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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工

1．前言

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》公布以來已經(jīng)快三年。這幾年，這類工程發(fā)展，《規(guī)程》起了很大推動(dòng)作用，但也陸續(xù)聽到一些令人不安的情況。今冬雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結(jié)構(gòu)壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了，找到鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)來了，不是雨水，是冷凝水，以前還沒有碰到過。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細(xì)，令人擔(dān)心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來?yè)u搖幌幌，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐?，F(xiàn)在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價(jià)較低，但有的嚴(yán)重不合規(guī)定?，F(xiàn)在是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，有些企業(yè)搞承包能省就省，盡量壓低造價(jià)，管它是否符合規(guī)定。有的連規(guī)定也不清楚。利用開年會(huì)的機(jī)會(huì)，結(jié)合了解到的一些情況，就門式剛架房屋設(shè)計(jì)施工中的問題，作一個(gè)發(fā)言，拋磚引玉，希望和與會(huì)代表交流，取得一致看法。

2．設(shè)計(jì)方面

1）屋面活荷載取值

框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致。國(guó)外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題?，F(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。

2）屋脊垂度要控制

框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗(yàn)算坡面斜梁撓度外，是否要驗(yàn)算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時(shí)說過不包括屋脊點(diǎn)垂度。現(xiàn)在了解到，美國(guó)是計(jì)算的。他們作框架分析，一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計(jì)算，每段都要計(jì)算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗(yàn)算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點(diǎn)下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。現(xiàn)在打算做個(gè)規(guī)定，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對(duì)坡度影響較大時(shí)（例如使坡度小于1/20），要驗(yàn)算山尖垂度，以便對(duì)屋面剛度進(jìn)行控制。

3）鋼柱換砼柱

少數(shù)單位設(shè)計(jì)的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價(jià)。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時(shí)梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因?yàn)榛炷潦且环N脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動(dòng)和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計(jì)好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門科學(xué)，如果不按科學(xué)辦事，是要吃苦頭的。今后國(guó)家要執(zhí)行建筑法，實(shí)行強(qiáng)制性條款，違反其中一項(xiàng)，出了工程事故，是要受罰的。

4）檁條計(jì)算不安全

檁條計(jì)算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時(shí)要屈曲，強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用有效寬度，對(duì)原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的，有的設(shè)計(jì)人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計(jì)軟件也未考慮。但是，設(shè)計(jì)光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要高級(jí)工程師了。再有，設(shè)計(jì)人員往往忽略強(qiáng)度計(jì)算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到6-15%，對(duì)小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強(qiáng)度計(jì)算不用凈截面，實(shí)際應(yīng)力將高于計(jì)算值。《規(guī)程》3.1.7條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強(qiáng)度應(yīng)按凈截面計(jì)算，受壓強(qiáng)度應(yīng)按有效截面計(jì)算，穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計(jì)算，變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計(jì)算”。曾有人問，這條規(guī)定是什么意思？如果有人再提這樣的問題，我想問他，鋼結(jié)構(gòu)學(xué)過沒有？因?yàn)檫@是鋼結(jié)構(gòu)的基本概念問題。如果這樣的問題都簽不出，說明他還不具備鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資格的。有的單位看到國(guó)外資料中檁條很薄，也想用薄的。國(guó)外檁條普遍采用高強(qiáng)度低合金鋼，但我國(guó)低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面計(jì)算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計(jì)算時(shí)還不考慮有效截面，荷載稍大時(shí)檁條就要垮。

3．施工方面

1）柱子拔出

有的剛架在大風(fēng)時(shí)柱子被拔起，這是實(shí)際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計(jì)算失誤，而且設(shè)計(jì)柱間支撐時(shí)，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時(shí)，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時(shí)，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。

2）沒有柱間支撐

這種情況最近較多，需要大聲疾呼，這樣不行。蒙皮作用雖然各國(guó)都在研究，但沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲(chǔ)備。

3）端板合不上

端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán)，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對(duì)不上，合不起來。強(qiáng)行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。

4）錨栓不鉛直

框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅(jiān)持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實(shí)，國(guó)外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗(yàn)收規(guī)程，不少專家強(qiáng)調(diào)了這種方法。

5）保溫材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時(shí)間較長(zhǎng)。屋面的設(shè)計(jì)荷載很小時(shí)，當(dāng)吸水量達(dá)至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。

6）保溫材料胡亂安裝

保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據(jù)熱功計(jì)算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內(nèi)滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實(shí)際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時(shí)的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網(wǎng)?，F(xiàn)在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當(dāng)采用內(nèi)層鋼板吊頂時(shí)，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時(shí)，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業(yè)時(shí)，將周邊門窗關(guān)閉，由于室內(nèi)外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了“外面不下里面下”的狀況，使工程不能交工。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時(shí)，卷材是干燥的，無隔汽層時(shí)卷材是濕的。在水份的長(zhǎng)期浸泡下，隨著時(shí)間的推移，保溫棉將被逐漸壓實(shí)，最終失去應(yīng)有的保溫作用，因此安裝方法是否對(duì)頭，關(guān)系很大。

4．其它

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第2篇

盡管結(jié)構(gòu)形式的選擇通常是結(jié)構(gòu)工程師的工作，建筑師也必須對(duì)影響結(jié)構(gòu)和連接設(shè)計(jì)的因素有一定的了解；即使國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)鋼連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)由制造商完成，建筑師也必須對(duì)于現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方法、控制性原則和導(dǎo)致因素有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。

