一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法及装置与流程

专利检索2025-05-29  7


本发明涉及建筑行业的轻钢结构自动设计,具体涉及一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法及装置。


背景技术:

1、模块化冷弯薄壁型钢结构体系是在传统的冷弯薄壁型钢体系的基础上,引入模块化理念,采用通用的标准化模块单元,在工厂将墙体模块、楼盖模块、屋架模块等预制组装,再将各个模块运输到现场,通过装配式连接螺栓,将模块与模块之间组合拼装。模块化冷弯薄壁型钢结构体系可大幅提高冷弯薄壁型钢结构体系的工业化、产品化、装配化水平。

2、现有的冷弯薄壁型钢结构计算软件并没有针对模块化冷弯薄壁型钢结构体系的计算模块,且行业中关于模块化冷弯薄壁型钢结构体系的计算方法也是空白。目前在实际设计过程中,设计师只能依据现有的国标规范,较为笨拙计算复核每一个龙骨的受力情况,工作量较大,耗时长,且出错率高,计算结果经济性差。

3、在大力提倡建筑工业化、装配化的大背景下,冷弯薄壁型钢结构作为一种环境友好型结构体系,会大力推广发展,而针对模块化冷弯薄壁型钢结构体系,提出一种更高效、简捷的自动设计计算方法,具有很大的必要性。

4、现有的冷弯薄壁型钢结构体系,结构计算依据现有的规范和标准,例如gb50017-2017《钢结构设计标准》、gb50018-2002《冷弯薄壁型钢结构计算规范》、jgj227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》、jgj/t421-2018《冷弯薄壁型钢多层住宅技术标准》等,但现有的标准规范中只有较理论的力学计算及设计构造方面的条文指导,针对实际工程项目,设计师仍需要手动计算复核每一个龙骨的受力情况,工作量较大,耗时长,且出错率高,计算结果经济性较差。对于模块化冷弯薄壁型钢结构体系,行业内尚未颁布相关规范规程,计算方法也是空白,对工程应用及推广造成阻碍。


技术实现思路

1、基于上述提出的问题和缺陷,为了使模块化冷弯薄壁型钢结构体系结构设计更加高效且简捷,为了给模块化冷弯薄壁型钢结构体系的工程应用及推广奠定基础,本发明提出一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法及装置。

2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

3、一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,包括以下步骤:

4、根据待设计建筑的层数、抗震设防烈度以及待设计建筑的覆面板类型,从预设的抗震设计简化计算表格中查找到第一抗剪墙最小长度;

5、确定无门窗洞口的抗剪墙体长度,即为抗剪墙实际长度;

6、将所述第一抗剪墙最小长度和所述抗剪墙实际长度作比较,

7、若所述抗剪墙实际长度小于或等于所述第一抗剪墙最小长度,抗剪承载力不满足要求,增加抗剪承载力;若所述抗剪墙实际长度大于所述抗剪墙最小长度,则抗剪承载力满足要求,得到最终的抗剪墙长度;

8、根据最终的抗剪墙长度完成模块化冷弯薄壁型钢结构设计。

9、作为一种具体实施方式,所述预设的抗震设计简化计算表格中包括抗震设防烈度、层数、覆面板类型以及对应的第一抗剪墙最小长度,所述第一抗剪墙最小长度为建筑的平均楼层面积乘以第一系数加上平均平面墙体长度乘以第二系数。

10、作为一种具体实施方式,建筑的平均楼层面积的计算公式为:建筑的平均楼层面积等于建筑面积除以层数;平均平面墙体长度的计算公式为:平均平面墙体长度等于建筑所有楼层平面墙长之和除以层数。

11、作为一种具体实施方式,所述预设的抗震设计简化计算表格的设计方法包括:

12、总结出冷弯薄壁型钢结构体系常见的构造层次,楼面恒荷载取2.0kn/m2、墙体恒荷载取1.5kn/m2,可变荷载按gb50009-2012《建筑结构荷载规范》获取,层高取3m;根据建筑的平均楼层面积和平均平面墙体长度,利用底部剪力法,计算出结构等效总重力荷载,再根据结构等效总重力荷载,换算出抗剪墙最小长度。

13、作为一种具体实施方式,所述增加抗剪承载力包括以下方法中的至少一种:调整户型布置,增加抗剪墙;不改变户型布置,将墙体单面覆板改为双面覆板;改变覆面板类型,选择抗剪承载力更高的覆面板材料。

