철골 구조 프로젝트에 대한 디자인 아이디어는 무엇입니까?

(1) 구조가 철골 구조물에 적합한지 여부를 결정합니다.

철골 구조물은 일반적으로 고층 건물, 넓은 경간, 복잡한 형상, 큰 하중 또는 크레인 리프팅 용량에 사용됩니다. 큰 진동 및 고온 작업장, 밀봉 요구 사항이 높은 구조물, 이동 가능하거나 빈번한 조립 및 분해. 직관적으로 말하면: 건물, 경기장, 오페라 하우스, 교량, TV 타워, 창고, 공장, 주거지 및 임시 건물 등. 이는 철구조물 자체의 특성과 일치한다.

(2) 구조 선택 및 레이아웃

자세한 내용은 관련 전문 서적을 참조하세요. 및 레이아웃은 숙련된 엔지니어의 지도하에 이루어져야 합니다.

강구조물 설계 전 과정에서 강조해야 할 것은 '개념설계'인데, 이는 특히 구조선정 및 배치단계에서 정밀하고 합리적인 분석이 어렵거나 난해한 문제들에 있어서 중요하다. 사양서에 명시되어 있지 않은 경우, 제어구조물의 레이아웃 및 세부 대책은 전체 구조시스템과 시스템 간의 기계적 관계, 고장 메커니즘, 지진 피해, 테스트 현상 및 엔지니어링 경험을 통해 얻은 설계 아이디어를 바탕으로 글로벌 관점에서 결정할 수 있습니다. 하위 시스템. 개념적 설계를 사용하면 초기 단계에서 빠르고 효과적으로 구상, 비교 및 ​​선택이 가능합니다. 결과적인 구조 계획은 종종 손으로 계산하기 쉽고, 개념이 명확하고, 질적으로 정확하며, 구조 분석 단계에서 불필요하고 번거로운 작업을 피할 수 있습니다. 동시에 컴퓨터 내력 분석의 출력 데이터의 신뢰성 여부를 판단하는 주요 근거이기도 합니다.

강철 구조물에는 일반적으로 프레임, 평면(나무 줄) 프레임, 그리드(쉘), 케이블 멤브레인, 경강, 타워 마스트 및 기타 구조 유형이 포함됩니다.

이론과 기술은 대부분 성숙됐다. 또한 해결되지 않은 문제가 있거나 그리드 쉘의 안정성과 같은 간단하고 실용적인 설계 방법이 없습니다.

구조물을 선택할 때 서로 다른 특성을 고려해야 합니다. 경강 산업 플랜트에서는 매달린 하중이 크거나 이동하는 하중이 있는 경우 포털 프레임을 버리고 그리드 프레임을 사용하는 것을 고려할 수 있습니다. 기본적으로 눈 압력이 많은 지역에서는 지붕 곡선이 눈 미끄러짐에 도움이 되어야 합니다(눈 하중은 접선의 50도 이내에서 고려되어야 함). 예를 들어 야동 시멘트 공장의 석회석 창고 창고는 3심 원형 격자를 사용합니다. 껍데기. 전체 적설량의 거의 절반이 방출되었습니다. 강우량이 많은 지역에도 비슷한 고려 사항이 적용됩니다. 건물이 허용하는 경우 프레임에 지지대를 배치하는 것이 견고한 조인트가 있는 단순한 프레임보다 경제적입니다. 지붕 적용 범위가 더 넓은 건물에서는 서스펜션 케이블 또는 인장 기반 구성 요소가 있는 케이블 멤브레인 구조 시스템을 선택할 수 있습니다. 초고층 철골 구조물의 설계에 있어서 철근-콘크리트 복합구조물이 많이 사용되는 경우가 많으며, 지진강도나 요철이 큰 고층건물에서는 내진성에 불리한 코어튜브와 외골조 형태를 선택해서는 안 된다. 순전히 경제적 이유 때문이다. 주변의 거대한 SRC 기둥과 지지 프레임을 코어로 하는 구조 시스템을 선택하는 것이 좋습니다. 우리나라 고위 간부의 절반 이상이 전자입니다. 내진성이 좋지 않습니다. [19]

구조의 레이아웃은 시스템의 특성, 하중분포, 특성 등을 종합적으로 고려하여야 하며, 일반적으로 기계적 모델의 강성이 균일해야 한다. 큰 하중이나 움직이는 하중은 가능한 한 제한되어야 하며, 기둥 사이의 측면 지지대는 가능한 한 중심에 가까워야 합니다. 횡력의 작용선(풍진) 그렇지 않으면 구조물의 비틀림을 고려해야 합니다. 예를 들어 지지 프레임 구조가 있는 경우 기둥이 있습니다. 전체 수평 힘의 1/4 이상을 견딜 수 있어야 합니다.

