鋼結構計算的案例
鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼結構連接計算
一、連接件類別
不焊透的對接焊縫
二、計算公式
1．在通過焊縫形心的拉力，壓力或剪力作用下的焊縫強度按下式計算：
2．在其它力或各種綜合力作用下，σf，τf共同作用處。
式中 N──-構件軸心拉力或軸心壓力，取 N＝100N；
lw──對接焊縫或角焊縫的計算長度，取lw=50mm；
γ─-作用力與焊縫方向的角度 γ=45度；
σf──按焊縫有效截面(helw)計算，垂直于焊縫長度方向的應力；
hf──較小焊腳尺寸，取 hf=30mm；
βt──正面角焊縫的強度設計值增大系數；取1；
τf──按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力；
Ffw──角焊縫的強度設計值。
α──斜角角焊縫兩焊腳邊的夾角或V形坡口角度；取 α=100度。
s ──坡口根部至焊縫表面的最短距離，取 s=12mm；
he──角焊縫的有效厚度，由于坡口類型為V形坡口，所以取 he=s=12.000mm.
三、計算結果
1. 正應力：
σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
2. 剪應力：
τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
3. 綜合應力：
[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；
結論:計算得出的綜合應力0.167N/mm2≤對接焊縫的強度設計值ftw=10.000N/mm2，滿足要求！
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無錫西互通鋼箱梁橋結構計算書(ANSYS)
無錫西互通鋼箱梁橋結構計算
第一部分 全橋結構整體計算
一 計算軟件與模型
1、計算簡圖及箱梁截面（圖1、2）
圖 1 全橋結構計算簡圖（單位：cm）
圖 2 箱梁截面（單位：cm）
2、計算軟件與單元：
采用大型通用空間有限元程序進行計算。鋼箱梁塊件采用殼體單元模擬。
3、計算模型：
約束條件：A、B、D 點處簡支（僅約束豎向線位移），C 點約束三向線位移。考慮橫坡（2%）影響，按實際尺寸取右半橋橫橋向矮半箱梁建立空間實體模型。
空間模型見圖3；有限元模型見圖4。
二 材料及參數
鋼箱梁（截面圖見圖2）：
彈性模量Ec=2.06×1011Pa，剪切模量G=0.79×1011Pa，泊松比γ=0.3，密度ρ=8000㎏/m3（鋼材密度為7850 ㎏/m3，這里考慮焊縫及部分未建模裝飾板的增重取8000 ㎏/m3），線膨脹系數а=1.2×10-5。
三 作用及組合
因全橋整體模型較大，為節省計算時間，因此依靠人為判斷來確定對結構最不利的作用組合。
在僅考慮恒載作用下，順橋向最大應力出現在第2 跨跨中下緣，因此車道荷載布于第2跨最不利；全橋（不包括支座處）在恒載作用下，箱梁下緣出現的拉應力較上緣出現的壓應力大，因此對中跨跨中不利溫度作用為頂板升溫；使中跨下緣產生不利拉應力的不均勻沉降為B、C 處不均勻沉降。
展開 怎樣做鋼結構安裝預算
對于鋼結構預算我也是個初學者，所以我結合我親身體會談一談對于一個初學者來說如何做好鋼結構預算。
一、做預算前的準備工作
對于一個初學者做鋼結構預算前應該必備一些知識，首先要知道鋼結構的施工工藝，具體每道工序是如何領料、如何下料、如何施工的，這樣可以使以后計算工程量時不露，還可以知道哪里損耗多一些；還要學習鋼結構施工規范如柱腳墊鐵是如何布置，有什么要求，數量是多少；無損檢測，H型鋼對接焊縫需要無損檢測，知道哪個是H型鋼翼板，哪個是H型鋼腹板，翼板一級焊縫需要100％超探，腹板二級焊縫需要20％超探等，還要了解定額，知道工藝金屬結構制作安裝定額有哪些定額子目，具體某一工程量該套哪個子目，以便在計算底稿上清楚的標明不同子目的工程量，以方便以后的查看。
看完定額，知道了定額有哪些子目在去學習工程量計算規則，根據所學的定額子目，在學習計算規則，在計算規則中學習每項子目在計算時應該注意什么，比如計量單位是m還是m2，比如鋼結構超探以焊縫長度以“m”為計量單位，金屬板材板面探傷，以板材面積“m2”為計量單位；尤其要記住什么是聯合平臺，因為聯合平臺子目費用比較高，套此項比較合適，聯合平臺是指兩臺以上設備的平臺相互連接組成的便于檢修使用的平臺，計算工程量時應包括平臺的梯子、欄桿、扶手的重量。比如我們計算框架上的平臺時，除了柱和主梁，剩下所有的工程量都可以算作是聯合平臺；還要仔細看鋼結構施工技術措施，如框架是如何分片或分段吊裝的，用什么進行加固，以便算出鋼結構吊裝加固的工程量，還可以根據措施計算出吊裝時所需吊耳的規格以及數量，還要看技術措施里進行鋼結構預制時鋪設什么樣的平臺，多大等，在算工程量時把這些也捎帶算出來。