一、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的另外一個(gè)特點(diǎn)是截面多樣性：一方面，鋼材的各向勻質(zhì)性使得它可以被加工成各種形狀，這與木材的各向非勻質(zhì)性區(qū)別顯著：同為線性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)的截面多樣性是木結(jié)構(gòu)所無法比擬的，這也是有工字鋼而沒有“工字木”的原因，桿件結(jié)構(gòu)中連接構(gòu)件幾乎全部是鋼也說明了這一點(diǎn)；另一方面，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形狀也對(duì)連接設(shè)計(jì)也產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。在受力范圍允許的情況下，不同型鋼的選擇可以導(dǎo)致不同形式的連接。

二、連接設(shè)計(jì)受到的約束

鋼材種類繁多，耐受力也不盡相同，連接設(shè)計(jì)通常受到以下因素的制約：

1．構(gòu)件的來源：理論上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或是連接構(gòu)件具有任意加工性，但在各具體項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接構(gòu)件總會(huì)受到現(xiàn)實(shí)條件的制約。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師通常選擇容易獲得，方便安裝的型鋼，并設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單有效的連接方式與連接構(gòu)件。

2．連接手段的限制：鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)之一是采用工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)裝配。這是區(qū)別于傳統(tǒng)砌筑方式而產(chǎn)生大量節(jié)點(diǎn)的原因。各種型鋼之間的連接，主要有三種手段：鉚接、焊接和栓接。鋼結(jié)構(gòu)建筑的早期多采用鉚接，施工簡(jiǎn)單但需要在構(gòu)件上挖出洞口而降低了斷面性能，容易在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生集中應(yīng)力，近來較少采用。采用焊接的節(jié)點(diǎn)，外觀簡(jiǎn)潔而荷載傳遞效率連續(xù)，但施工作業(yè)要求較高。后期出現(xiàn)的高強(qiáng)度螺栓連接，同樣可以達(dá)到類似焊接的強(qiáng)度要求，在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中大量采用。

3．連接構(gòu)件具有層級(jí)性：鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系之間存在復(fù)雜而邏輯的層級(jí)關(guān)系，在連接層面，這種層級(jí)關(guān)系反映為構(gòu)件尺寸與安裝先后的差異。連接的目的是實(shí)現(xiàn)層級(jí)轉(zhuǎn)換，也是實(shí)現(xiàn)力由三維向二維轉(zhuǎn)化、最終傳遞到一維構(gòu)件的關(guān)鍵。復(fù)雜的連接通常由立體連接構(gòu)件、平面連接構(gòu)件組合完成。

4．連接構(gòu)件所處的平面：兩個(gè)線性結(jié)構(gòu)構(gòu)件總是處在一個(gè)平面內(nèi)，該平面為構(gòu)件應(yīng)力的發(fā)生平面，連接構(gòu)件為了有效抵抗這個(gè)平面內(nèi)的應(yīng)力、彎矩或剪力，常常設(shè)計(jì)在此平面內(nèi)，如鋼管與拉索的焊片總處在這兩者構(gòu)成的平面中；在多個(gè)構(gòu)件的連接情況下，組合的平面構(gòu)件可以與立體的受力情況相對(duì)應(yīng)。

三、連接對(duì)象的原型與連接的分類

鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)建包括桿件與索兩種基本類型，由此產(chǎn)生的連接方式可分作索與索的連接，桿件與桿件的連接，索與桿件的連接。無論平面結(jié)構(gòu)或是空間結(jié)構(gòu)，由于構(gòu)件單體的線性特質(zhì)，結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜與否并不會(huì)導(dǎo)致更多類型的連接，而復(fù)雜的連接可看作由這三種基本類型組合而成。

1．索與索的連接

索在結(jié)構(gòu)體系中只承受拉力，內(nèi)力沿索的軸線不變，索的截面不會(huì)因長(zhǎng)度變化而變化。其連接特點(diǎn)如下：

a.位于端部的連接必須通過索套來實(shí)現(xiàn)。（圖1）

b.位于索中部的連接可由各類夾具來完成。

c.多根索的連接需要設(shè)計(jì)新的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)索與索結(jié)合方式的不同而各有差異：如常見的單層或雙層索結(jié)構(gòu)，根據(jù)布置方式的不同又可以出現(xiàn)平行或輻射等形式。索網(wǎng)的輕質(zhì)有效，迎合了人們對(duì)輕巧與透明的普遍追求。皮亞諾設(shè)計(jì)的位于意大利的BancaPopolarediLodi總部室外廣場(chǎng)的玻璃頂（圖2），受力結(jié)構(gòu)由上下兩組索網(wǎng)相互拉接而成，玻璃夾在結(jié)構(gòu)中間，并由水平向的聯(lián)系索加強(qiáng)穩(wěn)定，固定于四周混凝土墻體之上，所有節(jié)點(diǎn)均為索－索連接，輕盈而透明的屋頂表現(xiàn)了索在特定場(chǎng)合的優(yōu)勢(shì)。

2．桿件與桿件的連接

桿件較索更早出現(xiàn)，應(yīng)用也更廣泛，由于桿件既可受拉也可受壓，這使得桿件之間的連接設(shè)計(jì)也較索更為復(fù)雜多變。決定桿件連接設(shè)計(jì)的因素主要有以下兩個(gè)方面：a．桿件之間的交角，b．桿件各自的截面形式。前者由結(jié)構(gòu)體系決定，后者可以在連接設(shè)計(jì)階段選擇不同型鋼或進(jìn)行組合，以方便連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

