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關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu);用鋼量;剛度;穩(wěn)定性;耐火保護層

中圖分類號TU2文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)042-0095-01

隨著我國城市化進程加快及鋼產(chǎn)量快速提高,鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計隊伍逐步擴大。特別是近年建筑行業(yè)的高速發(fā)展和原材料匱乏,長期在多層建筑領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的粘土磚逐漸退出歷史舞臺。但與此同時,鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)資源的合理利用及可持續(xù)發(fā)展問題日益突出。

當前,制約我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的主要因素是:鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因此,在滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范的前提下,對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行優(yōu)化設(shè)計,減少結(jié)構(gòu)用鋼量,降低工程造價有重要意義。

1鋼結(jié)構(gòu)概述

1.1鋼結(jié)構(gòu)的含義及特點

鋼結(jié)構(gòu)是由型鋼和鋼板等組成的結(jié)構(gòu),形式多樣:桁架、框架、網(wǎng)架、門剛等等;各構(gòu)件或部件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。

鋼結(jié)構(gòu)的特點:鋼材的組織結(jié)構(gòu)均勻,接近于各向同性勻質(zhì)體,因而鋼結(jié)構(gòu)的理論計算結(jié)果比較符合實際受力情況;鋼材強度和彈性模量也高,因此與同強度才來相比,體積輕便:鋼結(jié)構(gòu)塑性和韌性好、適宜于承受振動和沖擊荷載;鋼結(jié)構(gòu)便于機械化制造,精確度較高,安裝方便,是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu);施工較快,可盡快地發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益。鋼結(jié)構(gòu)的密封性較好,但耐銹蝕性和耐火性較差,需采取防腐防銹及防火措施。

1.2鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍

基于以上優(yōu)點,鋼結(jié)構(gòu)通常用于跨度大、高度大、荷載大、動力作用大的各種工程結(jié)構(gòu)中,如工業(yè)廠房的承重骨架和吊車梁、大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)、高層建筑的骨架、大跨度的橋梁、起重機結(jié)構(gòu)、塔架和桅桿結(jié)構(gòu)、石油化工設(shè)備的框架、工作平臺和海洋采油平臺、管道支架、水工閘門等;也常用于可裝拆搬遷的結(jié)構(gòu),如臨時性展覽館、建筑工地用房、混凝土模板等。輕型鋼結(jié)構(gòu)常用于小跨度輕屋面的各類房屋、自動化高架倉庫等。此外,容器結(jié)構(gòu)、爐體結(jié)構(gòu)和大直徑管道等也常用鋼材制成。

2影響鋼結(jié)構(gòu)用鋼量的主要因素

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,影響用鋼量的因素主要有以下三點:

1)剛度條件。一般來講,設(shè)計時要求變形越小則用鋼量越大。變形與構(gòu)件的長度密切相關(guān),即與工程結(jié)構(gòu)的高度、跨度、柱距等方面有關(guān)。如單層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房若控制跨度≤30m、檐口高度≤9m、柱距≤9m,則用鋼量一般是比較節(jié)省的。

2)整體穩(wěn)定條件。過去傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計往往采用拉壓桿體系解決穩(wěn)定性,現(xiàn)在設(shè)計中則較多采用拉桿體系支撐,現(xiàn)行的國家標準該問題規(guī)定不明,部分設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)件間在互相連接作用下約束效果考慮不夠,易造成了為增加穩(wěn)定性而加寬構(gòu)件翼緣,使得實際用鋼量比設(shè)計所需有所增加。筆者認為:設(shè)計時應(yīng)適當考慮構(gòu)件的相互約束(如設(shè)計剛架梁時考慮檁條對梁的約束),就可以把為解決整體穩(wěn)定而多用的鋼材節(jié)省下來。

3)局部穩(wěn)定條件。國標GBJl7-88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》用于輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是偏于安全的。國家標準CECSl02:98《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》及上海、北京等地制訂的有關(guān)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的技術(shù)規(guī)程在剛度和穩(wěn)定性條件等方面也未作出具體規(guī)定,設(shè)計時,我們應(yīng)綜合考慮其結(jié)構(gòu)安全性和用鋼量,來確定結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3基于輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體過程

3.1剛度設(shè)計

國標GBJl7-88《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對多層框架和有重級工作制吊車的廠房變形控制的要求作了較明確的規(guī)定。對普通單層結(jié)構(gòu),國標CECSl02:98《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》做出了具體的規(guī)定。

結(jié)構(gòu)變形主要涉及到適用性的問題,一般對結(jié)構(gòu)的安全性涉及并不太深。而單層輕鋼結(jié)構(gòu)屋面一般是不上人的。筆者認為,設(shè)計時對單層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的變形控制是可以適當放寬的。放寬變形對于那些主要由變形控制的建筑有非常重要的經(jīng)濟意義。根據(jù)上海市已建成投入使用的輕鋼結(jié)構(gòu)單層廠房、倉庫等實踐經(jīng)驗,對于檐口高度不超過9m的單層輕鋼廠房,設(shè)計時可以只考慮強度條件,而不必考慮剛度變形要求。這種做法與歐美等國標準的規(guī)定也是比較接近的。

3.2整體穩(wěn)定設(shè)計

3.2.1框架構(gòu)件設(shè)計

整體穩(wěn)定系數(shù)計算公式:

式中:――梁整體穩(wěn)定系數(shù);

――梁整體穩(wěn)定等效彎矩系數(shù);

――梁側(cè)向支撐點間對接弱軸的長細比;

――按受壓纖維確定的梁毛截面抗矩;

――梁毛截面面積;

――梁截面全高;

――梁受壓翼緣厚。

由上式(1)可知,構(gòu)件整體穩(wěn)定承載能力與成反比。由于與受壓翼緣的自由長度成正比,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。因為在輕鋼結(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,因此梁下翼緣及柱內(nèi)翼緣也都存在受壓的可能。對于這種情況,設(shè)計時通過設(shè)置隅撐來解決。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。