14、作为一种具体实施方式,还包括,获取待设计房屋的层数、风压以及待设计房屋的覆面板类型,从预设的抗风设计简化计算表格中查找到第二抗剪墙最小长度,将第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度进行计算得到抗剪墙最小长度,将所述抗剪墙最小长度和所述抗剪墙实际长度作比较,得到最终的抗剪墙长度。

15、作为一种具体实施方式,所述将第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度进行计算得到抗剪墙最小长度包括求得第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度的包络值。

16、作为一种具体实施方式,所述预设的抗风设计简化计算表格中包括:风压、层数、覆面板类型以及对应的第一抗剪墙最小长度;所述第二抗剪墙最小长度为第三系数乘以抗剪墙方向的建筑物宽度。

17、作为一种具体实施方式,所述预设的抗风设计简化计算表格设计方法包括:

18、根据gb50009-2012《建筑结构荷载规范》中风荷载的计算规定得到预设的抗风设计简化计算表格中的抗剪墙最小长度。

19、基于相同的构思,还提出了一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计装置,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法。

20、综上,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:本发明的方案预先设计了抗震设计简化计算表格,可以直接根据条件查找到抗剪墙最小长度,从而将抗剪墙实际长度与抗剪墙最小长度比对,进行抗剪承载力的判断,得到最终的抗剪墙长度,根据最终的抗剪墙长度完成模块化冷弯薄壁型钢结构设计,该方法对应的操作简单,计算效率高,降低了设计门槛,方便专业或非专业人员使用,便于正向设计和反向验算,提高了设计效率。



技术特征:

1.一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述预设的抗震设计简化计算表格中包括抗震设防烈度、层数、覆面板类型以及对应的第一抗剪墙最小长度,所述第一抗剪墙最小长度为建筑的平均楼层面积乘以第一系数加上平均平面墙体长度乘以第二系数。

3.如权利要求2所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,建筑的平均楼层面积的计算公式为:建筑的平均楼层面积等于建筑面积除以层数;平均平面墙体长度的计算公式为:平均平面墙体长度等于建筑所有楼层平面墙长之和除以层数。

4.如权利要求1所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述预设的抗震设计简化计算表格的设计方法包括:

5.如权利要求1所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述增加抗剪承载力包括以下方法中的至少一种:调整户型布置,增加抗剪墙;不改变户型布置,将墙体单面覆板改为双面覆板;改变覆面板类型,选择抗剪承载力更高的覆面板材料。

6.如权利要求1-5任一所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,还包括,获取待设计房屋的层数、风压以及待设计房屋的覆面板类型,从预设的抗风设计简化计算表格中查找到第二抗剪墙最小长度,将第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度进行计算得到抗剪墙最小长度,将所述抗剪墙最小长度和所述抗剪墙实际长度作比较,得到最终的抗剪墙长度。

7.如权利要求6所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述将第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度进行计算得到抗剪墙最小长度包括求得第一抗剪墙最小长度和第二抗剪墙最小长度的包络值。

8.如权利要求6所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述预设的抗风设计简化计算表格中包括:风压、层数、覆面板类型以及对应的第一抗剪墙最小长度;所述第二抗剪墙最小长度为第三系数乘以抗剪墙方向的建筑物宽度。

9.如权利要求6所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法,其特征在于,所述预设的抗风设计简化计算表格设计方法包括:

10.一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计装置,其特征在于,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至9中任一项所述的一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法。


技术总结
本发明涉及建筑行业的轻钢结构自动设计技术领域,具体涉及一种模块化冷弯薄壁型钢结构自动设计方法及装置,方法包括以下步骤:获取待设计建筑的层数、抗震设防烈度以及待设计建筑的覆面板类型;从预设的抗震设计简化计算表格中查找到第一抗剪墙最小长度;确定无门窗洞口的抗剪墙体长度为抗剪墙实际长度;将第一抗剪墙最小长度和抗剪墙实际长度作比较;若抗剪墙实际长度大于抗剪墙最小长度,则抗剪承载力满足要求,得到最终的抗剪墙长度,根据最终的抗剪墙长度完成模块化冷弯薄壁型钢结构设计。本发明的方法及其装置的设计,操作简单,计算效率高,降低了设计门槛,方便专业或非专业人员使用,便于正向设计和反向验算,提高了设计效率。

技术研发人员:刘宜丰,姜雪,赵广坡,叶美琳,白蜀珺,李秋稷,宋谦益
受保护的技术使用者:中国建筑西南设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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