導(dǎo)語：如何才能寫好一篇鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】公路 鐵路 房建行業(yè) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對建設(shè)施工標準提出了更高的要求。在我國的建筑領(lǐng)域，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和鋼材料的規(guī)范設(shè)計方面有許多規(guī)定，明確指出了鋼材料型號、尺寸、計算、施工技術(shù)及檢驗標準等要求。為了使建筑施工及管理人員更好的掌握鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則與標準，本文主要對公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行了比較分析，希望對相關(guān)研究領(lǐng)域提供幫助。

1 建筑施工中鋼材型號選擇

根據(jù)公路建設(shè)施工條件要求，公路鋼橋主體結(jié)構(gòu)通常采用Q345鋼，無論哪種型號的鋼材，都要滿足公路橋梁設(shè)計施工標準。由于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼也比較適用于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，因而也可以在建設(shè)施工中采用該型號的鋼材;《鐵橋鋼規(guī)》中明確指出，鐵路鋼橋的主體結(jié)構(gòu)中應(yīng)該使用質(zhì)量等級是D、E級的Q345q、Q370q、Q420q 鋼，在鐵路橋梁的輔助結(jié)構(gòu)或者是在橋梁的連接處，則需要使用Q235―B或Q（z）345c鋼;而房建行業(yè)對于鋼材型號的選擇則具有不同要求，在房屋建設(shè)中使用剛才的型號通常為Q235、Q390、Q420 等，房屋建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量標準要根據(jù)《低合鋼》、《碳鋼》中的要求來確定。從我國當(dāng)前建筑行業(yè)的運行與發(fā)展情況來看，公路橋梁和鐵路鋼橋基本都是按照100年使用期限來進行設(shè)計與施工，而大部分的房屋建設(shè)則是按照50年的使用標準來設(shè)計，橋梁承受的重量多為動力載荷或者是沖擊載荷。由此可以看出，公路和鐵路設(shè)計施工中，鋼材的性能要明顯高于房屋建設(shè)中使用的鋼材性能，其主體結(jié)構(gòu)需要應(yīng)用高強度的鋼材。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

目前，容許應(yīng)力法與極限狀態(tài)法是工程建設(shè)領(lǐng)域中經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。容許應(yīng)力法從使用初期一直沿用至今，該方法主要是把建設(shè)材料看成是一種理想狀態(tài)的彈性體，構(gòu)件中任何部位的應(yīng)力都不能超出材料本身的容許應(yīng)力。在20世紀50年代，我國公路橋梁設(shè)計施工中，主要借鑒國外先進的施工經(jīng)驗，在施工中主要采用容許應(yīng)力法。而且直到現(xiàn)在，我國鐵路建設(shè)施工中，還依然采用容許應(yīng)力法進行設(shè)計。

發(fā)展到80年代以后，我國在建筑施工中開始逐漸使用極限狀態(tài)法，并且在鋼結(jié)構(gòu)房屋建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，該計算方法把結(jié)構(gòu)可靠度理論和概率理論作為了基礎(chǔ)，而且設(shè)計標準進行了多次修改，逐步得到完善。盡管容許應(yīng)力法具有操作簡便、實用性較高等特點，但是也存在一定缺陷，該方法不能正確反映出材料的特性、構(gòu)件抗力變異以及載荷效應(yīng)，不能對材料的繼續(xù)承載力進行準確分析，因而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計過于保守。而極限狀態(tài)法則能夠有效彌補容許應(yīng)力法的缺陷，通過對可靠度指標的詳細分析，使構(gòu)件可靠度相互協(xié)調(diào)，并依托塑性理論，使材料的最大性能得到了發(fā)揮。當(dāng)前，極限狀態(tài)法已經(jīng)成為了國際鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要方式，更好的滿足了現(xiàn)代化大規(guī)模鋼橋建設(shè)與發(fā)展的需要。

3 載荷設(shè)計

公路橋梁、鐵路橋梁設(shè)計中的荷載要選用荷載的標準值，而在房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，往往使用極限狀態(tài)法，在應(yīng)用該方法時，設(shè)計荷載是由荷載標準值與荷載分項系數(shù)、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)以及可變荷載組合系數(shù)的一個組合值。在房屋鋼結(jié)設(shè)計中，設(shè)計使用年限主要是由γ0（結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)）來反映，如果設(shè)計使用年限超過100年，或者安全等級是1級的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通常γ0值都會≥1.1，而其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的γ0值可以小于1.1。一般情況下，公路、鐵路建設(shè)的使用設(shè)計年限都不小于100年，而房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全等級也都為1級，因而γ0值都不能小于1.1。表1主要對房屋、公路和鐵路鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的強度和穩(wěn)定性計算方法進行對比。

通過對房屋、公路和鐵路鋼結(jié)構(gòu)強度、整體穩(wěn)定性計算方法進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，房屋建設(shè)設(shè)計規(guī)范雖然與公路、鐵路設(shè)計之間存在差異，但是差異較小，計算公式基本相同。在房屋建設(shè)設(shè)計中，需要應(yīng)用極限狀態(tài)的計算方法，因而對主平面內(nèi)的受彎正應(yīng)力強度進行計算時，需要認真分析塑性的發(fā)展系數(shù)γx與γy。而在公路和鐵路橋梁設(shè)計中，會使用容許應(yīng)力法來進行設(shè)計，在對構(gòu)件內(nèi)力進行計算時，僅僅需要對材料彈性受力階段的性質(zhì)進行分析，并可以發(fā)現(xiàn)，在計算公式中并沒有能夠反映出材料塑性的相關(guān)參數(shù)。在《鋼規(guī)》中，需要利用凈截面面積和毛截面面積分別對結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性進行驗算?！朵撘?guī)》把鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分成了整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性兩種類型，整體穩(wěn)定系數(shù)φ都小于1.0，并通過其來對整體結(jié)構(gòu)的承載能力進行判斷，通過對構(gòu)件的高（寬） 厚比進行驗算，并設(shè)置加勁肋，從而避免局部出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。而《公橋鋼規(guī)》《鐵橋鋼規(guī)》鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性主要憑借容許應(yīng)力折減系數(shù)的方法來進行控制，在計算局部穩(wěn)定性時，采用的方法與《鋼規(guī)》中規(guī)定的方法相近，但是高（寬） 厚比卻存在一定差異。

4 結(jié)語

本文主要對公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行了比較分析，明確公路、鐵路和房屋鋼結(jié)構(gòu)之間存在的差異，從而使建設(shè)施工人員能夠更好的掌握鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計標準，同時為相關(guān)部門的管理者提供參考依據(jù)，從而提高工程項目的施工質(zhì)量，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]原華，吳衛(wèi)華，李臨慶.公路、鐵路與房建行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范比較研究[J].高等建筑教育，2014，08（15）：12-13.

[2]高策，薛吉崗.鐵路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范由容許應(yīng)力法轉(zhuǎn)為極限狀態(tài)法的思[J].鐵路標準設(shè)計，2012，（04）：41-45.

篇2

【關(guān)鍵詞】 節(jié)點連接 等強連接 剛性連接 節(jié)點域 彈性階段 塑性階段

中圖分類號:G808 文獻標識碼:A 文章編號:1003-8809(2010)08-0202-02

1.引言

本文通過對STS模塊中節(jié)點連接計算的實例計算數(shù)據(jù),分析梁柱的剛性連接計算要點,在分析中綜合軟件,設(shè)計知識,規(guī)范三部分內(nèi)容,將其有機結(jié)合。從而歸納總結(jié)節(jié)點設(shè)計的要點,同時提出軟件計算的不足之處,STS模塊采用的是2006.3的版本。

1.計算原則

建筑鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接,當(dāng)非抗震設(shè)防時,應(yīng)按結(jié)構(gòu)處于彈性受力階段設(shè)計,當(dāng)抗震設(shè)防時,應(yīng)按結(jié)構(gòu)處于彈塑性階段設(shè)計,節(jié)點連接的承載力應(yīng)高于構(gòu)件截面承載力。

2.計算目的

梁與柱的連接,按梁對柱的剛度的約束(轉(zhuǎn)動剛度)大致可分為三類:即鉸接連接、半剛性連接、剛性連接。本文僅對梁柱的剛性連接做計算分析。

梁與柱的剛性連接,其計算方法主要有以下兩種:

(1)常用設(shè)計法

(2)精確計算法

節(jié)點抗震驗算。

1)滿足強柱弱梁的要求,即滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第8.2.5-1式即

。

2)滿足強節(jié)點弱構(gòu)件的要求:連接的受彎承載力和受剪承載力,滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第8.2.8-1

即和8.2.8-2即 。

3)節(jié)點域強度計算,滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第8.2.5-2。

本例計算簡圖及手算復(fù)核如下:

軟件有關(guān)塑性截面模量的計算只給出計算的結(jié)構(gòu),對于計算過程未反映,現(xiàn)塑性截面模量計算如下:

HW300X300為雙對稱截面,所以全截面考慮塑性屈服時,受拉和受壓側(cè)的截面靜矩相同:

ST=SC

應(yīng)力計算,抗震設(shè)計時應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第5.4.2條。本例手算復(fù)核如下:

對接焊縫與角焊縫的抗拉強度設(shè)計值不同,計算焊縫強度時,可先將對接焊縫面積 換算為等效的角焊縫面積 ,令焊縫的有效厚度不變,翼緣對接焊縫的長度即可按下式換算為等效角焊縫長度。