3.2.2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。因為連續(xù)梁模式比簡支梁模式的剛度大,穩(wěn)定性優(yōu)于簡支梁。在筆者查閱的歐美等國鋼結(jié)構(gòu)圖紙與技術(shù)中,他們計算穩(wěn)定的自由長度取值是連續(xù)梁跨中反彎點之間的長度。這比我國現(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。接照連續(xù)梁模式設(shè)計成的檁條,其檁條的拼接處一般都在跨度的五分之一處。

3.3局部穩(wěn)定設(shè)計

據(jù)彈性理論,四邊簡支板的臨界剪應(yīng)力為:

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CBJl7-88《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)計時若剪應(yīng)力未達屈服剪應(yīng)力,可不設(shè)加勁肋,這一點在輕鋼設(shè)計中可適時考慮

3.4焊縫設(shè)計

在設(shè)計規(guī)范中受力焊縫已有明確的規(guī)定。此處所講的焊縫指的是梁、柱腹板與翼緣板之間的焊縫。因為這些焊縫在輕鋼結(jié)構(gòu)的制作中占了絕大部分的焊接工作。梁柱腹板與翼緣之間的焊縫主要是傳遞翼緣與腹板之間的剪應(yīng)力。翼緣與腹板之間剪力很小,因此所需焊縫亦可很小。在美國鋼結(jié)構(gòu)施工圖中,這些焊縫的處理廣泛地采用了單面焊縫,這使得焊接工作量大大地減少了。用自動焊機的生產(chǎn)能力提高了一倍左右。國內(nèi)未能采用單面焊縫原因大致有:①目前國內(nèi)大多數(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家還沒有解決單面焊縫的非對稱變形;②長期以來設(shè)計人員已形成習(xí)慣。筆者認為,若解決非對稱變形問題,對梁翼緣與腹板之間的焊縫可以使用單面焊。至于那些受力大的重要部位仍須雙面焊,如吊車梁、牛腿等。

4鋼結(jié)構(gòu)耐火保護層設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件存在耐火性能差會導(dǎo)致嚴重的安全隱患,這使得完善和充實鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中的防火設(shè)計顯得愈來愈迫切。

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明,經(jīng)過保護后構(gòu)件的升溫規(guī)律除時間滯后外,其溫度場分布規(guī)律與未保護時相同。因此,耐火保護層的厚度計算可采用如下假設(shè):在要求的耐火極限時間內(nèi),使被保護的構(gòu)件吸收的熱量及鋼表皮所達到的溫度與未保護時構(gòu)件的耐火極限內(nèi)構(gòu)件中吸收的熱量及鋼表皮所達到的臨界溫度相等。對于鋼構(gòu)件的防火保護層厚度可根據(jù)國家標準《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98的附錄7“鋼構(gòu)件防火保護層厚度計算”。

受保護的鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能受其保護方式、保護材料類型及其厚度、施工質(zhì)量等影響。不同的鋼結(jié)構(gòu)保護材料具有不同的特性和用性,選用時應(yīng)根據(jù)保護結(jié)構(gòu)的形式、環(huán)境條件、建筑內(nèi)主動消防設(shè)施情況、當?shù)叵拦芾硭降染唧w情況,通過經(jīng)濟分析綜合確定。要保護這些保護方法在火災(zāi)時發(fā)揮預(yù)定功能,還應(yīng)加強施工中產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量和日常維護管理的控制。采用水泥砂漿保護時,由于其附著力差且容易開裂剝落,在施工時建議采用鋼結(jié)構(gòu)外加焊鋼絲網(wǎng),再在鋼絲網(wǎng)上進行抹水泥砂漿或高壓噴槍噴射水泥砂漿成型。

參考文獻

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篇2

【關(guān)鍵詞】 穩(wěn)定；剛度；整體思維

1.教學(xué)現(xiàn)狀

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》是房屋建筑工程領(lǐng)域的一門主要的專業(yè)課程，其任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)獲得必須具備的關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)材料、設(shè)什、施工等方面的基本概念、基本理論，并通過一定的實踐課程配合，使同學(xué)掌握一定的解決鋼結(jié)構(gòu)工程實際問題的能力，為今后從事鋼結(jié)構(gòu)施工、側(cè)造和一般鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工和監(jiān)理等生產(chǎn)實踐工作打下堅實的基礎(chǔ)。包含了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》、《鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》三部分。隨著鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點的逐漸凸顯，使得我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計成為熱點學(xué)科和結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展趨勢，所以學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、促進鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展成為土木工程專業(yè)畢業(yè)生的責(zé)任和使命。但從目前高校土木教學(xué)和學(xué)生反饋看，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》屬于很難掌握的一門學(xué)科，很多學(xué)生由于教材中抽象的理論、繁冗的推導(dǎo)公式、艱難的計算而對課程失去興趣導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果很差，且不愿意從事相關(guān)工作?；诖耍疚钠饰銎湓虿⒄页鰧Σ?，以期加強學(xué)生對課程的認識。

2.存在問題的分析和解決辦法

若想學(xué)好《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》，必須做到以下幾點：

2.1 打好力學(xué)基礎(chǔ)，建立合理知識體系

學(xué)習(xí)《鋼結(jié)構(gòu)原理》的時候，應(yīng)抓住材料—連接—構(gòu)件強度、剛度—構(gòu)件穩(wěn)定（整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定）這條主線?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》的先修課程有《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，鋼結(jié)構(gòu)強度、剛度計算和鋼結(jié)構(gòu)連接等章節(jié)中用到的知識并不復(fù)雜，但是穩(wěn)定問題則需要較好的力學(xué)功底，而穩(wěn)定問題的基礎(chǔ)知識出現(xiàn)在《材料力學(xué)》和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教材的后半部分，部分學(xué)校由于課時有限講的不深入甚至不講就進入了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定部分學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生肯定會感覺有跳躍性、聽不懂就成為必然。所以建議學(xué)生在學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定部分之前先學(xué)習(xí)鞏固力學(xué)有關(guān)穩(wěn)定部分的基本知識。

2.2 建立整體思維，熟悉設(shè)計流程

在原理部分掌握了各種受力構(gòu)件之后，就進入了整體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，有鋼屋架、鋼網(wǎng)架、門式剛架、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋等，不同高校會依據(jù)課時安排有所取舍。這部分的特點是把構(gòu)件組合成結(jié)構(gòu)整體，需要整體考慮。同時鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計也具有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般特點，即按照荷載統(tǒng)計（包括恒載，活載，風(fēng)荷載，地震力等）—內(nèi)力組合分析—截面設(shè)計的思路進行，這也是軟件所遵循的程序。