프레임 구조의 바닥 수준에 있는 보조 빔의 레이아웃은 때때로 하중 전달 방향을 조정하기 위해 조정될 수 있습니다. 다른 요구 사항. 보통 단면적을 줄이기 위해 보조빔을 짧은 방향으로 배치하는데, 이로 인해 메인빔의 단면적이 늘어나 바닥의 순고가 낮아지고 때로는 상단 측면 기둥도 너무 커지게 됩니다. 이 경우 더 짧은 메인 빔에 보조 빔을 지지하면 메인 빔과 기둥을 보존하기 위해 보조 빔이 희생될 수 있습니다.

(3) 예상 단면적

이후 구조적 레이아웃이 완료되면 구성요소 단면의 예비 추정이 필요합니다. 주로 보, 기둥, 지지대 등의 단면 형상과 크기에 대한 가정입니다.

강철보는 채널강, 압연 또는 용접된 H형강 단면 등 중에서 선택할 수 있습니다. 하중 및 지지 조건에 따라 단면 높이는 일반적으로 경간의 1/20 ~ 1/50 사이에서 선택됩니다. 보 사이의 측면 지지대의 간격을 기준으로 한 l/b 제한에 따라 플랜지 폭을 결정하면 강철 보의 전체 안정성에 대한 복잡한 계산을 피할 수 있습니다. 단면 높이와 플랜지 폭을 결정한 후 사양의 국부적으로 안정적인 구조 조항에 따라 플레이트 두께를 추정할 수 있습니다.

기둥 단면은 세장비를 기준으로 추정되며 일반적으로 50<λ<150, 단순 선택 값은 100 정도입니다.

축방향 압축, 양방향 굽힘 또는 일방향 굽힘에 따라 강관 또는 H형 강철 단면을 선택할 수 있습니다.

초보자는 해당 사양의 단면에 대한 구조적 요구 사항에 주의해야 합니다. 다른 구조에는 큰 차이가 있습니다. 철 구조물 특유의 부품을 구성하는 패널의 국부적 안정성 문제 등이 있습니다. 일반강 사양과 경강 사양의 한계에는 큰 차이가 있습니다.

또한 구성요소 단면 형태의 선택에는 정해진 요구 사항이 없습니다. 구조 엔지니어는 구성 요소의 응력 조건을 기반으로 안전하고 경제적이며 아름다운 단면을 합리적으로 선택해야 합니다.

(4) 구조해석

현재 강구조물의 실제 설계에 있어서 구조해석은 주로 선형탄성해석으로 이루어지며, 조건이 허락하는 경우 P-Δ, p-δ를 고려한다.< /p>

최신의 일부 유한 요소 소프트웨어는 강철의 기하학적 비선형성 및 탄성-가소성 특성을 부분적으로 고려할 수 있으며 이는 보다 정확한 구조 분석을 위한 조건을 제공합니다. 모든 구조에 소프트웨어 사용이 필요한 것은 아닙니다.

일반적인 구조의 경우 내부 힘과 변형은 역학 매뉴얼과 같은 참고 서적에서 직접 얻을 수 있습니다.

간단한 구조는 다음을 통해 분석할 수 있습니다. 수작업으로 계산합니다.

복잡한 구조에만 모델링, 프로그램 실행 및 상세한 구조 분석이 필요합니다.

(5) 공학적 판단

구조 소프트웨어를 올바르게 사용하려면 다음을 수행해야 합니다. 또한 그 출력을 처리합니다. 결과에 따라 "엔지니어링 판단"을 내립니다. 예를 들어 각 방향 주기, 전체 전단력, 변형 특성 등을 평가합니다. "엔지니어링 판단"에 따라 모델을 수정하고 다시 분석하거나 계산 결과를 수정할 수 있습니다.

