钢结构变截面压弯构件设计.ppt

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1、钢结构变截面压弯构件设计武汉站结构设计QC小组二00八年十二月一、武汉站概况二、QC小组概况三、课题选择四、目标设定及可行性分析五、提出方案并确定最佳方案六、制定对策七、实施对策八、效果检查九、标准化与巩固措施十、总结与今后打算武汉站结构设计目录一、武汉站概况1.桥建合一：结构与桥梁一体化设计。2.多种结构形式组合而成：桥梁结构、桁架结构、网壳结构、框架结构、树枝结构等等。3.多种材料组合：不同等级钢材、不同标号混凝土、钢+混凝土。4.跨度大：最大跨度116m。5.连接关系复杂：结构之间的连接通过特殊结点和特殊构件组合结构进行连接。武汉站结构设

2、计二、QC小组概况小组名称：武汉站结构设计QC小组（城08-1）小组类型：创新型课题名称：钢结构变截面压弯构件设计活动次数：25次注册日期：2006年12月18日、2008年1月5日活动日期：2006.12～2008.12武汉站结构设计小组人员组成序号姓名性别年龄文化程度职称组内分工承担工作1陶勇男34研究生高级工程师组长项目负责人2杨劲男38大本高级工程师组员审查3鲍华男29博士工程师组员设计4郭盛男29研究生工程师组员复核5石城林男28研究生工程师组员复核6廖斌男46大本高级工程师组员质量监督7赵鹏飞男36博士高级工程师组员设计8.汤荣伟男

3、31博士高级工程师组员设计9潘国华男37大本总工程师组员技术顾问10郭占一男44大本总工程师组员技术顾问三、课题选择1.技术要求与设计现状武汉站结构设计屋面通过变截面V撑与拱结构连接主拱是变截面杆件概念：构件有缺陷；破坏受稳定控制。(例子：倒塌的积木；右下图受轴心压力的杆件失稳)(1)结构设计需要计算杆件的稳定强度(2)武汉站面临变截面杆件屋面通过变截面V撑与拱结构连接三、课题选择2.结构设计规范的限制武汉站结构设计(1)规范在计算构件稳定时采用的主要方法《混凝土结构设计规范》GB50010-2002按照框架、排架确定计算长度，通过计算中附加偏

4、心距考虑稳定强度《钢结构设计规范》GB50017-2003框架：通过梁、柱的刚度比确定计算长度，进而考虑稳定系数来计算稳定强度桁架：通过杆件平面、内外的连接关系确定计算长度，进而考虑稳定系数来计算稳定强度(2)规范计算方法的局限性武汉站结构的梁柱关系不明确，V撑并不是严格意义上的框架柱，而且相连的构件也不是严格意义上的框架梁。由于整个武汉站结构呈现复杂的三维特性，构件的平面内和平面外也难以区分。V撑的计算截面是变化的，每个截面的物理特性都是不同的，难以准确描述其物理量，如：截面积(A)、惯性矩(I)等等。三、课题选择2.结构设计规范的限制武汉站

5、结构设计(3)确定课题武汉站的建筑造型和效果是项目的生命，结构应该配合建筑师完成建筑设计理念。必须维持变截面构件的形态，不改变建筑的外形。同时，由于结构设计规范中对变截面的构件的稳定强度验算没有提出具体方法，而武汉站又面临着现实的问题需要解决，因此QC小组成员提出：在武汉站设计中，需要对变截面杆件的设计提出可行的方法，并在设计中予以应用。通过理论上的初步分析和计算工具的功能分析，小组成员一致认为“钢结构变截面压弯构件设计”可作为QC小组活动课题。四、目标设定及可行性分析1.课题目标武汉站结构设计(1)探索变截面压弯构件的计算方法(2)变截面构件

6、的应力比≤1.02.目标可行性分析(1)对于具有固定几何参数的变截面构件，其受力特性应该是一定的。设计人员要做的工作就是找到一种方法去描述这种必然性。(2)设计人员通过大量的结构设计工作，特别是我院参与的多项大型项目的磨炼，已经具有了比较强的理论分析能力和操作能力。(3)目前的计算软件发展已经日新月异，达到了一个比较高的水平，配合理论研究，是可以解决决大部分结构设计问题的五、提出方案并确定最佳方案1.变截面构件计算的基本问题武汉站结构设计(1)构件的失稳破坏是由于初始缺陷引起的结构承载力降低。(2)变截面构件的稳定破坏与等截面杆件的破坏机理是一

7、致的。(3)计算需要紧扣规范进行，需要l0、EA、EI等计算数据2.提出方案并比较优缺点(1)通过试验的方法，进行数据统计，结合等截面杆件的设计参数，对不同直径比的杆件提出可行的计算参数。优点:可以直观的得到构件的稳定强度。缺点：需要进行大量的试验才能符合统计学上要求，才能符合设计使用的要求。五、提出方案并确定最佳方案武汉站结构设计2.提出方案并比较优缺点(2)通过理论分析，进行数值积分，对构件进行精确的数学计算。优点:可以得到精确解。缺点：计算量太大，效率极低。(3)分别按照最大截面和最小截面的等截面杆件进行计算，按照长度加权取值或者平均值。

8、优点:计算过程简化，而且有规范可用。缺点：没有一个准确的目标值，无法知道计算结果是否慢足要求，计算结果或者太保守造成浪费，或者结构的不安全。(4)按照