翼緣的慣性矩:

腹板的慣性矩:

翼緣慣性矩/全截面慣性矩:

0.9584

按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第5.4.2條:

高強螺栓承擔(dān)的剪力設(shè)計值為

焊縫承擔(dān)的剪力設(shè)計值為

梁翼緣和腹板與柱形成的工字性焊縫中翼緣設(shè)計彎矩為:

腹板設(shè)計彎矩:

節(jié)點域屈服承載力:應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)第8.2.5-2或《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2. 節(jié)點域的體積:

折減系數(shù):(假設(shè)按7度設(shè)防)

節(jié)點域屈服承載力:

假如節(jié)點域的屈服承載力不滿足,如何來補強呢?依據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2,在柱、梁截面一定的情況下,對H型鋼柱,可在節(jié)點域加貼焊板,焊板上下翼緣應(yīng)伸出加勁肋以外不小于150mm,并用不小于5mm的角焊縫連接貼板和柱翼緣可用角焊縫或?qū)雍缚p連接。當(dāng)在節(jié)點域的垂直方向有連接板時,貼板應(yīng)采用塞焊與節(jié)點域連接。因柱、梁截面已定,唯獨能改變的是節(jié)點域的體積,也即柱腹板的厚度tw。

實際柱腹板厚度為13mm。從這一角度也驗證了計算的正確性。

小結(jié):

通過以上對電算的計算過程分析及手算復(fù)核,可以歸納出梁柱剛性連接的計算要點有如下幾點:

1. 當(dāng)考慮地震計算組合時,應(yīng)勾選“設(shè)計內(nèi)力是否為地震作用組合”,不考慮地震作用組合時,可不選此項。

2. 當(dāng)為非抗震設(shè)計時,內(nèi)力采用梁端的實際內(nèi)力設(shè)計值,當(dāng)為抗震設(shè)設(shè)計時,可按梁端承載力計算。

3. 考慮現(xiàn)場實際的連接,操作工藝為先栓后焊,有可能才用高空焊接,焊接溫度對高強螺栓預(yù)拉力有影響,高強螺栓的實際承載力應(yīng)做折減,折減系數(shù)取0.9,系統(tǒng)默認值為1.0。角焊縫的連接強度設(shè)計值當(dāng)不采用引弧板時取0.85.

4. 梁翼緣采用對接焊與柱翼緣連接,在分配彎矩時,應(yīng)將對接焊縫轉(zhuǎn)化為角焊縫,按翼緣慣性矩占全截面慣性矩的比例分配彎矩。

5. STS程序中計算節(jié)點域的穩(wěn)定采用的是,而規(guī)范采用的是

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準,《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001) (2006年版),北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[2] 中華人民共和國國家標準,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002),北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009

[3] 中華人民共和國國家標準,《建筑抗震設(shè)計規(guī)》(GB50011-2001)(2008年版),北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[4] 王建,董為平編著,《PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件入門與應(yīng)用實例-鋼結(jié)構(gòu)》,北京,中國電力出版社,2008

[5] 夏志斌,姚諫編著,《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計―方法與例題》,北京,中國建筑工業(yè)出版社,2005

[6] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編輯委員會,《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊手冊》(第三版),北京,中國建筑工業(yè)出版社,2004

篇3

關(guān)鍵詞：輕型輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；剛度；穩(wěn)定性；連接

Abstract: based on the basic condition of steel structure gently and gently steel structure characteristics of the development of understanding, introduces the light of light steel structure design principle, and then to steel structure stiffness, gently overall stability, high strength bolt connection, support, and weld in design are discussed in this paper.

Keywords: light of light steel structure design; Stiffness; Stability; connection

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A 文章編號：

引言： 輕型鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑使用已經(jīng)幾十年。輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的許多優(yōu)點,比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等,它具有性能穩(wěn)定、強度高、質(zhì)量輕、抗震性能好、施工可廠方制造現(xiàn)場裝配,不僅加快了施工進度,能大大縮短施工周期，而且基本的成本低,材料可回收再生、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水。作為一種綠色環(huán)保建筑,近年來,輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑被列為重點推廣項目。由于煉鋼技術(shù)和成型制造技術(shù)日益成熟,它給用輕型鋼結(jié)構(gòu)工程帶來了新的生命,工程建設(shè)也不斷增加,因此,它將不斷完善自身的輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計。一、輕型鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計原則 1、輕型鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計

輕型鋼結(jié)構(gòu)的一個突出問題就是穩(wěn)定性。在各類輕型鋼結(jié)構(gòu)中,都會遇到穩(wěn)定性問題。對這種問題,將造成嚴重的后果。所以,我們輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計必須掌握穩(wěn)定設(shè)計。目前,輕型鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在失穩(wěn)的事故是由于設(shè)計師的缺乏經(jīng)驗、結(jié)構(gòu)和成分的穩(wěn)定性的概念,使總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的薄弱環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性設(shè)計。另一方面是由于新出現(xiàn)的結(jié)構(gòu),如空間網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),設(shè)計了如何設(shè)計還沒完全理解。

2、結(jié)構(gòu)計算簡圖和計算方法的簡圖相一致

框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算是非常重要的,目前在設(shè)計單層及多層框架結(jié)構(gòu),往往不分析框架的穩(wěn)定性,而只是框架柱穩(wěn)定性計算。在使用計算簡圖這種方法,使用的框架柱計算長度系數(shù)穩(wěn)定,整體穩(wěn)定分析框架應(yīng)當(dāng)是通過使穩(wěn)定性計算框架穩(wěn)定計算效果。然而,實際的框架不同的,而且設(shè)計為了簡化計算工作,需要設(shè)置一些典型的條件。

二、輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計

1、剛度設(shè)計

國標GBIl7 - 88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》多層架與重級工作制吊車的廠房變形控制要求一個明確的規(guī)則。對于普通的單層結(jié)構(gòu)、國標CECSIO2:98《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》作出了明確規(guī)定。構(gòu)造變形主要涉及適應(yīng)性的問題,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)安全涉及不太深。與單一輕鋼結(jié)構(gòu)屋面通常不上人。設(shè)計時輕鋼結(jié)構(gòu)廠房變形控制是可適當(dāng)放寬。放松變形對那些主要由變形控制架構(gòu)是非常重要的經(jīng)濟意義。

2、整體穩(wěn)定設(shè)計

2．1框架構(gòu)件設(shè)計

整體穩(wěn)定系數(shù)計算公式：

（1）

式中：Φb一梁整體穩(wěn)定系數(shù)；

βb―梁整體穩(wěn)定等效彎矩系數(shù)；

λy―梁側(cè)向支撐點間對接弱軸的長細比；

Wx―按受壓纖維確定的梁毛截面抗矩；

A―梁毛截面面積；

h―梁截面全高；

tw―梁受壓翼緣厚。

由式(1)知，構(gòu)件整體穩(wěn)定承載能力與λ²y成反比。由于λy與受壓翼緣的自由長度Ly，成正比，故解決整體穩(wěn)定最經(jīng)濟有效的辦法是對受彎構(gòu)件的受壓翼緣增加側(cè)向支撐以減少Ly。因為在輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于檁條彩板屋蓋結(jié)構(gòu)的檁條的側(cè)向支撐作用(檁條間距一般為l200―1500mm)，梁的整體穩(wěn)定往往有保證。這樣就可以不必為整體穩(wěn)定而加寬翼緣，增加用鋼量。設(shè)計時還應(yīng)注意，檁條只能約束屋面梁上翼緣和柱外翼緣。但是由于輕型鋼結(jié)構(gòu)屋面往往較輕，風(fēng)荷的改變往往會改變內(nèi)力的方向，因此粱下翼緣及柱內(nèi)翼緣也都存在受壓的可能。對于這種情況，設(shè)計時可在構(gòu)造I通過設(shè)置隅撐來解決(隅撐一般可用L45×3小角鋼)。隅撐連接梁下翼緣(或柱內(nèi)翼緣)與檁條，使之形成側(cè)向約束，來解決梁下翼緣(或柱內(nèi)翼緣)的整體穩(wěn)定。

2．2檁條設(shè)計

采用z型、c型檁條時，設(shè)計成搭接的連續(xù)性檁條而成為連續(xù)梁計算模式比以簡支梁為模式的效果好。尉為連續(xù)梁模式比簡支梁模式的剛度大，穩(wěn)定性優(yōu)于簡支梁。在美國鋼結(jié)構(gòu)圖紙與技術(shù)中，他們計算穩(wěn)定的自由長度Ly取值是連續(xù)梁跨中反彎點之間的長度。它比我國現(xiàn)在一般取的自由長度要小，因此穩(wěn)定性也優(yōu)于簡支梁。接連續(xù)粱模式設(shè)計成的檁條，其檁條的拼接處一般都在跨度的三分之一處，現(xiàn)場安裝往往會有高空作業(yè)。這一點施工時應(yīng)注意。