在交角非垂直的情況下應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇構(gòu)件截面，降低節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)難度。在柏林某信息中心（圖3）的梁柱連接中，圓鋼管柱被突兀地截?cái)啵缓笈c多塊鋼板焊接于工字鋼梁，交接顯得十分機(jī)械而僵硬。與之形成對(duì)比，赫佐格設(shè)計(jì)的漢諾威展覽大廳（圖4）屋頂處梁柱連接設(shè)計(jì)中，一方面，選擇拉索避免了桿件間的非垂直交接；另一方面，方形鋼管柱在連接處的分解與圓形變化，使其與圓形鋼管梁之間的連接過渡的自然合理。

在貝聿銘設(shè)計(jì)的美秀博物館（圖5）屋頂構(gòu)架中，多根桿件的立體交接沒有采用常規(guī)球形節(jié)點(diǎn)做法，而是設(shè)計(jì)了一個(gè)多方向板式鑄鋼節(jié)點(diǎn)構(gòu)件，橫向鋼管貫穿其間且保持截面不變，其余構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)處轉(zhuǎn)化為鋼板與節(jié)點(diǎn)構(gòu)件用螺栓連接，從而保證了結(jié)構(gòu)面與屋頂面平行，取得簡(jiǎn)潔平整的效果。如若用普通球形節(jié)點(diǎn)，那么龐大的節(jié)點(diǎn)勢(shì)必使屋頂構(gòu)架顯得沉重，也無法反映傳統(tǒng)木構(gòu)建筑中榫卯連接的簡(jiǎn)潔，更難以取得這樣的藝術(shù)效果。

3．索與桿件的連接

雖然索最符合鋼材的材料性能，但由于它是只具備單向抗拉性能的柔性構(gòu)件，所以索與桿件結(jié)合組成的結(jié)構(gòu)體系可以取得輕盈與穩(wěn)定的雙重優(yōu)勢(shì)，如近年來在大跨領(lǐng)域十分流行的張拉弦結(jié)構(gòu)。即使在較小跨度建筑中，索與桿件組合的方式也相當(dāng)普遍。

連接設(shè)計(jì)根據(jù)索的連續(xù)與否，須采用不同的連接件以對(duì)應(yīng)：位于索端部的連接，需要通過索套、螺栓、焊片一系列構(gòu)件與桿件固定，此種連接程序構(gòu)造簡(jiǎn)單合理，應(yīng)用也十分普遍，同時(shí)可以選擇索套夾焊片或是焊片夾索套兩種不同的方式。如意大利熱那亞舊海港的重新開發(fā)項(xiàng)目中（圖6），索膜與桿件的連接在分別涂以灰色和白色的不同的層級(jí)中采用了上述兩種方式。但也可以通過索套的特殊設(shè)計(jì)與桿件直接結(jié)合，需要注意的是焊片的省略意味著索套必須承擔(dān)轉(zhuǎn)化索與桿件所成角度的功能，如吉芭歐文化中心（圖7）拉索與基座的連接：尺度夸張有力且旋轉(zhuǎn)了一定角度的索套整合了焊片的功能，使得這一節(jié)點(diǎn)在此類連接中獨(dú)樹一幟。位于索中部的連接，可以采用索夾，索卡（少數(shù)情況下也可采用焊接的辦法）來固定索與桿件的位置。漢諾威貿(mào)易交易大廳（圖8）魚腹梁中，上弦桿與下弦索的連接設(shè)計(jì)采用了索卡固定。

四、連接設(shè)計(jì)的方法

在相當(dāng)一部分的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，結(jié)構(gòu)對(duì)于構(gòu)件形式與尺寸的要求并不十分苛刻，這就給構(gòu)件與連接設(shè)計(jì)帶來相當(dāng)大的設(shè)計(jì)余地。建筑師對(duì)于構(gòu)件形式與尺寸的選擇與連接設(shè)計(jì)或者說連接形式息息相關(guān)。對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)師而言，實(shí)際情況常常是有限的型鋼選擇與為數(shù)不多的成型連接構(gòu)件，所以設(shè)計(jì)方法就顯得尤為重要，即使這些方法或手段常常帶有純粹表現(xiàn)的色彩。

1.分解分解的對(duì)象是結(jié)構(gòu)概念中抽象的單一構(gòu)件，在實(shí)際連接中常表現(xiàn)為構(gòu)件數(shù)量的分解或截面形式的分解。這一手法在包括了鋼結(jié)構(gòu)的桿件體系的連接設(shè)計(jì)中頗為常見，如懸掛結(jié)構(gòu)中的受壓桿常分解成幾根桿的組合；柱子常分解為束柱等等。這些分解有的是出于結(jié)構(gòu)受力的需要，有的僅僅是為了在構(gòu)件中制造間隙，方便連接。復(fù)雜節(jié)點(diǎn)采用分解設(shè)計(jì)有利于提煉出連接的基本形式，從而達(dá)到簡(jiǎn)化連接概念，整合節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的目的。

位于美國(guó)休斯敦名為CyTwombly畫廊（圖9，圖10）的鋼結(jié)構(gòu)屋頂連接設(shè)計(jì)中，大量運(yùn)用了分解的概念，巧妙地將多層的屋頂結(jié)構(gòu)與遮陽(yáng)系統(tǒng)結(jié)合起來。首先是由工字鋼組成的網(wǎng)格狀遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)，天窗結(jié)構(gòu)懸掛在遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)之下。由于受拉構(gòu)件更符合鋼材力學(xué)性質(zhì)而尺寸較小，因此懸掛的拉桿沒有分解，而鋼梁受力較為復(fù)雜（受彎、剪），故尺寸較大且由一根分解作兩根。整個(gè)屋頂設(shè)計(jì)邏輯清晰，與屋頂功能上的分層概念相得益彰。