2.3 加強課程設(shè)計的學(xué)習(xí)

課程設(shè)計是專業(yè)培養(yǎng)方案中的重要一環(huán)，此環(huán)節(jié)若能有所加強，將能達到事半功倍的效果。鋼結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計有多種形式，如門式剛架、多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計、網(wǎng)架的設(shè)計、鋼屋架的設(shè)計等，不同高校會依據(jù)教學(xué)的情況進行相應(yīng)安排。從設(shè)計方式上，學(xué)生可手工作圖，也可計算機輔助設(shè)計，但從社會需求來看，建議讓學(xué)生手算，然后電算校核。例如做鋼屋架的設(shè)計，可以讓學(xué)生手算內(nèi)力及選取截面并進行校核并進行焊縫的連接計算，同時用PKPM軟件中STS進行電算設(shè)計、出圖，相互比較后才會有收獲。

2.4 增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加實地參觀機會，教學(xué)實踐相統(tǒng)一

“興趣是最好的老師”，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)中教師要努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的使命感和緊迫感。

在鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在的主要問題是抽象感，所授內(nèi)容完全存在于在想象之外，這給鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)帶來極大不便，同時也降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以建議有條件的學(xué)校聯(lián)系鋼結(jié)構(gòu)實習(xí)基地供學(xué)生參觀學(xué)習(xí)，去鋼結(jié)構(gòu)廠參觀鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)流程，就近參觀一些代表性的鋼結(jié)構(gòu)工程，以促進鋼結(jié)構(gòu)知識的理解學(xué)習(xí)。沒有條件的就多找些鋼結(jié)構(gòu)模型或圖片以給予學(xué)生直觀的理解。

3．教學(xué)建議

3.1 鋼結(jié)構(gòu)宜保證足夠?qū)W時，尤其是原理部分。鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容量并不少于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但是國內(nèi)高校對于鋼筋混凝土的課時量一般是比較充足的，但對鋼結(jié)構(gòu)的課時量則偏少。有了一定的充足教學(xué)課時，才能保證鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系的完善和學(xué)生知識的搭建。

3.2 應(yīng)適當增加穩(wěn)定基礎(chǔ)知識的補充和鞏固。

3.3 適當把理論教學(xué)與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范相結(jié)合，讓學(xué)生知識更全面。

3.4 可以在土木工程類本科畢業(yè)設(shè)計中增加鋼結(jié)構(gòu)選題，設(shè)計從建筑圖到施工圖，從手算到電算，讓學(xué)生建立完整的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計體系。

參考文獻

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［4］ 夏志斌.鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計［M］.北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2004

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關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計，節(jié)能

一、前言

隨著我國鋼產(chǎn)量的快速增長，經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對綠色環(huán)保型建筑的不斷要求，鋼材應(yīng)用于建筑主體結(jié)構(gòu)是歷史所趨，用鋼政策由限制用鋼到合理用鋼再到積極用鋼，我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化進程正在加速發(fā)展，發(fā)展以標準化、系列化、通用化， 以專業(yè)化、社會化生產(chǎn)和商品化供應(yīng)為基本方向的現(xiàn)代化體制。有不少項目都是結(jié)構(gòu)建筑方案新穎，結(jié)構(gòu)受力合理，節(jié)省鋼材，符合我國國情的好作品。但也應(yīng)該指出，當前一些重大項目都由國外設(shè)計，其中不少項目結(jié)構(gòu)方案不夠合理，用鋼量太大，造價驚人，不符合中國國情。面對當前大批工程上馬，我們的設(shè)計體制、設(shè)計理念、設(shè)計水平、設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計人員素質(zhì)還遠遠不能適應(yīng)，還有許多亟待解決的問題。

二、鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計問題

1．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑表現(xiàn)

建筑形象的構(gòu)思是一個概念形象的創(chuàng)作過程，是建筑創(chuàng)作的難點之一，也是建筑設(shè)計中備受關(guān)注的核心問題之一。其核心是要以精致的節(jié)點和精細的加工來體現(xiàn)高超的建筑技藝， 以更高的工藝水平來設(shè)計和“制造”建筑。

2．鋼結(jié)構(gòu)建筑的細部設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的復(fù)雜化與精致度要求越高，對細部設(shè)計的要求也越高。因為細部設(shè)計決定一個地方最終是否得到確認及其優(yōu)良的質(zhì)量。在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑中，各種金屬結(jié)構(gòu)桿件，連接金屬桿件的節(jié)點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，值得提倡。

3．鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)是不耐火的結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)烈焰下，構(gòu)件溫度迅速升高，而鋼材的屈服強度和彈性模量卻急劇下降，結(jié)構(gòu)變形迅速增大，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。美國“9•1 1事件” 中世貿(mào)大廈的倒塌就形象地說明了這個問題。為此，需要對鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、支撐等承重構(gòu)件和組合樓蓋體系的壓型鋼板作防火處理，常見的鋼結(jié)構(gòu)有防火板包裹，防火噴涂，復(fù)合防火等。目前應(yīng)用最多、是工業(yè)最方便的是噴涂防火涂料。

4．鋼結(jié)構(gòu)建筑的防腐設(shè)計

鋼材如果長時間暴露在室外受到風(fēng)雨等自然力的侵蝕，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響。因此防腐問題也是需要解決的常見問題， 目前的做法主要是采用新型防腐和構(gòu)造材料。但是目前的防腐技術(shù)最多能保證2O年左右，對于常規(guī)設(shè)計基準期為5O年的建筑而言，后期第二次防腐處理是相當困難的，尤其是一些前期隱蔽工程。所以鋼結(jié)構(gòu)防腐需要一次徹底的技術(shù)革新。

