，在弯矩平面外屈曲形式为弯扭失稳。承受静力荷载或间接承受动力荷载的工形截面压弯构件，其强度计算公式中，塑性开展系数γ取相应值，且其翼缘板的局部稳定保证条件是根据单向均匀受压板的临界力导出的。

三、同济大学钢结构课程中的门式刚架结构设计

结构概述
- 门式刚架结构是一种常见的钢结构形式，具有结构简单、受力明确、施工方便等特点。其发展历程可追溯到20世纪初，未来将朝着高效、节能、环保等方向发展，同时新材料、新工艺、新技术的应用也将推动其创新和发展。
分析方法
- 静力分析方法
  - 有限元法将门式刚架结构离散化为有限个小的单元，通过求解每个单元的平衡方程来得到结构的整体响应，也可基于力学原理和数学公式，推导出门式刚架结构的静力分析公式进行计算。
- 动力分析方法
  - 通过模拟地震等动力作用下的门式刚架结构响应，分析结构的动力特性和抗震性能，具体包括模态分析法和时程分析法。
- 稳定性分析方法
  - 线性稳定性分析基于线性化理论，对门式刚架结构的稳定性进行分析，确定结构的失稳临界荷载；非线性稳定性分析考虑门式刚架结构的非线性效应，采用非线性有限元等方法对结构的稳定性进行分析。
优化设计
- 目标是确保结构安全可靠、经济合理、施工方便，同时满足建筑和环境要求。方法包括采用数学建模、数值计算和计算机仿真等技术手段，进行多目标、多约束优化设计，如截面优化、节点连接方式优化、形状优化、支撑体系优化等，并有相关的案例分析。
制作与施工
- 制作工艺包括钢材选择、切割、弯曲，然后将各个钢材部件组装在一起并进行焊接，之后进行防腐处理。施工方面包括安装钢结构到基础上，且要确保施工现场安全、整洁，准备好施工设备和材料，最后按照相关标准和设计要求对钢结构进行验收。