2.轉(zhuǎn)化截面形式的考量與尺寸的轉(zhuǎn)化也是連接設(shè)計(jì)的主要問題。轉(zhuǎn)化的目的是為了縮小構(gòu)件截面，方便連接設(shè)計(jì)。構(gòu)件截面一般可分為兩大類：管狀類截面（如圓鋼管）及非管狀類截面（如工字鋼）。前者之間的連接往往需要縮小截面，如網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)處的縮小了的實(shí)心鋼管。后者之間的連接通常對(duì)構(gòu)件做簡(jiǎn)化處理，如去掉寬翼，只保留型鋼的高度部分，而且常與分解設(shè)計(jì)相結(jié)合。除了改變構(gòu)件截面形狀外，沿垂直于構(gòu)件軸線的面將構(gòu)件切斷后，再設(shè)計(jì)新的節(jié)點(diǎn)去連接也是經(jīng)常使用的方法。如前面討論過的美秀博物館（圖2）屋頂構(gòu)架節(jié)點(diǎn)中，鋼管截面的轉(zhuǎn)化不僅帶來連接的便利，也使得節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的靈活性得以體現(xiàn)，在表達(dá)傳力的同時(shí)，利用雕塑似的造型設(shè)計(jì)將力的流動(dòng)視覺化、藝術(shù)化。

3.整合整合設(shè)計(jì)立足于減少構(gòu)件種類及數(shù)量，簡(jiǎn)化連接方式，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)形式方面的整體性，使得這類設(shè)計(jì)作品往往具有優(yōu)雅的形象。這種方法有兩個(gè)前提：1）各節(jié)點(diǎn)受力方式相同。2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面形狀類似、尺度近似。受力方式相同保證了選擇相似截面的科學(xué)性，截面形式相似、尺度近似則保證了視覺的整體性。

福斯特設(shè)計(jì)的由鋼和玻璃組成的英國(guó)劍橋法律系樓（圖11）的外表皮，模糊了窗、墻、屋頂之間的概念，構(gòu)件間的連接采用整合設(shè)計(jì)正好表達(dá)了這一思想。編織狀的表皮是由許多高度極小的拱型空腹梁交織而成的結(jié)構(gòu)，所有構(gòu)件皆為圓形鋼管焊接，整個(gè)結(jié)構(gòu)顯得勻質(zhì)而典雅。無獨(dú)有偶，OMA設(shè)計(jì)的西雅圖中央圖書館（圖12）的表皮設(shè)計(jì)運(yùn)用了同樣原理。為了達(dá)到整合的效果，整個(gè)建筑的所有表面完全由相交成菱形的工字鋼組成，工字鋼截面形狀、尺度大小完全一致，聯(lián)結(jié)方式也統(tǒng)一采用鉚接，經(jīng)過受力分析計(jì)算，在受力較大、需要加大截面高度的地方采用了兩根或三根工字鋼疊加完成，手法理性而又浪漫，成就了圖書館安靜祥和的氣氛。

結(jié)語

盡管類型可以分析歸納，方法可以分類總結(jié)，但這并不意味著設(shè)計(jì)成了教條，也不意味著獲得優(yōu)秀設(shè)計(jì)有了方程式。由于對(duì)鋼材性能的挖掘與對(duì)形式極致的追求，導(dǎo)致連接設(shè)計(jì)包含了大量的技術(shù)性因素，即使這樣，連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)也不應(yīng)成為工程師或構(gòu)件商的責(zé)任，因?yàn)榧夹g(shù)的扎實(shí)儲(chǔ)備始終是建筑師獲得優(yōu)秀連接設(shè)計(jì)的無法超越的漸進(jìn)步驟。雖然符合鋼材性質(zhì)的連接方式（鉚接、焊接、拴接）必須要遵循這些定律并在鋼材的允許范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是優(yōu)秀的設(shè)計(jì)仍然能夠找到優(yōu)美的連接的形式而不會(huì)因?yàn)槭艿郊s束而產(chǎn)生刻板的機(jī)械產(chǎn)品。即使美觀在各個(gè)時(shí)代的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，但一種內(nèi)在的、符合材料邏輯的吸引力必然會(huì)突破風(fēng)格或理論的限定而達(dá)到美的真諦。

主要參考書目及文獻(xiàn)：

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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第3篇

關(guān)鍵詞： 輕鋼結(jié)構(gòu) 工業(yè)廠房 材料選擇 設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng)

隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅速發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展也是如火如荼，特別在工業(yè)廠房的建設(shè)中則更為迅猛。其特點(diǎn)有：其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高，在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，本文擬就輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、材料選擇和設(shè)計(jì)中的注意點(diǎn)、在設(shè)計(jì)中根據(jù)其特點(diǎn)揚(yáng)長(zhǎng)避短才能更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用，就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題作簡(jiǎn)單闡述。

一、輕鋼結(jié)構(gòu)及其適用范圍

所謂輕鋼結(jié)構(gòu)通常是指由下列鋼材所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)：①冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)；②熱軋輕型鋼結(jié)構(gòu)；③焊接或高頻焊接輕型鋼結(jié)構(gòu)；④輕型鋼管結(jié)構(gòu)；⑤板壁較薄的焊接組合梁及焊接組合柱而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。

1. 適用范圍

根據(jù)我國(guó)目前情況來看，這種結(jié)構(gòu)由于其用度廣、優(yōu)勢(shì)明顯，已大量應(yīng)用于單層工業(yè)廠房、多層工業(yè)廠房、辦公樓以及高層建筑中的非承重構(gòu)件等。對(duì)單層工業(yè)廠房而言，通常以H型鋼，采用焊接連接作為梁柱，以C形或Z形輕鋼板作檁條，屋蓋系統(tǒng)或樓面系統(tǒng)用壓型彩色鋼板作面層，上面可澆混凝土，壓型鋼板既可作為鋼筋，必要時(shí)也可以再配鋼筋。墻面圍護(hù)也可采用單層或夾層壓型鋼板，夾層板內(nèi)部可充填各種保溫層。