5．鋼結(jié)構(gòu)建筑的保溫設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑的“熱橋”和“冷橋”問題相對突出，而目前對此解決辦法有兩種較為有效：①研制、優(yōu)化保溫材料的構(gòu)造，提高建筑熱環(huán)境性能。可運用高效節(jié)能玻璃，硅氣凝膠，新型節(jié)能墻體材料，達到節(jié)能的目的。②防止保溫材料凝結(jié)水外保溫和中間保溫作法，可防止保溫材料由于蒸汽的滲透積累而受潮。

6．鋼結(jié)構(gòu)建筑的隔聲設(shè)計

噪聲與建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學(xué)重要的組成部分?？梢栽谕鈮κ褂酶袈曅阅茌^好的材料或結(jié)構(gòu)，如磚、混凝土、紙面石膏板墻等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲通道等。

三、鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

1．鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計

穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個突出問題， 在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 都會遇到穩(wěn)定問題。鋼結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定問題也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中亟待解決的主要問題， 一旦出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故，不但對經(jīng)濟造成嚴重的損失， 甚至?xí)斐扇藛T的傷亡， 這方面的教訓(xùn)也很多。所以我們在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 一定要把好這一關(guān)。目前， 鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的失穩(wěn)事故大多是由于設(shè)計者的經(jīng)驗不足，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定性能不夠清楚， 對如何保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定缺少明確的認識， 造成結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)不應(yīng)有的薄弱部位。因此， 在設(shè)計中應(yīng)該明確鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一些基本概念， 才能更好地處理鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題。

2．圍護結(jié)構(gòu)中檁條的設(shè)計

檁條通常是風(fēng)荷載工況起控制作用，設(shè)計時常忽略驗算風(fēng)吸力作用下的穩(wěn)定，導(dǎo)致大風(fēng)時很容易失穩(wěn)破壞。為了保證風(fēng)吸力作用下的整體穩(wěn)定，通常在檁條之間設(shè)置拉條。計算中已考慮拉條的作用而施工圖中忽略了布置拉條或拉條布置不當都將導(dǎo)致檁條失穩(wěn)破壞。正確的拉條布置位置是根據(jù)計算結(jié)果在檁條上下翼緣附近，在上下穩(wěn)定均需要拉條約束時，在實際工程設(shè)計中有些設(shè)計者對屋面或墻架最上端檁條的側(cè)向支撐， 如拉條、斜拉條、撐桿能正確設(shè)置， 但對中間墻面或屋面， 如門窗洞口、屋面風(fēng)機開孔處、屋面天窗(采光窗)等處， 經(jīng)常只設(shè)拉條， 而漏設(shè)斜拉條和撐桿等， 根本無法將拉條上的拉力傳至承重結(jié)構(gòu)上。其根本原因是對拉條、斜拉條、撐桿的傳力作用及途徑不清楚， 同時也是對規(guī)范條文只知其然， 不知其所以然， 從而給圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來安全隱患。

3．隅撐的設(shè)計

設(shè)置隅撐是保證梁柱構(gòu)件整體穩(wěn)定的主要措施，隅撐間距是梁柱計算時確定的，大小規(guī)格也需通過計算確定。若因特殊原因不能設(shè)置隅撐， 應(yīng)采取可靠措施保證梁柱翼緣不會因失穩(wěn)而屈曲，否則存在安全隱患。所以在輕鋼結(jié)構(gòu)和多高層框架結(jié)構(gòu)的一些關(guān)鍵部位均要設(shè)計隅撐。

4．柱腳的錨栓設(shè)計

規(guī)范規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓按承受拉力計算，水平力由柱腳底板與混凝土的摩擦或設(shè)置底板抗剪鍵來承受，錨栓不得承受水平力。目前設(shè)計師一般按設(shè)計軟件的信息設(shè)計抗剪件，基本能保證規(guī)范要求，但是對于抗剪件的設(shè)計和計算卻缺乏相應(yīng)的規(guī)定。另外，對有些承受拉力柱腳的錨栓設(shè)計目前也沒有相應(yīng)的設(shè)計規(guī)定。

四、鋼結(jié)構(gòu)的圖紙設(shè)計質(zhì)量

1．設(shè)計項目層層轉(zhuǎn)包造成設(shè)計質(zhì)量下降當前各大設(shè)計院任務(wù)重，而且在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的儲備不足，而鋼結(jié)構(gòu)部分卻是費工費力收費低，不愿意承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)，往往委托專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)公司設(shè)計，而大部分鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)公司沒有設(shè)計資質(zhì)，存在買圖簽的現(xiàn)象。另外，設(shè)計人員水平參差不齊，經(jīng)專家審查后發(fā)現(xiàn)，設(shè)計方案、計算模型、抗震設(shè)計理念都存在很多問題。

2．施工圖深度不夠

設(shè)計院將自己的設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)嫁給加工企業(yè)，造成質(zhì)量下降。不少設(shè)計單位鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平比較低，對關(guān)鍵技術(shù)不進行研究，對所設(shè)計的成果心中沒底，只給出“構(gòu)件布置圖”就算完成了任務(wù)，而有些布置圖只是一個簡單的單線條圖，對關(guān)鍵的“節(jié)點設(shè)計”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點”。而“全焊接節(jié)點”在高烈度地震區(qū)使用是有安全隱患的。雖然，國家規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)圖紙分兩階段設(shè)計，施工圖在設(shè)計院，加工詳圖在加工廠，但是由于施工圖的深度不夠，往往導(dǎo)致加工圖紙拆圖困難且達不到原設(shè)計的要求。

3．設(shè)計與施工不能很好銜接

一些設(shè)計人員出于經(jīng)濟利益，整天埋在辦公室的圖紙堆里，理論脫離實際，不深入現(xiàn)場，不了解施工，不清楚自己的設(shè)計方案能否施工。嚴重者會給施工帶來極大困難，總的造價大量增加。往往導(dǎo)致工程邊施工邊變更，最后變更圖紙比原設(shè)計圖紙都多。

五、結(jié)語

當前，我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的形勢很好， 目前應(yīng)大力加強和提高各級設(shè)計人員的設(shè)計水平，做到理論與實踐相結(jié)合。應(yīng)充分發(fā)揮各高等院校、學(xué)術(shù)團體等作用，舉辦鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)講座、規(guī)范設(shè)計等，加以促進我國鋼結(jié)構(gòu)的蓬勃發(fā)展。通過幾年的工程實踐，筆者有以下幾點建議：