展開 鋼結構工程量的計算
設計總說明
1.1 建筑面積、結構形式、柱距、跨度、結構布置情況；
1.2 工程量計算的范圍：關于結構、屋面、墻面、門窗等，清楚投標報價的范圍；
1.3 材料的選用及規格型號、技術要求；
1.4 鋼結構的油漆或涂裝要求、防火等級。
2. 平面布置圖、立面圖、剖面圖：
可統計門窗、室內外鋼梯、屋面彩板、采光板、墻面彩板、屋頂通風器、雨棚、落水管、收邊泛水件、天溝等的工程量。統計時，均應注明每種材料的材質、規格型號。
三、結構施工圖
1. 結構設計總說明
1.1 材料：各部位（鋼柱、梁、檁條、支撐等）構件對應的材質，如Q235、Q345，高強螺栓的強度等級要求等；
1.2 焊接質量要求：焊縫質量等級，無損探傷要求，如拼接焊縫質量等級應達到一級，要求100%探傷，二級焊縫20%探傷，涉及到無損檢測費用的計算。
1.3 除銹要求：手工和動力工具除銹（St）、噴射或拋射除銹（Sa）。不同的除銹等級，除銹費用不同。
1.4 油漆（涂裝）要求：油漆種類、涂刷遍數、漆膜厚度，防火等級，各部位的耐火極限。
2. 平面布置圖、立面圖、剖面圖、節點詳圖：
2.1 可依次計算如下工程量：
2.1.1 預埋鐵件：包括預埋定位板、預埋螺栓、螺母；
2.1.2 鋼柱、抗風柱、鋼梁、吊車梁；
2.1.3 屋面支撐、系桿、柱間支撐、雨棚骨架；
2.1.4 屋面檁條、墻面檁條、屋面及墻面檁條的隅撐、拉桿；
2.1.5計算過程中，注意計算吊車梁與柱的連接件、墊板，屋面及墻面檁托板，隅撐與鋼柱、梁的連接板，斜拉桿的鋼套管等的工程量，注意統計高強螺栓的數量。
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需要鋼結構工程師
室內設計鋼結構隔層
需要找一位鋼結構工程師大神出鋼結構專業施工圖紙 鋼結構材料搭配 施工工藝 計算鋼結構荷載 謝謝
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不知道多高層鋼結構如何抗震，怎么抵抗大震？
掌握：多層鋼結構房屋的抗震計算；高層鋼結構的抗震計算。
理解：鋼構件的抗震設計與構造措施；鋼節點及連接的抗震計算與構造措施；
了解：鋼結構的震害及破壞特點；多層鋼結構房屋的抗震構造措施。高層鋼結構的體系與布置；
鋼結構的震害特點
█ 鋼結構的特點
（１）各向同性的均質材料，質量易保證，結構的可靠性好；
（２）輕質高強，比強度高，可減小結構所受地震作用；
（３）良好的延性，使結構具有較大的變形能力，保證結構的抗震安全性；
（4）構件細、薄、長，宜發生失穩破壞；
（5）高溫下軟化，喪失承載能力，防火性能差。
（6）宜銹蝕，耐久性差。
（7）若設計、施工不當，可能發生脆性破壞。
█ 鋼結構的破壞形式
（１）框架節點區的梁柱焊接連接破壞；
（２）豎向支撐的整體失穩和局部失穩；
（３）柱腳焊縫破壞及錨栓失效；
（４）鋼柱脆斷；
（５）支撐及其連接的破壞；
（６）梁柱節點的破壞。
高層鋼結構的選型與布置
█ 高層鋼結構的體系
高層鋼結構的結構體系主要有框架體系、框架－支撐（剪力墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）和巨型框架體系。
1、框架體系
框架體系是沿房屋縱橫方向由多榀平面框架構成的結構。這類結構的抗側力能力主要決定于梁柱構件和節點的強度與延性，故節點常采用剛性連接節點。
展開 汽車行業分享丨SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會
*本文源自汽車行業用戶范會超投稿
1.工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
本文章重點和大家分享 SimSolid 在鋼節點設計分析中的應用，因為鋼節點設計在鋼結構整體設計過程中處于核心地位，它既是結構連接的樞紐，又是荷載傳遞的關鍵，更是保障安全、控制成本和實現結構靈活性的重要環節，對鋼結構的整體性能和工程質量起著決定性作用。
2.軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可快速對復雜 CAD 裝配體進行分析，大大縮短了結構的分析周期。支持多種分析類型，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析（接觸、材料和幾何形狀分析）、疲勞分析、線性動力學（時間、頻率和隨機響應）等多種分析類型，能滿足不同工程場景的需求。
3.主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對焊接連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