2. 主要優(yōu)點(diǎn)

⑴施工周期短：輕鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是所有構(gòu)件均可以由工廠制作現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，對(duì)一般規(guī)模較小的工業(yè)廠房?jī)H需2個(gè)月左右。

⑵綜合經(jīng)濟(jì)效益好：由于施工周期短，可以提前投入使用，提前獲取投資效益；更由于采用色彩鮮艷的彩色壓型鋼板，美觀華麗，改善了周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)感；因?yàn)榻ㄖ锉旧淼淖灾剌p，一般情況下不需要做樁基，可以節(jié)省投資；由于采用了聚苯已烯泡沫夾心板或單板加保溫棉等措施后，使保溫、隔熱和隔章等效果良好。彩色鋼板是以鍍鋅為基板又用硅酮作為表面，經(jīng)兩除兩烘加工而成，耐久性也較好，根據(jù)目前我國(guó)的市場(chǎng)價(jià)格，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)已經(jīng)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)廠房的跨度越大時(shí)，其優(yōu)勢(shì)更為明顯，這也是它賴以競(jìng)爭(zhēng)的一大優(yōu)勢(shì)。

⑶抗震性能好：由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，因而能有效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震。我國(guó)是一個(gè)多地震區(qū)國(guó)家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷亡。唐山地震的慘痛教訓(xùn)應(yīng)予記起。目前，天津市已正式啟動(dòng)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅。

⑷宜于拆卸搬遷：一旦業(yè)主對(duì)所造廠址不滿意或外界環(huán)境發(fā)生意想不到的變化，則整個(gè)建筑可在很短時(shí)間內(nèi)拆遷，損失極小，而所有這些是鋼筋混凝土建筑所無法具備的。

正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且隨著近年來防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，使得它在工業(yè)廠房以及民用設(shè)施中獲得了廣泛的應(yīng)用。

二、材料選擇和設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

輕鋼結(jié)構(gòu)作為普通鋼結(jié)構(gòu)的衍生結(jié)構(gòu)，以提高構(gòu)件的截面剛度和整體穩(wěn)定承載力，為此，不得不突破鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)板件寬厚比限值的規(guī)定，允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)，進(jìn)而利用屈曲后強(qiáng)度的提高。

輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架是主要的承重結(jié)構(gòu)，一般是采用實(shí)腹型變截面的柱和梁組成。門式剛架的形成可以單坡、雙坡和多坡，多跨建筑的中間柱多采用較接的搖擺柱。門式剛架工字截面鋼構(gòu)件中腹板以受剪為主，抗彎作用不如翼緣有效，增大腹板的高度，可使翼緣抗彎能力發(fā)揮得更為充分。但是，在增大腹板高度的同時(shí)，如果厚度增之過大，則腹板耗鋼量太多，也是不經(jīng)濟(jì)的。因此，先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法是采用高而薄的腹板，而是還有相當(dāng)可觀的屈曲后強(qiáng)度可以利用。在主要為均布荷載起控制作用的結(jié)構(gòu)中，在允沖擊、疲勞、振動(dòng)等荷載的條件下，可充分利用結(jié)構(gòu)受力板件的屈曲有效截面來分析壓彎桿件腹板的穩(wěn)定性，從而使其腹極高厚比限值可以大幅度提高。根據(jù)天津大學(xué)所作的試驗(yàn)證明，當(dāng)荷載超過理論計(jì)算的屈曲臨界載限多時(shí)腹板才呈現(xiàn)凸曲變形，且凸曲變形都不大，故適當(dāng)利用屈曲后強(qiáng)度是可行的。

當(dāng)前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)（含輕鋼結(jié)構(gòu)）發(fā)展的形勢(shì)很好， 21世紀(jì)是鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展時(shí)期，長(zhǎng)期以來，由混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的格局將被打破，從事鋼結(jié)構(gòu)制造、施工企業(yè)前景寬闊，建筑設(shè)計(jì)技術(shù)人員也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為，以下幾點(diǎn)仍需我們加以重視。

1．鋼材的保溫隔熱與防火

鋼材具有很高的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)為50w(m.℃)，當(dāng)受熱達(dá)到100℃以上時(shí)，其抗拉強(qiáng)度就會(huì)降低，塑性增大；溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度會(huì)稍提高，但塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象；溫度達(dá)到500℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度降至很低，會(huì)致使鋼結(jié)構(gòu)塌落。所以當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度達(dá)到150℃以上時(shí)，就必須做隔熱防火設(shè)計(jì)。其做法一般為：鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)包耐火磚、混凝土或硬質(zhì)防火板材?；蛘咪摻Y(jié)構(gòu)刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術(shù)規(guī)程》計(jì)算。

2．屋面支撐系統(tǒng)及屋面設(shè)計(jì)

屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應(yīng)根據(jù)廠房跨度、高度、柱網(wǎng)布置、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè)置垂直支撐；在無檁體系中，大型屋面板有三點(diǎn)和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要。無論有檁或無檁體系屋蓋均應(yīng)在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐。對(duì)于屋架間距不小于12m的廠房或廠房?jī)?nèi)設(shè)有特重級(jí)橋式吊車或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng)設(shè)備的均應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐。