3、局部穩(wěn)定設(shè)計

根據(jù)彈性理論，四邊簡支板的臨界剪應(yīng)力為：

（2）

由式(2)知：板的局部失穩(wěn)臨界剪應(yīng)力與(h／tw) ²成反比，故h／tw越小越好，設(shè)計時為了節(jié)省鋼材就須增大h／tw值以提高構(gòu)件的抗彎模量。這時解決局部失穩(wěn)往往可以不必增大腹板厚tw，一般是通過設(shè)加勁肋的方法來解決。在國標GBJl7―88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中，h／tw≥80設(shè)加勁肋的規(guī)定就是基于臨界剪應(yīng)力與抗剪屈服應(yīng)力相等定出的。這個規(guī)定對于普通鋼結(jié)構(gòu)是合適的。但對于輕型鋼結(jié)構(gòu)，因為荷載較小，往往剪應(yīng)力也很小，要遠遠低于抗剪屈服應(yīng)力。在低剪應(yīng)力下，即使h／tw≥80也不會產(chǎn)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象。因此設(shè)計時，只要剪應(yīng)力未達屈服剪應(yīng)力，就可不設(shè)加勁肋。但實際設(shè)計時往往做不到這一點，往往h／tw≥80時都設(shè)加勁肋，這樣一般情況下，多用了約10％的鋼材。這一點設(shè)計輕型鋼結(jié)構(gòu)時須考慮。

4、高強度螺栓連接設(shè)計

在大跨度、振動的結(jié)構(gòu)中，反向應(yīng)力較大，甚至正、反向應(yīng)力基本持平。在這種情況下，建議用摩擦型高強螺栓連接。在別的一般情況下，均可用承壓型高強螺栓。但是設(shè)計承壓型高強螺栓時，亦應(yīng)注意國標GBJl7―88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》之規(guī)定：承壓型高強螺栓的承載能力不得大于按摩擦型高強螺栓計算出的承載能力的1．3倍。

5、支撐設(shè)計

輕鋼結(jié)構(gòu),經(jīng)常使用交叉式杠桿、花籃螺栓安裝支撐體系(拉壓桿系統(tǒng)支持經(jīng)常被用來在重型廠房)。拉壓桿支持系統(tǒng)一般很少使用輕鋼結(jié)構(gòu)。但拉桿設(shè)計支持,實際工程設(shè)計中,常常不單獨設(shè)置此直接壓桿,一般來說,加強檁條充當(dāng)。此外,布局的數(shù)量通常支持3 ~ 4列布置的距離。

6、焊縫設(shè)計

在設(shè)計規(guī)范的受力已經(jīng)明確的焊縫的強度。這里所講的焊接指梁、柱腹板和翼緣板之間的焊縫。因為這些焊接在輕鋼結(jié)構(gòu)制作中占了絕大部分的焊接工作。梁柱腹板的焊縫和翼緣之間是轉(zhuǎn)移主要翼緣和腹板剪切應(yīng)力之間的。翼緣之間和腹板剪力很小,所以他們可以焊接是非常小的。在美國鋼結(jié)構(gòu)施工圖,焊縫的處理是單面焊縫的廣泛使用,這使得焊接大大減少工作量。自動焊接機能力的一次左右。那么為什么不使用國內(nèi)施工圖單面焊縫嗎?究其原因大致有:一是目前國內(nèi)最輕鋼結(jié)構(gòu)的制造商還沒有解決單面焊縫不對稱變形;二是長設(shè)計人員已形成一種習(xí)慣,不想改變原有的施工方法。只要很好地解決非對稱變形的問題,對梁翼緣之間的單面焊焊縫金屬網(wǎng)都可以使用。然而,對于那些力大的重要的部分是必須使用雙面焊接,如吊車梁、支架等。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，輕型鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的標準化，輕型鋼結(jié)構(gòu)會在建筑市場占據(jù)越來越重要的地位。而有關(guān)輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法也將越來越科學(xué)，從而推動了輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

參考文獻

[1]GBJl7―88，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[s]

[2]編寫組、輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計資料集[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社．1980．

篇4

Abstract： The steel structure has been widely used in construction， but have some accidents caused the loss of casualties and property， most of which were due to the instability failure. This article discussed the concept of stability design， the principle and methods of analysis.

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性；失穩(wěn)；設(shè)計

穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的一個突出問題。在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中，都會遇到穩(wěn)定問題。對于這個問題處理不好，將會造成工程事故。鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的原因通常是其結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，存在結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，要從杜絕此類事故發(fā)生，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計是主要問題。

1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的基本概念

1）強度與穩(wěn)定的區(qū)別

穩(wěn)定性不是強度問題。強度是指結(jié)構(gòu)或者單個構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起的最大應(yīng)力（或內(nèi)力）是否超過建筑材料的極限強度，它是應(yīng)力問題。穩(wěn)定問題則主要是找出外荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，即變形開始急劇增長的狀態(tài)，從而設(shè)法避免進入該狀態(tài)，因此，它是變形問題。如軸壓柱，由于失穩(wěn)，側(cè)向撓度使柱中增加很大的彎矩，柱子的破壞荷載遠低于它的軸壓強度。顯然，軸壓強度不是柱子破壞的主要原因，失穩(wěn)才是主要原因。

2）鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的分類[1]

鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)就其性質(zhì)而言，可以分為以下三類：

（1） 第一類穩(wěn)定問題或者具有平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫分支點失穩(wěn)））。完善直桿軸心受壓時的屈曲和平板中面受壓時的屈曲均屬于這一類。

（2） 第二類穩(wěn)定問題或無平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫極值點失穩(wěn)）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件，在塑性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的能力，屬于這一類。

（3）跳躍失穩(wěn)是一種不同于以上兩種類型的穩(wěn)定問題，它是在喪失穩(wěn)定平衡之后跳躍到另一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的原則

根據(jù)穩(wěn)定問題在實際設(shè)計中的特點提出了以下三項原則，以更好地保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中構(gòu)件不會喪失穩(wěn)定。

1）鋼結(jié)構(gòu)布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前鋼結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架。保證這些平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，如增加必要的支撐構(gòu)件等。要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計算需與結(jié)構(gòu)布置相一致。

2）結(jié)構(gòu)計算簡圖需與實用計算方法所依據(jù)的簡圖一致[2]，當(dāng)設(shè)計單層或多層框架結(jié)構(gòu)時，通常不做框架穩(wěn)定分析而只做框架柱的穩(wěn)定計算。采用這種方法計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據(jù)的簡圖不一致的情況還可舉出以下兩種，即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這兩種情況若按規(guī)范的系數(shù)計算，都會導(dǎo)致不安全的后果。所以所用的計算方法與前提假設(shè)和具體計算對象應(yīng)該相一致。

3）鋼結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設(shè)計與構(gòu)件的穩(wěn)定計算應(yīng)一致

保證鋼結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設(shè)計與構(gòu)件的穩(wěn)定計算相符合，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要高度注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節(jié)點應(yīng)盡量減少桿件偏心。但是，當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時，構(gòu)造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。然而在解決梁整體穩(wěn)定時上述要求就不夠了，支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時允許梁在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。

3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計方法

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。幾何缺陷和力學(xué)缺陷都是引起結(jié)構(gòu)整體不穩(wěn)定的因素。幾何缺陷和主要是初始的彎曲和初始偏心影響的。力學(xué)缺陷主要是殘余應(yīng)力影響的。穩(wěn)定性不能孤立的考慮單個構(gòu)件，還要考慮相鄰構(gòu)件對其影響。局部屈曲不一定導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)承載能力的喪失，但卻影響著整體穩(wěn)定的臨界力。

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的分析都是針對在外荷載作用下結(jié)構(gòu)存在變形的條件下進行的，此變形應(yīng)該與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)時出現(xiàn)的變形相對應(yīng)。結(jié)構(gòu)變形與荷載之間呈非線性關(guān)系，穩(wěn)定計算屬于非線性幾何問題，采用的是二階分析方法。結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件的長度、連接方式、截面的性狀尺寸、殘余應(yīng)力的分布以及外荷載作用等一系列的條件都將影響穩(wěn)定計算的結(jié)果。穩(wěn)定計算所確定的不論是屈曲荷載還是極限荷載，都可視為所計算的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。穩(wěn)定計算不能應(yīng)用應(yīng)力的疊加原理[3]，可以應(yīng)用疊加原理的構(gòu)件必須滿足一下兩個條件，意識不存在材料的非線性，二是不存在幾何非線性。而彈性穩(wěn)定計算不符合第二個條件，非彈性穩(wěn)定計算兩個條件都不符合。

壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算分為平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算和平面外穩(wěn)定性驗算。平面內(nèi)失穩(wěn)-壓彎構(gòu)件在彎矩和軸線壓力共同作用下，可能在彎矩作用的平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。其受力條件相當(dāng)于偏心壓桿。平面外失穩(wěn)-開口截面壓彎構(gòu)件的抗扭剛度和彎矩作用平面外的抗彎剛度通常都不大，當(dāng)側(cè)向沒有足夠支承以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時，構(gòu)件可能因彎扭屈曲而破壞。

4鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的幾點體會

1）目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計多借助鋼結(jié)構(gòu)計算機軟件進行結(jié)構(gòu)受力計算，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面內(nèi)強度及整體穩(wěn)定計算可依靠程序自動完成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面外強度及穩(wěn)定計算，需要設(shè)計者另做分析、計算和設(shè)計。此時可將整個結(jié)構(gòu)按標高分解成多個不同布置形式的結(jié)構(gòu)體系，在不同的水平荷載作用下，進行結(jié)構(gòu)體系的強度和穩(wěn)定計算。