圖1.紅色圈示-螺栓連接；綠色圈示-焊接
3.2 焊接連接節點
焊縫連接設計包括兩個關鍵參數，即焊縫長度、焊縫截面尺寸。SimSolid 運用先進的數值算法，快速評估焊接強度是否滿足設計要求，幫助工程師發現鋼節點設計中的潛在失效位置。
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基于歐洲標準EN 1993-1-2的鋼結構火災升溫迭代計算模型，使用Python給出了無保護措施（假設鋼構件被火焰吞沒）和有保護措施的鋼構件在標準溫度-時間曲線下的升溫計算程序，計算特定火災時間點的鋼構件溫度和自動繪圖。
1.無保護措施（假設鋼構件被火焰吞沒）的鋼構件火災下的溫度計算
2.有保護措施的鋼構件火災下的溫度計算
【鋼結構原理】五種鋼結構失穩模式
這類構件的強度和剛度計算都要考慮局部屈曲帶來的影響。
04-剪切屈曲（Shear Buckling）
剪切屈曲一般發生在受到剪力作用的桿件的腹板上，引起腹板橫向變形或屈曲。
剪切屈曲的發生的主要原因是剪力超過了腹板受剪彈性臨界屈曲荷載。
控制剪切屈曲的關鍵參數是剪切屈曲應力，其大小受到以下因素的影響：板件厚度/高寬比/邊界條件/材料特性等。
05-殼屈曲（Shell Buckling)
殼體屈曲是指薄而彎曲的結構（殼體），如圓柱形、球形或錐形（例如儲罐、筒倉、管道）在受到壓力或側向載荷時失去穩定性的現象。
當這些載荷導致殼體發生變形，從而降低其繼續承受載荷的能力時，可能會導致顯著的變形甚至坍塌。
導致殼體屈曲的內力可以是：軸向壓力/環向壓力/剪力。
殼體屈曲承載力受以下因素的影響：殼體厚度/殼體形狀/邊界條件/初始缺陷/材料特性等。
06-對比表
既然每種失效類型都已定義并概述了其特征，下面的表中總結了它們之間的主要區別。該表提供了一個簡明的概覽，突出了每種失效模式的主要受影響結構元素、導致失效的主要載荷條件、產生的變形以及決定該模式的關鍵因素
07-總結
在結構設計中，可能會出現幾種常見的穩定性問題，尤其是在設計過程中未充分考慮的情況下。本文概述了五種此類屈曲問題。本文旨在幫助您了解這些問題的根本原因、行為及其影響的結構元素。這些知識將使您能夠識別和區分這些穩定性問題，為您在分析中整合這些問題并設計出具有彈性和安全性的結構奠定堅實的基礎。
展開 鋼結構設計中平面內和平面外的概念
鋼結構設計中，計算壓彎構件的穩定性時，通常會遇到平面內、平面外的概念。只有弄清楚這兩個概念，才會理解桿件的計算長度，及如何在平面內和平面外設置支撐，避免結構失穩。
對于壓彎構件穩定問題，所謂的平面是指彎矩作用所在的平面。習慣上我們將屏幕看作構件所在的平面，也就是彎矩所在的YOZ平面，叫作彎矩作用的平面內；垂直彎矩所在平面的XOY平面，叫作彎矩作用的平面外。發生在屏幕內（YOZ平面）的彎曲變形，就是平面內失穩。發生在垂直屏幕（XOY平面）的彎曲變形，就是平面外失穩。
如圖中，梁截面位于XOY面，Z軸沿長度方向。在Mx作用下，彎矩作用平面為YOZ平面，即圖中蘭色平面；此時如果變形是沿X軸方向的左右變形，則為平面外的變形；上下變形為平面內的變形。在My作用下，彎矩作用平面為水平平面XOZ面，此時如果變形是沿Y軸方向的上下變形，則為平面外變形；左右變形為平面內變形。
還有一點需要注意的是，彎矩的方向和彎矩的平面是兩個不同的概念。用與平面垂直的向量來表示平面，如Mx，根據右手法則，其方向是向左，而其作用面為豎直的YOZ平面。
用一個更為形象的例子，假設你是一根梁，你躺下、起來，是平面內，而翻身打滾就是平面外。
展開 汽車行業分享丨SimSolid在鋼結構設計中的應用及體會（下）
工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid? 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
在上一期文章《SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會》和大家分享了 SimSolid 在焊接鋼節點設計分析中的應用及體會，本文重點分享 SimSolid 在螺栓連接鋼節點設計中的應用價值，因為螺栓連接通過可拆卸的機械咬合實現構件間的力傳遞，是與焊接鋼結構同等重要的關鍵技術。
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軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可高效實現大型復雜裝配體的力學分析，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析、疲勞分析、線性動力學等多種類型。對于螺栓連接，SimSolid 利用先進接觸算法，準確模擬接觸區域的壓力分布、摩擦行為及可能的相對滑移，計算螺栓在軸向、剪切、彎曲等載荷下的應力、應變分布，為工程師提供全面的評價指標。