(1)認真學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范，不僅要熟悉規(guī)范的條文，還要切實理解條文原理及其應(yīng)用條件：

篇4

關(guān)鍵詞：蒙古包；荷載；類門架；節(jié)點設(shè)計；支撐系統(tǒng)；空間體系

中圖分類號： TU973+.257 文獻標識碼： A

1. 工程概況

2009年，我院承擔了某石灰石公司年產(chǎn)50萬噸石灰石生產(chǎn)線的設(shè)計任務(wù)。這個項目主要是石灰石的破碎、輸送及儲存。石灰石經(jīng)過一次破碎后，通過皮帶機輸送至直徑50米、高20米的蒙古包儲存庫中，通過帳篷庫下的地溝輸送至二次破碎、篩分車間、二次破碎完成后，再經(jīng)皮帶輸送至鋼倉進行不同粒徑分類儲存。蒙古包頂部有皮帶下料裝置，下部是2.5米高的混凝土擋料墻。

2. 荷載分析

2.1 荷載取值

恒載：0.50KN/m2 ；

活載：0.50KN/m2 ；考慮活載的不利布置。

雪載：0.30KN/m2 ；活載取值為雪載標準值和活荷載的較大值；

風(fēng)載：基本風(fēng)壓0.45KN/m2 ，地面粗糙度為B類。

地震作用：抗震設(shè)防烈度6度（0.05g），設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0.40S.

施工階段與使用階段的溫差：±30ºC溫度作用。

2.2 參數(shù)分析與取值

2.2.1 風(fēng)荷載體型系數(shù)

體型系數(shù)0.4（迎風(fēng)面），-0.5（背風(fēng)面）。

2.2.2 高度系數(shù)取值：1.25

2.2.3 荷載組合，門市剛架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算主要考慮9種荷載組合：

1） 、荷載基本組合

a.1.0恒載+1.4x0.7活載;

b.1.2恒載+1.4活載;

c.1.2恒載+1.載.

d.1.2恒載+1.4活載+0.6x1.載;

e.1.2恒載+0.5x1.4活載+1.3地震荷載。

2)、 荷載標準組合：

a.恒載+活載

b.恒載+風(fēng)載;

c.恒載+風(fēng)載+0.7活載。

d.恒載+活載+地震荷載

3.空間建模

在設(shè)計前期階段深入調(diào)查研究、充分掌握第一性資料的基礎(chǔ)上，對帳篷庫的設(shè)計方案進行了反復(fù)比較，究竟采用什么樣的模型呢？通過同事間不斷討論、反復(fù)論證，最終選擇了類似拱的門式剛架與支撐構(gòu)成的空間體系。這個帳篷庫由12個類似拱的門架通過支撐組成。

4.結(jié)構(gòu)分析

4.1 計算軟件

結(jié)構(gòu)分析采用同濟大學(xué)3D3S 10.1空間任意結(jié)構(gòu)模塊。按照上述荷載及工況組合，對結(jié)構(gòu)進行整體分析。

4.2 結(jié)構(gòu)桿件參數(shù)

1）結(jié)構(gòu)桿件計算長度

根據(jù)GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，橫梁平面內(nèi)計算長度系數(shù)取1.0，平面外計算長度取3m；柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)取0.7,平面外計算長度均取2.6m。

2）桿件長細比：受壓構(gòu)件的長細比不宜大于130（235/fy）1/2.且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長細比不宜大于180.

3） 應(yīng)力比控制：桿件應(yīng)力比控制在0.85，最后結(jié)果取全剛接節(jié)點結(jié)果的包絡(luò)。

4） 撓度控制：梁的撓度不大于L/240(L為桿件長度)，結(jié)構(gòu)最大跨度為26.5米；柱頂位移不大于柱高的1/240。

5）腹板高厚比不大于250（235/fy）1/2；

翼緣高厚比不大于15（235/fy）1/2；翼緣厚度比腹板厚度至少大2mm。

5．強度、穩(wěn)定性分析

由強度、穩(wěn)定性分析結(jié)果可以看出：該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及極限承載能力均滿足要求。

6. 節(jié)點及支座設(shè)計

由3D3S軟件進行結(jié)構(gòu)計算后，得出基礎(chǔ)計算文件，根據(jù)文件的支座反力，計算出基礎(chǔ)大小。由于帳篷庫下面是2.5米高的圓形混凝土擋料墻，門式剛架的柱腳正好固定于此。因為柱腳作用著較大的水平推力，宜將柱腳設(shè)計成剛接，其目的就是為了增加廠房的整體剛度，使位移不超過允許值。

7.支撐系統(tǒng)

在類門架的鋼結(jié)構(gòu)房屋中，支撐系統(tǒng)是至關(guān)重要的。它之間關(guān)系到整個體系的安全。斜柱的支撐系統(tǒng)主要包括橫向支撐、縱向支撐、系桿。支撐系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)組成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，保證了結(jié)構(gòu)的空間工作，提高整體剛度，承擔和傳遞水平風(fēng)荷載、地震作用等，將水平荷載傳給基礎(chǔ)。并為鋼架柱在平面外提供了可靠的支撐。

支撐與構(gòu)件的夾角在30º~60º之間，最好接近45º.柱間支撐的形式多種多樣，多為交叉形的支撐?？捎筛鞣N型鋼制成，例如圓鋼、角鋼、H型鋼、工字型鋼及圓鋼管等等。為了便于施工，本圖選用圓鋼管，因為圓鋼管支撐無論從受力性能、抗腐蝕能力、連接是否方便等方面都明顯的優(yōu)于其它型鋼支撐。而且從價格上來說，焊接鋼管價格低廉，與普通角鋼價格相差無幾，在同等重量的前提下，圓鋼管比角鋼組成的支撐要優(yōu)越的多。

8.施工中應(yīng)該注意的問題

不論是鉸接柱腳還是剛接柱腳，剛架在水平荷載和豎向荷載作用下在柱腳都產(chǎn)生水力，柱腳采用錨栓與基礎(chǔ)連接在一起。根據(jù)GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：”柱腳錨栓不宜用以承受柱腳底部的水力，此水力由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力（摩擦系數(shù)可取0.4）或設(shè)置抗剪鍵承受”。