2）受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定有兩種方式：一是以屈曲為承載能力的極限狀態(tài)，并通過對板件寬厚比的限制，使之不在構(gòu)件整體失效前屈曲；二是允許板件在構(gòu)件整體失效前屈曲，并利用其屈曲后強度，構(gòu)件的承載能力由局部屈曲后的有效截面確定。對于不考慮屈曲后強度的梁局部穩(wěn)定，可對梁設(shè)置橫向或縱向加勁肋，以解決梁的局部穩(wěn)定問題，加勁肋按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定設(shè)置；對于組合梁腹板考慮屈曲后強度的計算按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第4.4規(guī)定執(zhí)行。

3）軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定有兩種方式：一是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比；二是控制腹板計算高度與其厚度之比。對于圓管截面的受壓構(gòu)件，應(yīng)控制外徑與壁厚之比，加勁肋按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.4規(guī)定設(shè)置。

5 結(jié)語

在實際設(shè)計中，應(yīng)加強對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定以及平面外穩(wěn)定的設(shè)計，克服結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，以免在設(shè)計過程中發(fā)生不必要的失穩(wěn)損失。

參考文獻：

[1]夏志斌，潘有昌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論.高等教育出版社.1988.11-12

[2]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計指南.中國建筑工業(yè)出版社，1995

篇5

關(guān)鍵詞：重鋼廠房吊車設(shè)計 柱間支撐 柱設(shè)計 肩梁計算等

1、鋼結(jié)構(gòu)由于其獨特的性能被廣泛應(yīng)用于建筑場合，在我國有著廣闊的發(fā)展前景。鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。說目前一般將鋼結(jié)構(gòu)分為輕鋼、重鋼和設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)。重鋼：廠房行車起吊重量：>25噸；每平米用鋼量：>_50KG/M2如：造船廠、石化廠房設(shè)施、軋鋼煉鋼車間、電廠廠房、大跨度的體育場館等。

2、輕鋼：主要承重結(jié)構(gòu)為實腹門式剛架，具有輕型屋面和外墻，無吊車或吊車起重量不大于20噸，工作級別為中輕級的鋼結(jié)構(gòu)建筑。

3、設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)是指大型設(shè)備中的鋼結(jié)構(gòu)部分，以下結(jié)構(gòu)應(yīng)可劃入設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)范疇：架橋機的塔架鋼結(jié)構(gòu)、NN2機的起重大梁、起重機車身、大型設(shè)備支架等。

一、工程概況

浙江德興船舶工業(yè)有限公司小干島船舶修造基地項目位于舟山小干島南面。分段車間為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，共三跨，24米+30米+24米，中間跨檐口標高為23.7米，兩端跨檐口標高為15.9米。車間中間跨通常設(shè)置雙層吊車，上層為2臺100t電動雙梁橋式吊車，下層為2臺30t電動雙梁橋式吊車，兩個端分別設(shè)置2臺80t電動雙梁橋式吊車和2臺50t電動雙梁橋式吊車，均為A5工作制。

二、吊車梁設(shè)計：

吊車梁設(shè)計應(yīng)吊車廠家提供的吊車資料進行設(shè)計，具體步驟如下：

1、根據(jù)吊車資料，計算出吊車的最小輪壓，

最小輪壓=（吊車總重+吊車的吊重）/n-最大輪壓

其中n為吊車一側(cè)的輪子數(shù)。

2、吊車梁撓度的控制L/1000，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003附錄A.

3、吊車梁制動系統(tǒng)設(shè)置，由于本工程吊車噸位較大且柱距較大，應(yīng)設(shè)計吊車制動梁，制動梁計算可參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》8.9.2條設(shè)計。

三、主剛架設(shè)計

1、確定廠房的高度及牛腿標高確定：廠房高度一般根據(jù)吊車工藝要求確定，一般計算原則為：

廠房的最小凈高=吊車的最大吊高+吊車頂至吊車吊鉤的高度+吊車運行高度。

牛腿標高=吊車梁的軌頂標高-軌道高度-吊車梁高度。

2、排架柱設(shè)計

選擇柱截面尺寸，應(yīng)滿足下列要求：

1）房屋剛度要求：要按房屋的性質(zhì)、跨數(shù)、柱距、高度、工業(yè)廠房的吊車起重量大小及工作制等因素確定。

2）構(gòu)造上的要求：對于工業(yè)廠房應(yīng)滿足吊車跨度和吊車邊緣凈空尺寸的要求。

本工程吊車噸位非常大，廠房高度較高，根據(jù)工程經(jīng)驗，應(yīng)設(shè)計為階形格構(gòu)式柱較經(jīng)濟合理，所以本工程中上層吊車牛腿以下采用格構(gòu)式鋼柱，以上采用實腹式鋼柱。格構(gòu)式柱截面尺寸可根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表10-3選用，

中柱截面確定具體如下：

其中H為柱之全高，本工程約為28m.

查表α=

β=0.25~0.5

=2150mm~1580mm

取值h3=1700mm；

=425mm~850mm 本工程取b3=500mm；

邊柱同理：h3=1200mm；b3=450mm；

柱長細比應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003表5.3.8要求。

柱翼緣寬厚比、腹板的高厚比均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003第5.4.1及5.4.2條要求。

主鋼柱位移控制及主鋼鋼梁撓度控制均應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003附錄A的要求。

吊車荷載輸入計算模型時，應(yīng)采用吊車梁傳給牛腿最不利組合的荷載。

采用PKPM的重鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊進行內(nèi)力分析設(shè)計

主剛架的荷載計算模型如下：

計算模型

四、柱間支撐設(shè)計

重鋼廠房中，柱間支撐的設(shè)計非常重要，柱間支撐用以保證房屋的縱向穩(wěn)定和空間剛度，同時承受廠房的端部山墻的風(fēng)力、吊車的縱向剎車荷載、溫度應(yīng)力和地震作用，并將上述荷載傳至基礎(chǔ)。

1、柱間支撐的布置原則：

（1）a）應(yīng)滿足房屋的生產(chǎn)凈空要求；b）應(yīng)滿足房屋的剛度要求；c）柱間支撐應(yīng)與屋面支撐設(shè)置協(xié)調(diào)；d）每一個溫度區(qū)段的每一列柱，一般應(yīng)設(shè)置柱間支撐。

（2）下段柱的柱間支撐位置，決定縱向結(jié)構(gòu)溫度變形和附加溫度應(yīng)力的大小，因此應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部，當(dāng)溫度區(qū)段長度大于120m時，可在溫度區(qū)段中間三分之一范圍內(nèi)設(shè)置，兩道支撐的中心距離不宜大于60m。

（3）上段柱柱間支撐，除在下段柱間支撐的柱距間布置外，為了傳遞端部山墻風(fēng)力及地震作用和提供上部結(jié)構(gòu)的縱向剛度，應(yīng)在溫度區(qū)段兩端設(shè)置。

（4）階形柱的下段柱柱間支撐，一般在兩個柱肢內(nèi)設(shè)置雙片支撐。上段柱高度小于1m，柱間支撐一般為單片支撐。

2、柱間支撐長細比控制：

吊車梁以下的柱間支撐，壓桿長細比≤150，拉桿長細比≤300

吊車梁以上的柱間支撐，壓桿長細比≤200，拉桿長細比≤400

十字交叉支撐一般可按受拉桿件設(shè)計，十字交叉支撐傾角一般為。

3、柱間支撐縱向水平荷載，可按下述原則確定：

（1）縱向風(fēng)荷載：由房屋兩端山墻傳來的集中風(fēng)荷載W；

（2）吊車的縱向水平荷載標準值Td，Td=0.1

-在同一柱列吊車梁上由兩臺起重量最大的吊車所有剎車輪的最大。輪壓之和。

（3）作用在房屋縱向的其他水平力，如管道設(shè)備的水平推力、縱向溫度應(yīng)力，地震作用產(chǎn)生的水平力等，按實際情況進行設(shè)計。

五、屋面支撐

為保證承重結(jié)構(gòu)在安裝和使用過程中整體穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)的空間作用，減小屋架桿件在平面外的計算長度，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式、跨度、房屋高度、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度等設(shè)置支撐系統(tǒng)。屋面支撐系統(tǒng)包含橫向支撐、豎向支撐、縱向支撐和系桿等。

1、設(shè)計屋面支撐應(yīng)遵守以下原則：

（1）在設(shè)置有柱間支撐的水平面內(nèi)必須設(shè)置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。

（2）所有的橫向支撐、縱向支撐和豎向支撐均應(yīng)與屋架、托架等桿件或檁條組成幾何不變的桁架形式。

（3）在房屋每個溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。

（4）傳遞風(fēng)力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，能使外力由作用點盡快傳遞到結(jié)構(gòu)的支座。

（5）柱距越大，吊車工作量越繁重，支撐的剛度應(yīng)越大。

（6）在地震區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加支撐，并加強支撐節(jié)點的連接強度。

2、抗震區(qū)支撐布置，可參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表7-39設(shè)置。

3、桿件截面設(shè)計

1）支撐中的交叉支撐斜桿按拉桿設(shè)計，剛性系桿按壓桿設(shè)計。

2）壓桿、拉桿長細比控制滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003第5.38條和第5.3.9條的要求。

3）對下列情況的支撐桿件，除應(yīng)滿足長細比的要求外，尚應(yīng)根據(jù)內(nèi)力計算其強度、穩(wěn)定及連接。a、承受較大端墻風(fēng)力的屋面橫向支撐和剛性系桿。b、豎向支撐兼做檁條作用時。c、考慮房屋結(jié)構(gòu)的空間作用而用縱向支撐作為彈性支撐的連接桁架時。