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主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對螺栓連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
展開 
汽車行業分享丨SimSolid在鋼結構設計中的應用及體會（下）
工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid? 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
在上一期文章《SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會》和大家分享了 SimSolid 在焊接鋼節點設計分析中的應用及體會，本文重點分享 SimSolid 在螺栓連接鋼節點設計中的應用價值，因為螺栓連接通過可拆卸的機械咬合實現構件間的力傳遞，是與焊接鋼結構同等重要的關鍵技術。
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軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可高效實現大型復雜裝配體的力學分析，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析、疲勞分析、線性動力學等多種類型。對于螺栓連接，SimSolid 利用先進接觸算法，準確模擬接觸區域的壓力分布、摩擦行為及可能的相對滑移，計算螺栓在軸向、剪切、彎曲等載荷下的應力、應變分布，為工程師提供全面的評價指標。
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主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對螺栓連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
圖1.紅色圈示-螺栓連接；綠色圈示-焊接
3.2 螺栓連接節點
螺栓連接設計包括3個關鍵參數，即螺栓的規格、個數及分布。SimSolid 運用先進的數值算法，快速評估螺栓強度是否滿足設計要求，幫助工程師發現鋼節點設計中的潛在失效位置。
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本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結構建筑、水壩強度校核，包括靜力分析，干模態，濕度模態（添加附加質量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
鋼結構考試習題集
16為化簡計算，規范對重級工作制吊車梁和重級、中級制吊車衍架的變幅疲勞折算為等效常幅疲勞計算，等效應力幅σc采用潛在效應的等效系數αf和設計應力譜中的最大應力幅（⊿σ）max的乘積來表示。
17.自動埋弧焊角焊縫焊腳尺寸最小值為（1.5根號t-1）mm。側面角焊縫最小計算長度應不小于8hf和40mm，最大計算長度在承受靜載或間接動荷載時應不大于60hf，承受動荷載應不大于40hf。
18.實際軸心壓桿的板件寬厚比限值是根據板件屈曲臨界應力與構件整體屈曲臨界應力相等原則確定的。
19.軸心壓桿格構柱進行分肢穩定計算的目的是保證分支失穩不先于構件的整體穩定失穩。
20.影響鋼梁的整體穩定的主要原因有荷載類型、載作用點位置、梁截面形式、側向支撐點位置和距離、端部支撐條件。
21.焊接組合工字型截面鋼梁，翼緣的局部穩定是采用限制寬厚比的方法來保證，而腹板的局部穩定則采用配置加筋肋的方法來保證。
22.計算鋼結構構件的正常使用極限狀態時，應使拉壓構件滿足穩定條件，使受彎構件滿足穩定剛度條件。
23.實腹式壓彎構件的實際包括截面選擇、截面強度驗算、剛度演算、整體穩定、局部穩定演算等內容。
24.焊接殘余應力對鋼結構靜力強度無影響；使鋼結構剛度降低；使鋼結構穩定承載力降低；使鋼結構的疲勞強度下降。
25.鋼梁強度計算一般包括彎曲正應力、剪應力、局部承壓應力和折算應力計算四個方面。
26.提高鋼梁整體穩定性的有效措施增大受壓區高度和增加側向支撐。
27.軸心穩定系數Φ根據鋼號、面類型、細比。
28.鋼材加工性能包括冷加工性能、熱加工、熱處理。
29.影響鋼材疲勞性能的主要因素有應力集中、應力幅應力比和應力循環。
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