剛架柱腳底板水平度差，錨栓不易鉛直。必須在剛架和支撐等配件安裝就位，通過下部調(diào)整螺母調(diào)平，并經(jīng)檢測和校正尺寸確認無誤后，對柱腳底板和基礎(chǔ)頂面之間的空隙采用二次灌漿料填實。二次灌漿料通常采用比基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)的強度等級提高一級的無收縮細石混凝土或者灌漿料。二次灌漿的預(yù)留空間，對剛性柱腳一般為50~100mm。

9.結(jié) 語

由上述分析可得，對于鋼結(jié)構(gòu)帳篷庫，設(shè)計中應(yīng)注意以下問題：

1)、確定計算模型非常重要，它是整個結(jié)構(gòu)計算的關(guān)鍵。類似拱的門式剛架空間體系，不僅為帳篷庫的設(shè)計提供了一種新的設(shè)計思路，而且施工簡單方便，施工周期大大縮短。

2）、對于空間體系來說，支撐系統(tǒng)非常重要。它關(guān)系到整個體系的安全。

3）、對于庫頂有上部結(jié)構(gòu)的帳篷庫：上部結(jié)構(gòu)力求結(jié)構(gòu)簡單、受力明確。傳遞荷載時，能夠直接作用于下部主體受力結(jié)構(gòu)，做到傳力明確。

4）、梁柱連接節(jié)點、柱與基礎(chǔ)的連接設(shè)計要與計算模型相符，同時滿足構(gòu)造上的要求。

參考文獻：

［1］沈世釗.大跨空間結(jié)構(gòu)理論研究和工程實踐. 中國工程科學(xué),2001,3(3);34-41.

［2］《特種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工》.張榮山 著.中國建筑工業(yè)出版社,2004.

［3］中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS 102：2002）.

［4］國家標準.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001,2006年版）

篇5

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract: combining with a production workshop chongqing steel plant design simple introduction to this kind of plant the structural design features, from the main load, the main structure layout analyzed the heavy steel structure plant structure design, puts forward the heavy steel structure plant structure design problems should be paid attention to.

Keywords: steel structure; Workshop; Structure design

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

引言

在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的性能被廣泛采用，為滿足生產(chǎn)需要，跨度大、高度大以及大噸位行車重型鋼結(jié)構(gòu)廠房不斷涌現(xiàn)。隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房在工業(yè)建筑中的比重越來越大，主要領(lǐng)域用于冶金、機械、船舶等工業(yè)建筑。本文結(jié)合浙江寧波地區(qū)某生產(chǎn)車間的結(jié)構(gòu)設(shè)計，重點介紹重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些注意事項和要點，供類似設(shè)計中參考。

1重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)特點

重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)相對于輕型門式剮架結(jié)構(gòu)具有以下特點：

1.1結(jié)構(gòu)用鋼量大。該類廠房柱距、跨度、高度一般較大。且吊車工作級別、荷載較大，因此導(dǎo)致構(gòu)件超長、超寬、超重現(xiàn)象，用鋼量一般超過60kg/m2。由于該類廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量較重，且上部荷載較大，相應(yīng)基礎(chǔ)費用也較高，同時地震反應(yīng)也較為敏感。

1.2軸網(wǎng)布置不規(guī)則。受工藝條件限制，廠房柱距一般為9~12m，局部柱距由于抽柱，柱距達到24m甚至更大。

1.3結(jié)構(gòu)整體剛度要求高。因吊車沖擊荷載對結(jié)構(gòu)的影響，在結(jié)構(gòu)的縱向及橫向應(yīng)提高結(jié)構(gòu)整體剛度，以減小整體結(jié)構(gòu)的震動。

1.4節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜。節(jié)點設(shè)計應(yīng)考慮超大、超寬、超重構(gòu)件的制造、運輸、安裝的工藝要求，并滿足抗震構(gòu)造措施及剛性假定的規(guī)定。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范設(shè)計。

2．1主要荷載

廠房結(jié)構(gòu)所受到的荷載主要有豎向荷載：包括結(jié)構(gòu)自重、吊車豎向荷載、屋面活荷載及走道板活荷載；水平荷載：包括風(fēng)荷載、廠房積灰荷載，吊車水平荷載、地震荷載等。上述荷載中除一般輕型屋面自重按0.50kN/m2輸入外，其它結(jié)構(gòu)自重由程序自動計算。風(fēng)荷載按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選用風(fēng)荷載體形系數(shù)后，由程序自動布置。屋面活荷載取0.3kN/m2，屋面積灰荷載在水平投影面，距高爐中心50m內(nèi)取1.0kN/m2，距高爐中心50~100m時取0.5 kN/m2，走道板活荷載取2.0kN/m2。基本風(fēng)壓0.4 kN/m2。吊車荷載按照廠家提供的數(shù)據(jù)進行輸入。

2．2主要結(jié)構(gòu)布置

排架柱為單階柱，上階柱采用工字型實腹焊接截面柱。下階柱除承受上柱荷載外，還需承受噸位較大的吊車荷載，如果采用實腹工字型截面柱．則柱截面會很大，不經(jīng)濟，下柱采用格構(gòu)式鋼管混凝土柱設(shè)計方案。充分利用了鋼管和混凝土兩種材料的力學(xué)性能，減少了柱子截面尺寸，且外形美觀。肩梁采用單腹壁肩梁。

2．3屋面斜梁設(shè)計

(1)撓度控制：屋面斜梁撓度限值按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）附錄A規(guī)定，[Vt]

(2)腹板高厚比控制：當屋面梁軸力相對較小時?？砂础朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)4.3.1款規(guī)定，承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合粱宜考慮腹板屈曲后強度，并滿足第4.4節(jié)相關(guān)要求。考慮腹板屈曲后強度的屋面斜梁腹板可以設(shè)計的較薄，且無需設(shè)置中間橫向加勁板，但考慮到腹板的焊接變形往往難以得到保證，因此重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋面斜梁腹板厚度不宣設(shè)計過薄，一般最小取6.0mm，且h/t不大于150。