六、重要節(jié)點設(shè)計

1、肩梁設(shè)計；

（1）肩梁構(gòu)造要求：

a、肩梁的腹板高度除應(yīng)根據(jù)計算確定外，尚應(yīng)具有一定的高度，以保證柱接頭的剛度10mm。

b、肩梁是由腹板、上蓋板、下蓋板和墊板所組成。為減小肩梁腹板厚度可在肩梁的腹板的兩側(cè)各側(cè)焊接端面支承板。肩梁蓋板的寬度不得小于吊車梁支座板的寬度，不宜小于300mm，板厚可根據(jù)吊車反力確定。

（2）肩梁計算：

a、肩梁的腹板可近似地按簡支梁計算，作用于肩梁上的力P1，P2。

，

N、MX-肩梁以上截面最不利組合的軸心力和彎矩。

h1-上段柱兩翼板中心間的距離；h2-肩梁腹板的計算跨度

b、肩梁腹板的抗彎強度和抗剪強度可參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》第條10.2.6設(shè)計。

c、當(dāng)肩梁下面的下段柱為實腹式柱時，可不必作強度計算。

d、上段柱翼緣板與肩梁腹板的連接強度，可取上段柱最大軸心力P1或P2計算焊縫。

2、柱腳設(shè)計：

鋼柱柱腳類型較多，一般由底板、靴板、隔板、加勁板、錨栓及其支承托座等組成。

a、柱腳底板的計算：

底板寬度B一般按構(gòu)造確定，底板的長度L應(yīng)按混凝土的最大受壓應(yīng)力不超過其軸心抗壓強度設(shè)計值fc乘以局部承壓時的提供系數(shù)βC.

式中N、M為柱底板最不利組合的軸心力和彎矩。

對于僅軸心受壓的格構(gòu)式柱分離式柱腳可以按公式計算。

底板的厚度t，可按公式，M為底板彎矩。

b、柱腳靴梁、靴板計算，柱腳加勁板計算、柱腳錨栓計算、柱腳的構(gòu)造要求可按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》10.2.8條公式進行設(shè)計。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009 -2001（2006年版）

[2]中華人民共和國國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011 -2001（2008年版）

[3]中華人民共和國國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》上冊（第三板）

篇6

ABSTRACT The main building structure design of coal mine of preparation plant is described in this paper.

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)選煤廠 主廠房 設(shè)計

KEYWORDSSteel structureCoal mine of preparation plantThe main building Design

中圖分類號：TU391 文獻標識碼： A

1、工程概況

本工程位于山西省大同市山陰縣，為某能源有限公司改擴建工程的主廠房，該選煤廠改擴建后設(shè)計生產(chǎn)能力后的設(shè)計生產(chǎn)能力2200萬噸／年。主廠房是煤炭行業(yè)選煤廠建筑的核心組成部分，其不但要滿足常規(guī)廠房建筑的房屋功能外，還必須滿足煤炭洗選工藝的使用要求，為大量的選煤設(shè)備提供可靠的支承，并保證結(jié)構(gòu)的安全可靠和使用舒適度要求。

本項目主廠房概況：長度84.5m，寬度38m，檐口高度36.4m；上部主要有六個樓層：首層：地面主要是各類設(shè)備基礎(chǔ)如：各種泵、桶等設(shè)備基礎(chǔ)；二層主要設(shè)備有：刮板機、離心機等；三層主要設(shè)備是脫介篩、破碎機和高頻篩、浮選機等；四層主要設(shè)備是磁選機、旋流器和一條刮板機；五層主要設(shè)備原煤分級篩、加壓過濾機、主洗淺槽等；六層主要設(shè)備：塊煤再洗稀介磁選機、兩條刮板機及一條皮帶機頭。主廠房內(nèi)帶一臺20t吊車，吊車跨度36.8m。主體結(jié)構(gòu)為鋼框架結(jié)構(gòu)，維護結(jié)構(gòu)采用壓型鋼板+玻璃絲棉現(xiàn)場復(fù)合板。

該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題在于：

（1）荷載類型多，選煤廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計除要考慮常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風(fēng)荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮設(shè)備荷載及振動設(shè)備荷載對結(jié)構(gòu)的影響及設(shè)備吊裝、檢修時的荷載等等。

（2）樓層高度大，建筑平面、立面均極不規(guī)則，荷載在平面上位置分布也極為不均勻。一般廠房層高5～7米，內(nèi)部有大的挑空空間，挑空高度在十幾米到二十二米之間，少數(shù)抗風(fēng)柱高達37m，中間無框架梁支撐。

2、設(shè)計荷載、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

該工程建筑抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類。按照該地區(qū)設(shè)防烈度7 度計算地震作用，抗震措施按照7 度考慮，鋼框架抗震等級為四級。設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第二組，特征周期0.55s。建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50 年，建筑場地類別為Ⅲ類。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級。

2.1、荷載類型及取值

在選煤廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除要考慮常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風(fēng)荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮常規(guī)設(shè)備荷載及振動設(shè)備荷載對結(jié)構(gòu)的影響及設(shè)備吊裝、檢修時的荷載等。

根據(jù)《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50583-2010）規(guī)定，選煤廠主廠房樓面可變荷載5.0KN/㎡，壓濾機附近及設(shè)備檢修荷載按10.0KN/㎡。提升孔周圍的梁，應(yīng)按本層最大起重量作用在梁上產(chǎn)生的彎矩、剪力影響線的最大值進行計算，但框架計算時可不計入。

主廠房內(nèi)的主要設(shè)備很多，且有些設(shè)備荷載很大，在重型設(shè)備區(qū)域內(nèi)樓面均布可變荷載在計算中需扣除；在設(shè)備等效均布荷載小于4kN/m2的小型設(shè)備區(qū)域，按樓面可變荷載計算。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1結(jié)構(gòu)布置原則

選煤廠主廠房結(jié)構(gòu)布置應(yīng)結(jié)合工藝設(shè)備，根據(jù)功能分區(qū)、環(huán)境條件、荷載分布、材料供應(yīng)和制作、施工條件等因素，擇優(yōu)選擇結(jié)構(gòu)體系和合理布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件及支撐等抗側(cè)力構(gòu)件，使廠房結(jié)構(gòu)剛度盡量分布均勻和結(jié)構(gòu)受力合理。由于工藝布置等條件限制，選煤廠主廠房的結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置均不規(guī)則，荷載在平面上位置也分布不均勻，在平面上很難讓質(zhì)量重心與結(jié)構(gòu)的剛度重心一致或接近，結(jié)構(gòu)豎向布置時也極不規(guī)則，有的位置設(shè)備布置集中，有的位置沒有設(shè)備，也就不需要布置結(jié)構(gòu)樓層，導(dǎo)致部分樓層以上只有局部位置有結(jié)構(gòu)樓層，其余部位平面開大洞。結(jié)構(gòu)布置上則需要盡可能使結(jié)構(gòu)受力簡單明確，荷載傳遞路徑簡捷。

2.2.2 振動設(shè)備附近的結(jié)構(gòu)布置

由于本工程中各個設(shè)備之間的恒載和振動荷載等相差很大，而且平面荷載分布也不均勻，為了降低平面荷載不均布置對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的影響，在結(jié)構(gòu)布置時盡量使兩個方向的框架梁貫通布置，減少樓板開洞，在設(shè)備洞口邊設(shè)置次梁，減小開洞對樓板水平剛度的影響，并降低設(shè)備工作所帶來的樓板振動，改善操作人員的工作環(huán)境。

選煤廠主廠房內(nèi)能夠引起較大振動的設(shè)備有低頻類(轉(zhuǎn)數(shù)2000rpm)，例如電動機、泵等。常用動力設(shè)備中影響樓面垂直振動的是中頻率機器，影響廠房水平振動的是低頻率機器。振動篩、離心脫水機等中頻率機器，工作時主要引起樓面的垂直振動，以垂直振動為主的設(shè)備應(yīng)盡量布置在梁的支座和柱子附近，增加次梁數(shù)量，減小其旁邊樓板板面積，提高樓板的整體剛度，減小樓層的振幅；壓濾機、重介旋流器等屬于低頻率機器，以水平振動為主，梁的跨中部位，并應(yīng)使擾力沿梁的軸線方向作用,以避免和廠房共振。振動篩下的結(jié)構(gòu)布置等時考慮使其擾力方向與承重結(jié)構(gòu)水平剛度較大的方向一致。當(dāng)大型設(shè)備跨越柱網(wǎng)軸線布置時，設(shè)備下的框架梁貫通。

2.2.4柱間支撐

主廠房框架柱間支撐的設(shè)置應(yīng)保證結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定，且具有足夠的水平抗側(cè)剛度，使水平荷載傳遞路徑短捷和傳力明確，并應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)體系的形式、剛性樓板、荷載分布和結(jié)構(gòu)計算分析統(tǒng)一考慮。根據(jù)主廠房工藝設(shè)備布置、荷載分布及結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，在邊跨的~軸之間，沿柱高全范圍設(shè)置柱間支撐，在廠房兩端的第一個柱間的吊車梁牛腿面至柱頂?shù)姆秶鷥?nèi)設(shè)置上柱柱間支撐。由于柱截面較大，柱間支撐截面采用雙肢截面。