屋面的排水及防水設(shè)計(jì)在屋面設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮，根據(jù)《屋面工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為5％，在積雪較大的地區(qū)，坡度應(yīng)適當(dāng)加大。單坡屋面的長(zhǎng)度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單坡屋面長(zhǎng)度宜控制在70m以內(nèi)。目前，市場(chǎng)上鋼結(jié)構(gòu)屋面的做法常用的有兩種：①剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內(nèi)夾保溫棉；②復(fù)合柔性屋面：由屋面彩鋼板內(nèi)板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。

3．溫度伸縮縫的設(shè)置

溫度變化將引起鋼結(jié)構(gòu)廠房的變形，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)廠房平面尺度較大時(shí)，為避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房縱橫兩個(gè)方向設(shè)置溫度伸縮縫，區(qū)段的長(zhǎng)度可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范來執(zhí)行。溫度伸縮縫一般采用設(shè)置雙柱的方法來處理，對(duì)縱向溫度伸縮縫可在屋架支座處設(shè)置滾動(dòng)支座。

4．防銹處理

鋼結(jié)構(gòu)表面直接暴露在大氣中就會(huì)銹蝕，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有侵蝕性介質(zhì)或鋼結(jié)構(gòu)處在潮濕環(huán)境中時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房銹蝕就會(huì)更加明顯和嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅會(huì)使構(gòu)件截面減小，還會(huì)使鋼構(gòu)件表層局部產(chǎn)生銹坑，當(dāng)構(gòu)件受力時(shí)將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)過早破壞。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的防銹蝕問題應(yīng)予以足夠的重視，并應(yīng)根據(jù)廠房侵蝕介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、工藝布置、材料選擇等方面采取相應(yīng)對(duì)策和措施，以確保廠房結(jié)構(gòu)的安全。一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐常采用防銹底漆和面漆，涂裝層數(shù)及厚度常根據(jù)其使用環(huán)境和涂層性質(zhì)來決定。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大氣介質(zhì)作用下，要求涂層厚度100μm，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，要求漆膜總厚度為150μm～200μm。且在酸環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)要求使用氯磺化防酸漆。鋼柱柱腳在地面以下部分要用不低于C20的混凝土包裹，其保護(hù)層厚度不小于50mm。

5．立面設(shè)計(jì)

輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑主要有把握以下4個(gè)方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡(jiǎn)潔恢宏同時(shí)使節(jié)點(diǎn)盡量簡(jiǎn)單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現(xiàn)得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉重單一。在輕鋼廠房的設(shè)計(jì)中常采用跳躍性色彩和冷色調(diào)，重點(diǎn)突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等地方，既體現(xiàn)了現(xiàn)代化廠房的恢宏氣勢(shì)，又豐富了立面效果。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第4篇

目前鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)分析方面仍面臨很多挑戰(zhàn)，為能解決這些可能遇到的問題，很多學(xué)者對(duì)鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做了研究。在唐山大地震中，大多數(shù)以鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)為主的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)柱破壞，造成很大的損失和傷亡，此后，我國(guó)學(xué)者鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)開始進(jìn)行深入的分析與研究。研究的內(nèi)容如下:地震局工程力學(xué)研究所對(duì)排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有機(jī)玻璃模型的具體分析;李樹禎等采用彈塑動(dòng)力時(shí)程分析方法對(duì)橫向單棍的排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，認(rèn)為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)用普通的設(shè)計(jì)方法可滿足抗震的基本要求，但從概率角度出發(fā)，其可靠度相對(duì)較低，地震作用下部分構(gòu)件可能超過強(qiáng)度而嚴(yán)重破壞，“強(qiáng)柱弱梁”整體廠房還做不到;西安建筑科技大學(xué)共同對(duì)變柱變梁異型平面節(jié)點(diǎn)、鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)柱和帶直交梁空間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明:提出了長(zhǎng)柱、短柱、普通混凝土柱以及異型節(jié)點(diǎn)承載力在高強(qiáng)混凝土上的計(jì)算公式，為改善節(jié)點(diǎn)區(qū)的配筋及高強(qiáng)混凝土在工程中應(yīng)用提供了理論依據(jù);目前彈性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的研究已趨于成熟，各國(guó)的規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)都有各自的計(jì)算方法。對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性扭轉(zhuǎn)，由于塑性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)涉及到對(duì)整體結(jié)構(gòu)的空間彈塑性分析的問題，其在這一領(lǐng)域問題較為明顯，為鋼筋混凝土排架等結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。從總體上講，在鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及理論方面，通過理論研究分析取得了許多有益的結(jié)論。但目前排架結(jié)構(gòu)的研究重點(diǎn)仍處于對(duì)平面和彈性階段的研究和分析，目的是能將空間計(jì)算問題盡量簡(jiǎn)化為平面的簡(jiǎn)單問題計(jì)算。由于鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的自身復(fù)雜性、專業(yè)性和特殊性，當(dāng)前仍然有很多問題有待解決，如:塑性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和非線性分析問題;當(dāng)前抗震性能的試驗(yàn)在鋼筋混凝土排架整體結(jié)構(gòu)領(lǐng)域進(jìn)行較少，在排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)防的理論有待進(jìn)一步完善;在排架結(jié)構(gòu)處于塑性區(qū)后，其抗震能力發(fā)生變化，這一現(xiàn)象在結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)表現(xiàn)突出;此外，對(duì)排架與框架相互結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的研究涉及較少，對(duì)框排架的工作性能及受力特點(diǎn)有待進(jìn)一步的更多的研究和分析;鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)中框架與排架的協(xié)同工作受力情況較為模糊。

2我國(guó)目前規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土排架設(shè)計(jì)的不足

在鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方面，GB50191—2012構(gòu)筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和GB50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范指導(dǎo)規(guī)范不同地域、不同排架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。本文結(jié)合《構(gòu)筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的具體條文，闡述了目前規(guī)范中鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)的不足和缺陷。有關(guān)排架結(jié)構(gòu)上部屋架結(jié)構(gòu)計(jì)算的規(guī)定有:

1)《構(gòu)筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6．2．19條規(guī)定，針對(duì)Ⅲ，Ⅳ類場(chǎng)地和8度、9度時(shí)，應(yīng)該考慮屋架下弦的拉壓效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并核算屋架承載力;

2)《構(gòu)筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6．2．22條規(guī)定，針對(duì)Ⅲ，Ⅳ類場(chǎng)地和8度、9度時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算變形產(chǎn)生的附加內(nèi)力。上述兩點(diǎn)敘述，規(guī)范使用“應(yīng)”字，因此應(yīng)考慮建立合適的屋架和支撐的桿系模型，否則無法得出上述內(nèi)力值。在鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)方面，鋼排架結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度快，造價(jià)低，但以后要經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)施工復(fù)雜，造價(jià)高，后期維護(hù)工作量低。在工程建設(shè)中，鋼架也就是在排架柱方向通過設(shè)置聯(lián)系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗縱向力下變形的鋼框架(局部開間或連續(xù)開間)，具體做法可采用實(shí)腹聯(lián)系梁或格構(gòu)桁架———根據(jù)可設(shè)置高度選用，采用門式柱間支撐，可以留出工藝空間，還能對(duì)柱平面外予以加強(qiáng)。但我國(guó)處于高度使用水泥的情況，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，從節(jié)能減排方面講，鋼排架結(jié)構(gòu)應(yīng)作為首選，但規(guī)范未給具體說明。

3結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第5篇

關(guān)鍵字：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)中的問題

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

工程設(shè)計(jì)是復(fù)雜并且艱巨的任務(wù)，作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)該做到：對(duì)工作認(rèn)真，有強(qiáng)烈的責(zé)任心和精益求精的工作態(tài)度；熟悉操作與規(guī)范，了解規(guī)范的真正含義；在實(shí)際工作中的靈活運(yùn)用，從而保證工程施工的安全性。而鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)作為一種廣泛運(yùn)用的結(jié)構(gòu)形式，具有明確的傳力、靈活的結(jié)構(gòu)布置、整體性與抗震性等集聚一身的優(yōu)點(diǎn)。已被廣泛的運(yùn)用在各種多層的工業(yè)與民用的建筑中。隨著計(jì)算機(jī)不斷的發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)也由人工的轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)來進(jìn)行計(jì)算，憑著對(duì)高科技的依賴性，計(jì)算精度逐漸提高，設(shè)計(jì)人員工作的強(qiáng)度卻在逐漸的降低，但框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依然存在一些實(shí)際性或者理念性的重要問題，需要引起設(shè)計(jì)人員的重視，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到提高。

一、設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)出現(xiàn)的問題

（一）對(duì)框架結(jié)構(gòu)而言，柱是保證豎向承載和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力工作的重要構(gòu)件，其重要性遠(yuǎn)大于梁，在框架柱相對(duì)完整的情況下框架梁即使呈酥碎狀態(tài)也不會(huì)引起惡性倒塌，要做到強(qiáng)柱弱梁，讓框架的塑性鉸首先出現(xiàn)在框架梁上，框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的設(shè)計(jì)就尤為重要，在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中（GB50011―2010第6.3.10中有明確的規(guī)定“一、二以及三級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍的特征值分別不能＜0.08、0.10、0.12，并且由體積配箍率不能＜0.4%、0.5%、0.6%”。這樣的規(guī)定常常被設(shè)計(jì)人員忽略，尤其在柱的軸壓力比不大的時(shí)候，要求常常不得到滿足。這樣的規(guī)定能保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的延性構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守。

（二）底層的框架柱的箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)該滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范》（GB50011―2011）中有明確的規(guī)定了：“凈柱身高的1/3不能超過底層下端的身高”這是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)說明。

（三）框架梁縱向的配筋率應(yīng)當(dāng)注意遵守《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011―2010）6.3.3中有明確的規(guī)定：梁端箍筋的最大間距、最小直徑以及加密長(zhǎng)度的都必須使用表6.3.3中的數(shù)據(jù)，當(dāng)縱向的鋼筋配筋率＞2%的時(shí)候，箍筋的最小直徑應(yīng)該增加2mm。這個(gè)問題在目前的設(shè)計(jì)中常常被設(shè)計(jì)人員忽略，造成梁端的延性不足。

（四）梁柱節(jié)點(diǎn)處框架梁上部縱筋伸入節(jié)點(diǎn)的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010―2010）中9.3.4規(guī)定：“梁上部縱向鋼筋也可采用90°彎折錨固的方式，此時(shí)梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外側(cè)縱向鋼筋內(nèi)邊并向節(jié)點(diǎn)內(nèi)彎折，其包含彎狐在內(nèi)的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.4Lab,彎折鋼筋在彎折平面內(nèi)包含彎弧段的投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于15d”。當(dāng)截面的尺寸小于400×400mm的時(shí)候應(yīng)注意上部縱筋直徑的選擇，否則這一項(xiàng)的要求極不容易得到保障。

二、結(jié)構(gòu)抗震的等級(jí)