2．4柱子系統(tǒng)設(shè)計

排架柱以邊柱為例。如圖1所示。

鋼柱為單階柱。上柱采用實腹式柱，下柱采用格構(gòu)式鋼管混凝土柱。鋼管材料選用Q345B鋼，管內(nèi)用C45混凝土填充，綴條采用空心鋼管。澆灌混凝土的孔開在肩梁以下，孔徑約200mm，可在工廠開孔，但不宜將孔板割掉，以免雜物掉進管內(nèi)．待管內(nèi)混凝土被振搗密實并達設(shè)計強度的50％以后，方可焊接孔板。鋼管中混凝土應(yīng)采用壓力灌漿法澆筑，為使管內(nèi)混凝土密實，在肩梁上翼緣板各開有直徑為30mm的泄氣孔:，灌漿時應(yīng)振搗密實，直到泄氣孔冒漿為止。鋼管中的混凝土必須在吊車及墻架系統(tǒng)安裝前澆灌，待混凝土強度達到70％以上，方能安裝吊車及墻架系統(tǒng)。下柱長15.18m，在柱腳處和下柱的中部分別設(shè)置了一道橫隔(橫隔間距不宜大于柱長邊的9倍和8m)。

柱腳采用插入式柱腳。

肩梁采用單壁式肩梁，腹板高度為1800mm。與鋼管相交的加勁做成一塊整板，下柱的鋼管切口，將加勁板插入鋼管的切口內(nèi)，這樣的構(gòu)造做法使吊車梁傳來的豎向荷載有效的傳遞至下部鋼管混凝土柱內(nèi)，提高了節(jié)點的整體受力性能。

圖1：排架柱

2.5柱間支撐設(shè)計

為保證廠房的縱向剛度和空間剛度，承受山墻風(fēng)力、吊車縱向剎車荷載、溫度應(yīng)力和地震作用，沿廠房縱向設(shè)置上、下柱間支撐。下柱柱間支撐設(shè)兩道，原則上應(yīng)該布置在溫度區(qū)段中間三分之一處，但是工藝要求，有些位置不能布置柱間支撐，將其位置做適當?shù)恼{(diào)整以滿足工藝要求。上柱支撐設(shè)四道，上柱支撐除在設(shè)有下柱支撐的柱間布置外，在溫度區(qū)段的兩端另設(shè)兩道。

2．6吊車梁與柱的連接

吊車梁下翼緣與柱的連接，一般采用普通螺栓固定。吊車梁上翼緣與柱的連接通常采用板鉸連接，因為板鉸連接的縱向約束效應(yīng)小，適用于重級工作制吊車梁，板鉸及其連接應(yīng)能保證傳遞梁端最大水力．鉸板孔徑較栓徑大1mm，其加工應(yīng)按照精制螺栓要求進行，鉸板栓孔的受力方向端距不得小于1.5d。由于吊車的起重量較大，在吊車梁的高度中部增設(shè)與排架柱相連的垂直隔板，此隔板為構(gòu)造加強，無需計算。

3廠房各系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)特別注意的問題

3.1鉸接屋架上承及下承做法對柱的影響

上承式屋架優(yōu)點：屋架支座處傳力好。屋架在安裝時的穩(wěn)定性好,而且基本上可不必考慮屋架受力后弦桿彈性伸長的影響。上弦在豎向荷載作用下的壓縮變形可補償屋架下?lián)蠒r(坡度變直時)支座向外的位移。其總位移量的消長情況與屋面坡度有關(guān),當屋面坡度i≥1/6,柱頂仍將向外推移。當i≤1/10柱頂非但不會向外推移，甚至有向里移動的可能，這個優(yōu)點在多跨廠房中更為重要。

上承式屋架缺點:上承屋架端支座底部至端節(jié)點中心的距離較大,約為下承式屋架的2~3倍。因此,在柱頂水平剪力作用下對支座節(jié)點的偏心彎矩較大,設(shè)計時應(yīng)引起注意。一般可采取以下兩種方式解決:①采用側(cè)接法與柱頂相連,以減少甚至消除偏心彎矩;②在與支座節(jié)點相連的屋架桿件設(shè)計中,考慮此偏心彎矩的影響,下承式屋架做法優(yōu)缺點正好與上承式相反。

3.2柱

柱截面選用時,為了經(jīng)濟,宜優(yōu)先選用鋼管混凝土柱或型鋼格構(gòu)柱。為了經(jīng)濟,在工藝允許的情況下可增加縱向系桿,以減小廠房柱的平面外計算長度。

3.3柱間支撐

支撐桿件采用單拉桿設(shè)計或一拉一壓桿件設(shè)計,應(yīng)根據(jù)受力大小及桿件長度確定。目前流行采用單桿既在前后片桿件之間不打綴條設(shè)計,便于中間穿行管道、鋼梯及參觀走道。

3.4吊車梁系統(tǒng)

國標圖集與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對吊車梁中間加勁肋板與上翼緣的焊縫處的要求不同(鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求刨平頂緊后焊接,國標圖集僅采用焊縫)，建議采用刨平頂緊后焊接。平板支座處加勁肋國標圖集中是上下刨平頂緊,為了便于施工,建議改為上端坡口焊,下端刨平頂緊后焊接。

結(jié)語

隨著我國工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，尤其是沿海、沿江地區(qū)冶金、機械、船舶及海洋工程類建設(shè)項目，由于生產(chǎn)工藝的需要以及建設(shè)用地的允許 ,建造大跨度和大面積的鋼結(jié)構(gòu)廠房越來越多 ,而隨著我國鋼產(chǎn)量的增加和建筑設(shè)計、 施工技術(shù)的不斷進步 ,這種需求得到滿足也變得越來越容易。設(shè)計人員要熟悉規(guī)范，靈活把握，使得工程結(jié)構(gòu)設(shè)計更加經(jīng)濟合理。

參考文獻

[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編委會．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004．

[2]GB 50017--2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]．

篇6

關(guān)鍵詞：重型鋼結(jié)構(gòu)廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計；橫向框架；縱向剛度；柱的計算