또한, 소프트웨어마다 적용 가능한 조건이 다릅니다. 또한, 초보자는 이를 완전히 이해해야 합니다. 공학설계에 있어 계산과 정밀 역학은 계산 자체에 일정한 거리가 있는 경우가 많습니다. 실제적인 설계 방법을 얻기 위해 오차가 큰 가정을 사용하는 경우도 있지만, 이러한 오차에 대해서는 "구조의 안전성"을 확보합니다. 적용 가능한 조건, 개념 및 구조". 철강 구조 설계 그 중에서 "적용 가능한 조건, 개념 및 구조"는 정량적 계산보다 더 중요합니다.

엔지니어는 구조 소프트웨어를 너무 신뢰하고 의지해서는 안됩니다. 미국인 학자는 "컴퓨터의 오용으로 인해 구조적 손상이 재난으로 이어지는 것은 시간 문제일 뿐입니다."라고 경고한 적이 있습니다.

개념 설계와 공학적 판단에 집중하는 것이 이러한 공학적 재난을 피하는 방법입니다.

(6) 부품 설계

부품 설계는 재료 선택에서 시작됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 Q235(A3과 유사) 및 Q345(16Mn과 유사)입니다. 프로젝트 관리를 용이하게 하기 위해 강철 유형을 사용합니다. 강도가 다른 강철을 선택할 수도 있습니다. 강도가 제어되는 경우 Q345를 선택해야 합니다. .

부품 설계에서는 단면을 확인하기 위해 탄성-소성법을 사용하고 있는데, 이는 구조의 내부 힘과 일치하지 않습니다.

< p>현재 구조 소프트웨어는 단면 검증을 위한 후처리 기능을 제공합니다. 프로그래밍 기술의 발전으로 인해 sap2000 등 일부 소프트웨어에서는 검증에 실패한 구성 요소의 크기를 주어진 단면 라이브러리에서 한 단계 늘려 검증을 통과할 때까지 자동으로 재분석할 수 있습니다. 이는 자주 언급되는 단면 최적화 설계 기능 중 하나입니다. 이는 구조 엔지니어의 작업량을 크게 줄여줍니다. 그러나 초보자는 다음 두 가지 사항에 주의해야 합니다.

1. 소프트웨어가 구성 요소(주로 열)의 단면 계산을 수행할 때 계산된 길이 계수의 결정이 규정을 준수하지 않는 경우가 있습니다. 현재 모든 No 프로그램은 이 문제를 완전히 해결할 수 없습니다. 따라서 특히 복잡한 노드 연결이나 단면이 가변적인 구성 요소의 경우 구조 엔지니어가 하나씩 확인해야 합니다.

2. 위 (3)에서 추정한 단면이 요구 사항을 충족하지 않는 경우. , 확대된 단면을 으로 나누어야 합니다. 두 상황은 다르게 처리됩니다.

(1) 강도가 만족되지 않으면 단면을 구성하는 판의 두께가 증가하는 경우가 많으며, 그 중 굽힘 저항이 충분하지 않아 플랜지 두께가 증가하고 전단 저항이 증가합니다. 웹 두께를 늘리는 것만으로는 충분하지 않습니다.

(2) 변형이 한계를 초과하는 경우 일반적으로 판의 두께를 늘리면 안 되지만 단면의 높이를 고려해야 하며 그렇지 않으면 매우 비경제적입니다.

앞서 언급한 소프트웨어의 자동 단면 최적화 설계 기능을 사용할 때 위에서 언급한 강도와 강성의 구별을 고려하는 것은 실제로 부적절한 경우가 많습니다.

(7) 노드 설계

강구조 설계에 있어 연결노드의 설계는 구조해석에 앞서 노드의 형태를 충분히 고려하고 결정해야 한다. .최종적으로 설계된 절점이 구조해석 모델에서 사용된 형태와 완전히 일치하지 않는 상황이 자주 발생하며, 이는 서로 다른 힘 전달 특성에 따라 강체 접합, 힌지 접합 및 반 접합으로 구분됩니다. -강성 조인트.초보자는 선택해야합니다. 처음 두 개는 간단하고 정량적으로 분석할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 참고서 [2]에는 권장되는 노드 실습 및 계산 공식이 풍부합니다.

연결의 차이가 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어 일부 강성 연결 노드에도 굽힘 모멘트를 지탱하는 데에는 문제가 없지만 큰 회전이 발생하므로 구조 해석의 가정을 충족하지 못하므로 실제 엔지니어링 변형이 발생하는 등 불리한 결과가 발생합니다. 계산된 데이터보다 커야 합니다.