2.2.5地基基礎(chǔ)及地基處理

本廠房所處場地為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地,土層承載力特征值為110kPa~180kPa。為了提高土層的承載力和消除土層的濕陷性，經(jīng)綜合考慮后，本工程地基處理采用采用孔內(nèi)深層強夯灰土擠密樁（DDC法施工）消除基底以下粉土的濕陷性并提高地基土承載力，樁長13.0m，樁徑400mm，成樁直徑550mm，等邊三角形布樁，樁間距800 mm，要求處理后地基承載力特征值不小于250kPa，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。

3、結(jié)構(gòu)分析計算

3.1 結(jié)構(gòu)計算模型

廠房主體結(jié)構(gòu)采用PKPM 鋼結(jié)構(gòu)模塊STS及SATWE程序的計算模型采用三維模型，考慮樓板開有大的洞口，在整體模型計算中設(shè)置開洞板和完全彈性板，除考慮樓板變形影響外，更加準確地模擬樓板實際受力狀況。模型考慮了重力二階效應(yīng)(P-A 效應(yīng))，柱子計算長度系數(shù)按有側(cè)移計算，層剛度比按彎剪剛度計算，抗震計算考慮偶然偏心和雙向地震作用。設(shè)備荷載以靜力荷載的形式按設(shè)備荷載加物料的荷載乘以動力系數(shù)后施加。鋼柱長細比限值、梁柱板件寬厚比、支撐的構(gòu)造措施均按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010的附錄H2中規(guī)定的要求設(shè)置。

3.2計算結(jié)果分析

經(jīng)計算分析，主廠房結(jié)構(gòu)的前兩個振型均為平動，其剪重比、剛度及長細比等各項指標均能滿足規(guī)范要求。

考慮到選煤廠主廠房荷載較大，不可預(yù)見荷載因素較多，且有許多振動篩的振動荷載，主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中將主要承重構(gòu)件的應(yīng)力比不應(yīng)太高。對于重型設(shè)備，尤其是振動設(shè)備周圍的梁應(yīng)力比還應(yīng)適當(dāng)降低。SATWE的主要計算結(jié)果見表2。

3.3梁、柱截面

由于主廠房結(jié)構(gòu)平面及豎向布置復(fù)雜，荷載分布不均勻，還有振動篩的振動荷載，因此通常構(gòu)件的截面變化較大。梁柱的截面形式主要采用熱軋H型鋼和焊接H型鋼，柱間支撐采用槽鋼。部分應(yīng)力比較大的鋼柱材質(zhì)為Q345B鋼，其余鋼梁、鋼柱材質(zhì)均為Q235B鋼。

3.4樓板

樓板采用非組合壓型鋼板樓面(用1.0mm厚壓型鋼板上澆鋼筋混凝土樓板體系)，壓型鋼板作為設(shè)備安裝平臺及樓板混凝土的底模。對于振動設(shè)備較集中的樓面，樓板跨度不大于2.0m，樓板厚度150mm，樓板上較大洞口周邊設(shè)邊梁。為了避免設(shè)備振動引起樓面裂縫，振動設(shè)備較多的樓面上部鋼筋雙向連續(xù)配筋。

3.5振動梁的設(shè)計和構(gòu)造要求

在選煤廠主廠房中，由于振動篩、離心機等常用大型振動設(shè)備的頻率在16Hz左右，因此只要將振動梁的自振頻率控制在16／0.7≈23 以上，便能滿足《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50583-2010）第6.3.16條規(guī)定的條件：“梁第一頻率密集區(qū)內(nèi)最低自振頻率計算值大于設(shè)備的擾力頻率”，即可認為不發(fā)生共振，這根振動梁也不需要進行動內(nèi)力計算，避免了在設(shè)備啟動和停車時出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)共振的情況。在設(shè)計確定直接振動梁的固有振動頻率時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況來確定計算簡圖，也就是梁的支座、梁的截面剛度、梁上的荷載等的確定。

由于本廠房在第2、3、5層布置的振動篩、離心機、破碎機等振動設(shè)備較多，鋼梁承受的振動荷載較大。為了盡量降低振動設(shè)備對整體結(jié)構(gòu)的影響，其中本工程中振動梁的設(shè)計，利用sap2000對部分直接支承振動設(shè)備的鋼梁進行了振型分析。計算梁的振型時，梁結(jié)構(gòu)自重、梁上恒載、設(shè)備及物料自重等根據(jù)實際情況按實際位置布置于鋼梁上，其他活荷載均不考慮，鋼梁兩端簡支梁考慮。計算設(shè)備振動的頻率(f)與振動梁自振頻率(fo)的比值，二者的共振區(qū)為0.75≤f/fo≤1．25，即振動梁的自振頻率與振動設(shè)備的頻率至少相差25%。由于振動梁承受著較大的動力荷載,存在疲勞的問題，因此在振動梁的制作上要求翼緣與腹板的焊縫為全熔透焊縫，質(zhì)量等級為一級。

3.6鋼結(jié)構(gòu)的防腐和防火

由于選煤廠中經(jīng)常使用水沖洗樓面，環(huán)境比較潮濕，且煤中含有硫磷等物質(zhì)，對于鋼結(jié)構(gòu)廠房的耐久性影響較大。因此主廠房鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采取有效防腐蝕措施，保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限。

根據(jù)《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50583-2010）及《建筑防火設(shè)計規(guī)范》GB 50016—2006有關(guān)規(guī)定，選煤廠主廠房的鋼結(jié)構(gòu)不需做防火涂料。

結(jié)論：

1、近年來，隨著國家對于提高能源的利用效率及節(jié)能減排的要求越來越高，越來越多的煤炭企業(yè)進一步加強了對煤炭的精加工力度。主廠房作為選煤廠的核心建筑物，由于工藝流程比較復(fù)雜，設(shè)備種類繁多，而且有許多設(shè)備工作時振動荷載比較大，因此廠房的結(jié)構(gòu)布置比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)所受豎向荷載不均勻，需要采取經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)布置形式來滿足工藝的需求和結(jié)構(gòu)的可靠性。

2、對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，不能僅依靠程序的計算結(jié)果，而是要根據(jù)計算的結(jié)果和建筑物的實際工況加以判斷，分析計算結(jié)果是否符合實際的工作狀況，來確保結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠。

參考文獻：

1.《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范》 GB50009-2012

2. 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010

3.《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50583-2010

4.《煤礦礦井建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB50592-2010

篇7

【關(guān)鍵詞】： 設(shè)計鋼框架節(jié)點連接方式構(gòu)造要求

中圖分類號：TU323文獻標識碼： A

1.概述

隨著新能源的開發(fā)，LNG液化天然氣作為新能源在國內(nèi)發(fā)展起來，作為LNG站場中主要的構(gòu)筑物，液化鋼框架占據(jù)著重要的地位。分析液化框架的荷載計算、設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題、采用鋼框架形式和鋼框架節(jié)點連接方式及構(gòu)造要求是進行液化框架設(shè)計的關(guān)鍵。

2.荷載計算

2.1 豎向恒荷

支撐設(shè)備梁根據(jù)設(shè)備運行時的總重量，均分到每個節(jié)點上，按集中力輸入；樓面荷載按照每平米鋼格柵板的重量進行核算。

2.2 豎向活荷載

樓面活荷載按照5.0/m2計算。

2.3 水平恒荷載

設(shè)備運行作用在支撐設(shè)備梁上的水平恒荷載，此應(yīng)力由工藝專業(yè)提供，若工藝專業(yè)不能提供，先按照《石油化工管架設(shè)計規(guī)范》第6.2水平推力僅考慮按式：Fgk=kjGkUj 計算。即設(shè)備重量x0.3x牽制系數(shù)，然后此力按集中恒荷載輸在梁上

2.4 水平活荷載（風(fēng)荷載）計算：

設(shè)備運行作用在支撐設(shè)備梁上的水平活荷載，是立式設(shè)備在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的水平力，此力按集中活荷載輸在梁上。

除作用在設(shè)備梁上的水平活荷載，整個鋼框架計算時，輸入基本風(fēng)壓，程序自動計算整個鋼框架的風(fēng)荷載。

3 設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題

3.1恒活荷載計算信息

由于鋼的彈性模量比混凝土大得多，對純鋼結(jié)構(gòu)可以按”一次性加載“計算恒載。

3.2周期折減系數(shù)

周期折減系數(shù)的目的是為了充分考慮填充墻剛度對計算周期的影響，本單體無填充墻，故取1。

3.3結(jié)構(gòu)的阻尼比

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第8.2.2條規(guī)定“鋼結(jié)構(gòu)抗震計算的阻尼比宜符合下列規(guī)定：（1）多遇地震下的計算，高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度大于200m時，宜取0.02。液化框架阻尼比取0.03。

3.4修改構(gòu)件計算長度系數(shù)

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）第5.3.3條，對于無支撐純框架，按“有側(cè)移”框架選擇框架柱的計算長度系數(shù)；對于有支撐框架，按“無側(cè)移”框架選擇框架柱的計算長度系數(shù)。