在工程的設(shè)計(jì)中，大部分的房屋建筑按其《建筑防震設(shè)計(jì)規(guī)范》的分類屬于丙類的建筑，例如住宅以及辦公樓等的一般建筑，其抗震的等級(jí)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型和房屋的高度來按照《抗震規(guī)范》的6.1.2來確定。而電訊、能源和醫(yī)療、交通等類型的建筑物以及大型商場(chǎng)和體育館等公共建筑，首先，根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》（DB50223―95）來確定哪些是哪一類的建筑。乙丙類的建筑按照本地區(qū)抗震的設(shè)防烈度進(jìn)行計(jì)算。一般的情況下，當(dāng)抗震的設(shè)防烈度在6~8度的時(shí)候，乙類建筑應(yīng)符合本地區(qū)設(shè)防的烈度提高一度，應(yīng)根據(jù)《抗震規(guī)范》表中6.1.2來進(jìn)行抗震等級(jí)的確定。如：位于8度地震區(qū)的乙類建筑，應(yīng)當(dāng)按照9度由《抗震規(guī)范》確定抗震等級(jí)提高一級(jí)。當(dāng)8度的建筑高度超過表6.1.2的范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行針對(duì)性的研究后再采取措施，但在一般情況下，設(shè)計(jì)人員會(huì)錯(cuò)當(dāng)成丙類建筑來進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其建筑的扛著能力下降，必須對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算做出修改。

三、框架計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理性

在沒有地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋的情況下，獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)該埋置較深，為了減小計(jì)算高度和底層側(cè)位的左移，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)以下的某個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置基礎(chǔ)拉梁。如果按三層的設(shè)計(jì)來進(jìn)行計(jì)算，首層層高為3.6m,這樣的簡(jiǎn)圖是不合理的，假定房屋嵌固在基礎(chǔ)拉梁的頂面，這樣的底層的配筋就應(yīng)該由基礎(chǔ)拉梁頂面的截面進(jìn)行控制，而實(shí)際上房屋底層的配筋是基礎(chǔ)頂面出的截圖所控制的。所以在計(jì)算時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)層1輸入，層高實(shí)際為3.2m。

四、基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)以及計(jì)算應(yīng)符合實(shí)際的情況

（一)基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)：

多層框架的房屋單獨(dú)的柱基埋置較深，或者柱基承受重力荷的能力差別較大，或著在受力層范圍之類，根據(jù)抗震的要求，應(yīng)該沿主軸看、兩個(gè)不同方向設(shè)置基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁的設(shè)計(jì)應(yīng)該要大一些，梁的高度應(yīng)在柱中心距的1/10~1/15，截面的寬度應(yīng)取梁高1/2~1/3.這樣可以使底柱彎曲的距離平衡，減少底層的位移。

（二）基礎(chǔ)拉梁的計(jì)算應(yīng)符合實(shí)際情況：

用TAT或者SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體的計(jì)算時(shí)，在基礎(chǔ)拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應(yīng)取零，并且定義彈性節(jié)點(diǎn)，采用總剛分析的方法進(jìn)行分析以及計(jì)算。雖然樓板厚度取零，也定義為彈性節(jié)點(diǎn)，但未使用總剛分析，程序的分析會(huì)自動(dòng)按照地面假定來進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際的情況不符合。

五、框架梁、柱箍筋的間距處理

《抗震規(guī)范》第6.3.3條以及6.3.8條對(duì)不同抗震等級(jí)的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小值以及最大值都做出了明確的決定。根據(jù)規(guī)定，工程在習(xí)慣上取梁、柱箍筋加密區(qū)的最大間距是100mm，非加密區(qū)的為200mm。從電算程序信息中得知內(nèi)定梁、柱箍筋加密區(qū)的間距是100mm，并以此條件算出加密區(qū)箍筋的面積，再由設(shè)計(jì)人員根據(jù)箍筋的直徑與數(shù)量。但在程序的內(nèi)定條件下，框架梁跨中的部位有次或者有較大的集中荷載作用卻用來支配兩肢箍筋的情況下，非加密區(qū)的間距采用200ram會(huì)導(dǎo)致非加密區(qū)的配箍不足，為此建議改成間距為200mm，這樣不但可以保證非加密區(qū)的抗剪承載力，還能增加梁端箍筋加密區(qū)的抗剪能力。

六、結(jié)構(gòu)周期折減數(shù)數(shù)值的問題

框架結(jié)構(gòu)因?yàn)槌鋲Φ脑?，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際的剛度大于計(jì)算的剛度，計(jì)算是周期大于實(shí)際的周期。得出了地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)不安全。因此對(duì)結(jié)構(gòu)的周期進(jìn)行折減是必要的。當(dāng)采用磚砌體作為填充時(shí)，周期折減系數(shù)一般取0.6~0.7，當(dāng)磚砌填充墻較少的情況下或使用輕質(zhì)空心砌塊的時(shí)候，周期折減系數(shù)應(yīng)該在0.7~0.8，當(dāng)采取全部用輕質(zhì)空心砌塊的時(shí)候，周期折減系數(shù)可取0.9。

七、結(jié)構(gòu)方面需要注意的問題

（一）當(dāng)雨篷梁、樓梯平臺(tái)梁的過梁支撐在框架上的時(shí)候容易形成短柱，所以應(yīng)把短柱全長(zhǎng)的箍筋進(jìn)行加密。

（二）當(dāng)縱向受拉筋的框架梁端的配筋率大于2%的時(shí)候，按照規(guī)定應(yīng)該使其直徑增加2mm。

總結(jié)：

本文主要講述了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的基本問題，設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人應(yīng)首先判斷實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)方案的可行性，以及可能碰到的所有問題，提前采取預(yù)防措施給予解決，并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析、判斷，等處準(zhǔn)確無誤的答案后方可用于實(shí)際工程的建設(shè)中去。

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