연결 노드는 강도 설계와 실제 응력이 동일해야 합니다. 힘 설계에는 일반적으로 사용되는 두 가지 방법이 있습니다. 일반적으로 초보자는 전자를 안전하게 선택할 수 있습니다. 디자이너가 확인할 수 있는 디자인 매뉴얼[2}을 참조하면 더욱 편리합니다. 구조 소프트웨어의 후처리 부분도 자동으로 완료됩니다.

구체적인 디자인에는 주로 다음과 같은 내용이 포함됩니다. :

1. 용접: 용접 이음새의 크기와 형태 등에 대한 필수 규정이 있으며, 이를 엄격히 준수해야 하며, 연결되는 금속 재료와 호환되어야 합니다. Q235. , E50은 Q345에 해당합니다. Q235를 Q345에 연결하는 경우 E50 대신 저강도 E43을 선택해야 합니다.

용접 설계 시 용접 이음새를 임의로 확대하면 안 됩니다. 용접 부분은 연결된 부품의 무게 중심에 최대한 가까워야 합니다. 기타 자세한 내용은 사양의 용접 구조 규정을 확인하세요.

2. p>리베팅 형태, 건설 프로젝트에서는 이제 거의 사용되지 않습니다.

일반 볼트는 전단 저항이 약하여 2차 구조 부품에 사용할 수 있습니다.

고강도 볼트가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 일반적으로 사용되는 강도는 8.8s와 10.9s이며, 응력 특성에 따라 두 가지의 최소 사양이 다릅니다. 강도 볼트는 M12입니다. 일반적으로 M16~M30이 사용됩니다. 대형 볼트는 성능이 불안정하므로 설계 시 주의해야 합니다.

셀프 태핑 나사는 판재와 얇은 벽의 강철 사이의 2차 연결에 사용되며, 외국에서는 저층 벽 패널 주거용 건물의 주요 구조물 연결에도 일반적으로 사용됩니다.< /p>

3. 플레이트 연결 : 빔 웹의 두께에 4mm를 더한 값을 취하면 됩니다. 그런 다음 빔 웹의 순 단면 전단 저항 등을 확인합니다.

4. 볼트 구멍에서 웹의 순 단면 전단 저항과 압력 지지력을 확인해야 합니다. 고강도 볼트 연결은 구멍 벽의 국부 압력 지지력도 확인해야 합니다.

5. 볼트 설치, 현장 용접 등을 위한 시공 공간과 구성 요소의 리프팅 순서를 고려하십시오. 배송 시 구성 요소를 설치하지 못하는 것은 초보자가 흔히 저지르는 실수입니다. 또한, 작업자가 현장에서 위치결정 및 임시고정을 용이하게 할 수 있어야 한다.

6. 노드 설계에는 제조업체의 공정 수준도 고려해야 합니다. 예를 들어 강관 연결 노드의 교차선 절개에는 CNC 공작 기계 및 기타 장비가 필요합니다.

(8) 도면 준비

철골 구조 설계 도면은 설계 도면과 시공 세부 사항의 두 단계로 구분됩니다. 설계 도면은 설계 부서에서 제공하며 시공 세부 사항은 일반적으로 설계 부서에서 작성합니다. 철구조물 제조회사는 설계도면을 바탕으로 설계단위별로 작성하기도 합니다. 최근 철골구조물 프로젝트의 증가와 설계연구소의 철골구조 엔지니어 부족으로 인해 설계역량을 갖춘 철골구조업체가 설계도면 작성에 참여하는 경우도 흔하다.

1. 설계도면은 제조사가 상세한 시공도면을 준비할 수 있는 기초를 제공하며, 설계도면에는 설계기준, 하중데이터(지진 포함)가 포함되어야 하며, 깊이와 내용은 완전해야 합니다. 효과), 기술 데이터, 재료 선택 및 재료 요구 사항, 설계 요구 사항(제조 및 설치, 용접 품질 검사 수준, 도장 및 운송 등 포함), 구조 레이아웃, 구성 요소 섹션 선택 및 구조의 주요 노드 구조가 모두 이루어져야 합니다. 명확하게 기재하여 공사내용의 원활한 준비에 도움이 되며 설계 의도를 정확하게 반영할 수 있습니다. 주요 재료가 나열되어야합니다.

2. 상세도면은 가공도면 또는 배치도라고도 하며, 작업장에서 직접 제작 및 가공할 수 있을 정도로 깊이가 동일하지 않은 구성요소 단위를 별도로 작성하여 표현하여야 한다. 자세한 자료는 표를 첨부하시기 바랍니다.

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