鋼柱的“有側(cè)移”或“無側(cè)移”選擇，也可近似按一下原則考慮：

（1）當(dāng)樓層最大柱間位移小于1/1000時，可以按無側(cè)移設(shè)計；

（2）當(dāng)樓層最大柱間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設(shè)計；

（3）當(dāng)樓層最大柱間位移大于1/300時，應(yīng)按有側(cè)移設(shè)計。

4.結(jié)束語

本文通過對液化鋼框架的荷載計算、設(shè)計過程應(yīng)注意的問題分析，對今后液化鋼框架的設(shè)計起到了指導(dǎo)作用,提高了工作效率。

參考文獻

[1]GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》；

[2]GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》；

[3]GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》；

[4] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》（下冊） 中國建筑工業(yè)出版社；

篇8

【關(guān)鍵詞】 鋼結(jié)構(gòu) 荷載 結(jié)構(gòu)體系 材料

1 引言

隨著環(huán)境保護標準日趨嚴格，以長袋低壓脈沖除塵器、分室反吹袋式除塵器和靜電除塵器為代表除塵裝置大型化并多以戶外型存在已成不爭事實。以箱形結(jié)構(gòu)為除塵空間除塵器殼體多為骨架式鋼結(jié)構(gòu)。除塵裝置殼體不僅要形成高效除塵功能還具有先進承載結(jié)構(gòu)與安全經(jīng)濟運行條件。隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)水平日益提高，支承骨架式除塵裝置鋼結(jié)構(gòu)支座得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)是影響骨架式除塵裝置安全和經(jīng)濟性能重要部件，目前關(guān)于骨架式除塵裝置特殊設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)并不成熟，本文對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、材料、節(jié)點選擇和設(shè)計計算方法進行總結(jié)并提出設(shè)計要點建議。

2 骨架式除塵裝置鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

骨架式鋼結(jié)構(gòu)多由柱、梁、板、支撐、圍護結(jié)構(gòu)和支座等組成，除塵工藝裝置荷載分布與體系科學(xué)分解，由梁與柱傳遞至設(shè)備基礎(chǔ)。支座由柱子及柱間支撐組成。箱體及支座組成牢固的空間結(jié)構(gòu)體系，承擔(dān)各種外力作用。骨架式鋼結(jié)構(gòu)要保證殼體鋼結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性，支持除塵工藝裝置完成氣體除塵與凈化功能，承擔(dān)除塵器支承、安裝和安全防護。

2。1 形式與結(jié)構(gòu)選擇

按箱體與支架連接方式分為帶活動支座結(jié)構(gòu)及箱體與支架連為一體結(jié)構(gòu)。鋼支座常用結(jié)構(gòu)有框架體系、柔性支座體系、框架支撐體系鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時首先應(yīng)根據(jù)鋼支座幾何高度、作用荷載的大小、運行操作空間選擇最合理結(jié)構(gòu)體系方案。骨架式除塵裝置自重大，在地震作用時會產(chǎn)生較大水平力，結(jié)構(gòu)體系包括兩個抗力系統(tǒng)，即抗重力系統(tǒng)和抗水平側(cè)力系統(tǒng)。

2.1.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)由梁與柱構(gòu)成。結(jié)構(gòu)特點是空間布置靈活、安裝方便，但抗側(cè)剛度較小，耗鋼量較大，經(jīng)濟性較差。適用于運輸空間無法設(shè)置支撐工程。

2.1.2 柔性支座

柔性結(jié)構(gòu)由支撐與柱構(gòu)成。骨架式除塵裝置沒有設(shè)置活動支座，將骨架式除塵裝置立柱支承連接在若干根豎直鋼支柱上，支柱間沒有連梁，每榀支座最多只有一根立柱斜撐限位，其它支柱可隨骨架式除塵裝置殼體熱膨脹移動。結(jié)構(gòu)相對簡單，耗鋼量最少，但受到斜撐角度限制。一般用于支座高度在 4-6m范圍工程。

2.1.3 框架支撐

框架支撐是指在框架結(jié)構(gòu)中布置豎向支撐的形式，以傳遞水平荷載和保持框架體系的剛度。支撐體系剛度大、構(gòu)造簡單、耗鋼量較小，適用于各種高度的支座，是目前最常用的結(jié)構(gòu)。

2.2 材料選擇

2.2.1 鋼材強度等級

鋼材強度等級根據(jù)截面不同控制而合理選擇。當(dāng)計算梁柱截面為強度控制時選用較高強度等級鋼材。梁柱截面為變形或穩(wěn)定控制時優(yōu)先選用較低強度等級鋼材。 當(dāng)梁柱截面為變形或穩(wěn)定控制時應(yīng)優(yōu)先選用較低強度等級鋼材。一般情況下骨架式除塵裝置鋼支座立柱選用Q345 鋼，其它構(gòu)件選用 Q235 鋼，結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟合理性較好，可節(jié)省鋼材 15%。

2.2.2 截面形式

構(gòu)件截面形式較多，受力性能差異較大，設(shè)計時可根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和受力情況合理選擇。常規(guī)骨架式除塵裝置鋼支座各構(gòu)件主要承受軸心力作用，對軸心受壓柱，從經(jīng)濟方面考慮采用雙軸對稱截面。根據(jù)制造省工原則優(yōu)先采用型鋼，若柱兩方向計算長度相等采用鋼管較易滿足等穩(wěn)定性要求，但鋼管柱在與其它相鄰構(gòu)件連接時，構(gòu)造往往較復(fù)雜且其價格亦相對較高。若柱兩方向的計算長度相差較大且荷載不太大時采用工字鋼。當(dāng)框架支撐體系中支撐按拉桿設(shè)計時，截面形式主要應(yīng)按強度條件考慮，避免過于柔細。若無其它條件限制在滿足強度條件同時，構(gòu)件截面應(yīng)配合剛度條件要求，盡量開展，選用寬肢薄壁材料。

2.3 節(jié)點連接設(shè)計

2.3.1 梁柱連接

目前在實際工程中梁與柱的連接有剛性連接和鉸接連接。剛性連接剛度大，能承受設(shè)計要求的彎矩，但構(gòu)造復(fù)雜、費用較高，一般只用于框架結(jié)構(gòu)。鉸接連接構(gòu)造簡單、傳力簡捷、施工方便，框架支撐結(jié)構(gòu)中可采取鉸接連接。

2.3.2 柱腳連接

柱腳分為剛性連接和鉸接連接兩種類型。剛性柱腳雖然剛度大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般較少采用。鉸接柱腳對柱基沉降的適應(yīng)性較強，而且施工方便、計算簡單、受力明確，經(jīng)計算分析，在框架支撐體系中應(yīng)用較為經(jīng)濟合理。

2.4 荷載計算

荷載計算依據(jù) GB50009-2001。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》；GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和GB50191-93《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行。

除塵器支架承擔(dān)著垂直荷載和水平荷載。重直荷載由上部箱體傳來，同時考慮支座自重；水平荷載由風(fēng)荷載或地震產(chǎn)生。在帶活動支座的支座結(jié)構(gòu)中還應(yīng)承擔(dān)由于溫度變化引起箱體伸縮產(chǎn)生水平摩擦力，摩擦力可由支座頂部橫梁來承擔(dān)。在箱體與支架連為一體結(jié)構(gòu)中不必考慮由于溫度變化引起箱體伸縮而產(chǎn)生力，支架柱頂部沒有活動支座，支架柱頂部可隨箱體一起做少量位移，對箱體沒有約束，不產(chǎn)生伸縮摩擦力。結(jié)構(gòu)要求支座支撐結(jié)構(gòu)布置合理使箱體中心點成為不動點，其余各點均能自由伸縮，同時使結(jié)構(gòu)成為穩(wěn)定體系。荷載類型及其取值是保證骨架式除塵裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計安全和經(jīng)濟重要參數(shù)。在鋼支座設(shè)計中必須掌握各種荷載特性和量值及可能出現(xiàn)荷載組合，以確定合適布置形式及經(jīng)濟截面選擇。

2.5 其它

2.5.1 焊縫質(zhì)量

焊縫質(zhì)量等級分一、二、三級，檢驗等級分 A、B、C 三級，評定等級分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個級別。檢驗等級就是檢驗方法，全焊透一、二級焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進行內(nèi)部缺陷的檢驗，一級焊縫探傷比例為 100%，二級焊縫為 20%。超聲波探傷檢驗等級參照建筑鋼結(jié)構(gòu)。當(dāng)檢驗等級確定后根據(jù)檢測出來結(jié)構(gòu)進行等級分類，評定等級，一、二級質(zhì)量等級焊縫對應(yīng)評定等級分別為Ⅱ、Ⅲ級。設(shè)計中不能將符號寫錯，否則將引起檢驗上的爭議。對于鋼材等強對接用剖口熔透焊縫應(yīng)不低于二級；對于角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)不低于三級。

2.5.2 涂裝

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼材表面除銹等級一般為Sa2.5 級。手工和動力工具除銹等級只有 St2、St3兩種。噴射有利于鋼材與涂料的粘接，還可消除部分殘余應(yīng)力優(yōu)先選用。防銹涂層由底漆、中間漆、面漆組成，涂料與除銹等級相匹配并指定涂膜厚度。

3 結(jié)束語

骨架式除塵裝置鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計只有充分考慮除塵器結(jié)構(gòu)特點，從設(shè)計方案、材料、節(jié)點選擇每一環(huán)節(jié)進行合理選型和科學(xué)計算才能使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計既經(jīng)濟合理，又安全可靠，在市場競爭中立于不敗之地。

參考文獻

[1] GB50017-2003.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[M]，中國計劃出版社

[2] 陳基發(fā)、沙志國編.《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計手冊》[M]， 中國建筑工業(yè)出版社

篇9

關(guān)鍵詞：建筑鋼； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； 穩(wěn)定； 探討

Abstract: the steel structure because of high strength, light weight, good antiseismic and material can be recycled, and many other advantages and is widely applied to the modern building engineering. Stable steel structure design of safety and service life of building an important role. In this paper, the steel structure instability forms, construction steel structure stability design are analyzed, and the stability of the steel structure design principle and the attention problems were discussed.

Keywords: building steel; Structure design; Stability; explore

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：

1 鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)形式

鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)形式存在多樣性外，還應(yīng)了解下列四個方面的特點：（1）穩(wěn)定問題要考慮構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的整體作用；（2）穩(wěn)定計算要按二階分析進行；（3）考慮初始缺陷的極值穩(wěn)定計算正在取代完善構(gòu)件的分岔點穩(wěn)定計算；（4）穩(wěn)定性不僅通過計算來保證，還需要從結(jié)構(gòu)方案布置和構(gòu)造設(shè)計來配合。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計、在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的傷亡事故時有發(fā)生、為了更好地保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中構(gòu)件不失穩(wěn)定，保證工程質(zhì)量及使用安全，有必要對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計進行詳細探討。

2.1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。鋼結(jié)構(gòu)強度小或失穩(wěn)都會造成結(jié)構(gòu)破壞，但是強度與穩(wěn)定的概念并不相同、鋼結(jié)構(gòu)的強度是一個應(yīng)力問題，指結(jié)構(gòu)或者單個構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載引起的最大應(yīng)力(或內(nèi)力)是否超過建筑材料的極限強度、鋼材以其屈服點作為極限強度、而穩(wěn)定是一個變形問題，構(gòu)件所受外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間是不穩(wěn)定的，關(guān)鍵是找出這一不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，避免變形急劇增長而發(fā)生失穩(wěn)破壞。

2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計要點。在符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則前提下，要保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還需滿足以下條件：

2.2.1鋼結(jié)構(gòu)布置必須從體系和各組成部分的穩(wěn)定性要求整體考慮，目前鋼結(jié)構(gòu)大多是按照平面體系進行設(shè)計，如桁架和框架、保證平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計算需與結(jié)構(gòu)布置相一致，如增加必要的支撐構(gòu)件等。

2.2.2實用計算方法所依據(jù)的簡圖與結(jié)構(gòu)計算簡圖保持一致中層或多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計框架穩(wěn)定分析通常是省略的，只進行框架柱的穩(wěn)定計算、由于框架各柱的桿件穩(wěn)定計算的常用力法、穩(wěn)定參數(shù)等是依據(jù)一定的簡化典型情況或假設(shè)者得出的，因此設(shè)計者要能保證所有的條件符合假設(shè)時才能應(yīng)用。

3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的原則

3.1鋼結(jié)構(gòu)布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求，目前鋼結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架。保證這些平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，如增加必要的支撐構(gòu)件等。要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計算需與結(jié)構(gòu)布置相一致。

3.2結(jié)構(gòu)計算簡圖需與實用計算方法所依據(jù)的簡圖一致當(dāng)設(shè)計單層或多層框架結(jié)構(gòu)時，通常不做框架穩(wěn)定分析而只做框架柱的穩(wěn)定計算。采用這種方法計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）對單層或多層框架給出的柱計算長度系數(shù)采用了5條基本假定，其中包括：“框架中的所有柱子是同時喪失穩(wěn)定的，即各柱同時達到其臨界荷載”，按照這條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)、桿件穩(wěn)定計算的常用方法，是依據(jù)一定的簡化假設(shè)或者典型情況得出的，設(shè)計者需確認所設(shè)計的結(jié)構(gòu)符合這些假設(shè)時才能正確應(yīng)用。

3.3鋼結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設(shè)計與構(gòu)件的穩(wěn)定計算應(yīng)一致保證鋼結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設(shè)計與構(gòu)件的穩(wěn)定計算相符合，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要高度注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度。對桁架節(jié)點應(yīng)盡量減少桿件偏心。但是，當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時，構(gòu)造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如：簡支粱就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。然而在解決粱整體穩(wěn)定時上述要求就不夠了，支座還需能夠阻止粱繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時允許粱在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和粱端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。

4建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

4.1鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)住宅有低層和多層之分、低層一般用于別墅，而多層用于公寓、根據(jù)抗震規(guī)范GB50011對12層以下和以上房屋的不同要求，建造鋼結(jié)構(gòu)住宅一般不宜超過12層。鋼結(jié)構(gòu)住宅抗震性能受結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性影響、因此，其平面布置應(yīng)力求規(guī)則、對稱、不規(guī)則布置在地震時容易遭到損壞。

4.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的經(jīng)驗。

4.2.1借助于計算機技術(shù)和相關(guān)軟件的發(fā)展，目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面內(nèi)強度及整體穩(wěn)定計算可由計算機輔助完成，而由設(shè)計者對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面外強度及穩(wěn)定計算，進行分析、計算和設(shè)計、為了提高效率和提供方便，在設(shè)計時可將整個結(jié)構(gòu)按標高進行分解，簡化成不同水平荷載作用下的多個布置形式的結(jié)構(gòu)體系來進行強度和穩(wěn)定的計算。

4.2.2受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定可以通過幾種方式實現(xiàn):①限制板件寬厚比，使之達到屈曲的極限承載能力，不在構(gòu)件整體失效前屈曲；②允許板件在構(gòu)件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強度達到構(gòu)件的承載能力；③對梁設(shè)置橫向或縱向加勁肋，以解決不考慮屈曲后強度的梁的局部穩(wěn)定問題。

4.2.3軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定也可通過兩種方式實現(xiàn)，分別是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比和控制腹板計算高度與其厚度之比，如果受壓構(gòu)件為圓管截面，則應(yīng)控制外徑與壁厚之比。

5鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的的幾點體會

5.1目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計多借助鋼結(jié)構(gòu)計算機軟件進行結(jié)構(gòu)受力計算，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面內(nèi)強度及整體穩(wěn)定計算可依靠程序自動完成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面外強度及穩(wěn)定計算，需要設(shè)計者另做分析、計算和設(shè)計。此時可將整個結(jié)構(gòu)按標高分解成多個不同布置形式的結(jié)構(gòu)體系，在不同的水平荷載作用下，進行結(jié)構(gòu)體系的強度和穩(wěn)定計算。

5.2受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定有兩種方式：一是以屈曲為承載能力的極限狀態(tài)，并通過對板件寬厚比的限制，使之不在構(gòu)件整體失效前屈曲；二是允許板件在構(gòu)件整體失效前屈曲，并利用其屈曲后強度，構(gòu)件的承載能力由局部屈曲后的有效截面確定。對于不考慮屈曲后強度的粱局部穩(wěn)定，可對粱設(shè)置橫向或縱向加勁肋，以解決粱的局部穩(wěn)定問題，加勁肋按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）規(guī)定設(shè)置；對于組合梁腹板考慮屈曲后強度的計算按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）第4.4規(guī)定執(zhí)行。

5.3軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定有兩種方式：一是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比；二是控制腹板計算高度與其厚度之比。對于圓管截面的受壓構(gòu)件，應(yīng)控制外徑與壁厚之比，加勁肋按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）第5.4規(guī)定設(shè)置。

6 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程當(dāng)中應(yīng)用的范圍十分廣泛，究其原因在于其擁有自重輕，高強度和工業(yè)化強度高的特點。自從國家將輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑通用體系的開發(fā)和應(yīng)用列入到國家重點技術(shù)創(chuàng)新項目以來，建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展取得了一定的成效。然而近年來由于地震等自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，鋼結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定而造成的事故也越來越多，對社會主義的經(jīng)濟建設(shè)造成了嚴重的危害，因此關(guān)于建筑鋼的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越受到人們的關(guān)注。

參考文獻：

[1]黃友江，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計分析[J].黑龍江科技信息，2009

篇10

鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)

2.項目研究背景：

所要編寫的結(jié)構(gòu)程序是混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件，即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等，連接而構(gòu)成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。

編寫算例使用建設(shè)部最新出臺的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》gb50010-xx,該規(guī)范與原混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gbj10-89相比，新增內(nèi)容約占15%，有重大修訂的內(nèi)容約占35%，保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50%，規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范實施以來的實踐經(jīng)驗，借鑒了國外先進標準技術(shù)。

3. 項目研究意義：

建筑中，結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān)，對發(fā)展新技術(shù)。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結(jié)構(gòu)計算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多，并且所涉及的規(guī)范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化，更加劇了房屋設(shè)計的復(fù)雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設(shè)計。這樣，結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。

一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決，結(jié)構(gòu)計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計工作了，因此原來在學(xué)校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn)，

4.文獻研究概況

在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有些內(nèi)容是一樣的，做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時關(guān)鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準(gbj68-84) 該標準是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵守的準則，這些規(guī)范均應(yīng)按本標準的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，可參照此標準規(guī)定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構(gòu)筑物)的整個結(jié)構(gòu)，以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ);適用于結(jié)構(gòu)的使用階段，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定，即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機變量，使設(shè)計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，屬于“概率設(shè)計法”，這是設(shè)計思想上的重要演進。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設(shè)計規(guī)范(或標準)中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法是迄今為止采用最廣泛的國家。

結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng) 常見的作用效應(yīng)有：

1.內(nèi)力。

軸向力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力;

剪力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力;

彎矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩;

扭矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。

2.應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。

5.變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。

6.應(yīng)變：如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。

極限狀態(tài) 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類：

1.承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)：

(1)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);

(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載; (3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系;

(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。

2.正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

(1)影響正常使用或外觀的變形;

(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);