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

引言

重型鋼廠房具有承載能力較強，整體剛度及抗震性能好，耐熱，鋼構(gòu)件便于制作、運輸及安裝，廠房的建造周期短等優(yōu)點。近年來，在冶金、機械制造、造船、火力發(fā)電、飛機制造等行業(yè)普遍應(yīng)用。這類結(jié)構(gòu)的顯著特點是跨度大，高度大，噸位大，有些廠房的跨度可達30m，高度達60m，吊車起重量高達1200t，耗鋼量很大。隨著我國鋼材產(chǎn)量、品種的日益增加，以及綜合考慮制造、運輸、安裝等多種因素，鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用會更加廣泛。

1.工程概況

某重型鋼結(jié)構(gòu)廠房用于單層船體高跨車間，其建筑總面積約為33690㎡，形狀規(guī)則，呈長方形，檐高為26.5m，結(jié)構(gòu)總高度為28.3m，車間縱向長度約為231m，橫向長度約為144m。該車間為4跨，高度和寬度均一樣，跨度為36m，高度為28.3m，配備為30~200t不等的橋式吊車，柱間距均為12m。本工程廠房上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，屋面為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用預(yù)應(yīng)力靜壓管樁基礎(chǔ)，取粉細砂層或粉細砂與粉質(zhì)粘土交互層為樁基持力層。該結(jié)構(gòu)的廠房平面布置圖及剖面圖分別如圖1和圖2所示。本工程很有代表性，因為該車間尺寸均為國內(nèi)少見，為此本文針對此次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些特殊之處，談?wù)勛约旱淖龇ê腕w會，望能為類似工程提供參考。

圖1 平面布置圖

圖2 橫向剖面圖

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

（1）設(shè)計基本參數(shù)

本工程抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，基本地震加速度 0.05g，地震分組第一組，建筑場地類別 III 類，按 6度采取抗震構(gòu)造措施，建筑場地不考慮地基土液化，地面粗糙程度B類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑結(jié)構(gòu)合理使用年限為50年 (屋面15年)，屋面活荷載為0.35kN/㎡，屋面恒荷載為0.3kN/㎡，風(fēng)荷載為0.505kN/㎡，吊車選用軟鉤吊車，工作級別均為A5，荷載組合按規(guī)范來確定，鋼柱材料采用Q345b和Q235b兩種形式。

（2）結(jié)構(gòu)布置

廠房的結(jié)構(gòu)布置要綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟和建筑模數(shù)標準化的要求。從結(jié)構(gòu)要求方面考慮，為保證廠房的正常使用，使房屋具有足夠的橫向剛度，本工程將柱布置在同一橫向軸線上。同時，以所有柱列的間距均為相等的布置方式（柱間距為12m）。這時廠房橫向剛度最大，屋蓋和支撐系統(tǒng)布置最為簡潔，本工程吊車梁的跨度均為相等，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大限度的定型化和標準化。從經(jīng)濟角度考慮，柱的縱向間距的大小對結(jié)構(gòu)重量影響很大。加大柱距，柱的數(shù)量及重量減少，但會使布置在柱距間的屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁和托架的重量增加。最適宜的柱距與柱上的荷載及柱高有密切關(guān)系。屋面支撐選用角鋼支撐，縱向屋蓋支撐按照通長設(shè)置，為了提供廠房整體剛度，將縱向支撐與橫向支撐組成一個封閉體系；廠房在屋檐、屋脊、轉(zhuǎn)折處以及相應(yīng)位置通長設(shè)置剛性系桿。

（3）橫向框架的計算簡化

本單層廠房框架由柱和屋架組成，各框架之間由屋面板或檁條、托架、屋蓋支撐等縱向構(gòu)件相互連接在一起，故框架實際上是一個空間工作的結(jié)構(gòu)。當框架受荷載后，通過縱向構(gòu)件的聯(lián)系作用，將部分荷載傳遞到相鄰不受載的框架上去，從而減少了直接受載框架的負擔。在這種情況下，以大型鋼筋混凝土屋面板和屋蓋縱向水平支撐的剛度最大，傳力較可靠。但空間結(jié)構(gòu)的計算工作繁重，且大型屋面板與屋架的焊接質(zhì)量也常常不能完全保障，本工程中將框架分解為平面計算單元，即假定各計算單元之間是相互獨立的，同一計算單元中的屋蓋為一剛性體，使各點側(cè)位移相等。在計算中不考慮屋蓋上的天窗架和檁條、廠房內(nèi)的吊車橋架、吊車梁系統(tǒng)、平臺、墻架構(gòu)件等參與框架的共同工作。

（4）廠房縱向剛度的計算簡化

廠房的縱向剛度主要由柱間支撐和其他縱向框架結(jié)構(gòu)來保證。由于本工程屬于重型，因此設(shè)有重級工作制吊車的廠房柱，在吊車梁或吊車桁架的頂面標高處，由一臺最大吊車縱向水平荷載標準值(不乘動力系數(shù))所產(chǎn)生的計算位移值，不應(yīng)超過柱的縱向水平位移容許值。柱的縱向水平容許位移值應(yīng)控制為H/4000，其中H為自柱腳底面至吊車梁或吊車桁架頂面的高度。計算柱的縱向位移時，我們做了下列的假定：1)僅考慮柱間支撐或其他縱向框架的剛度，而忽略柱剛度的影響；2)當縱向水平構(gòu)件(如吊車梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、墻架等)的截面較大時，忽略其軸向變形的影響；3)計算十字形交叉支撐時，僅考慮拉桿受力而壓桿不受力，支撐與柱的連接節(jié)點為鉸接；4)吊車縱向水平荷載分配在溫度區(qū)段內(nèi)所有柱間支撐或縱向框架上。

（5）柱的計算

本工程的框架柱均為壓彎構(gòu)件，在計算時，應(yīng)進行截面強度計算、框架平面內(nèi)和框架平面外的穩(wěn)定性計算。其中格構(gòu)式柱還應(yīng)進行整體穩(wěn)定計算、分肢的強度和穩(wěn)定計算以及綴件的設(shè)計。此外還須核算截面受壓部分的局部穩(wěn)定。經(jīng)計算本工程的柱尺寸采用200*200mm。

（6）計算結(jié)果

本工程選用中國建筑科學(xué)研究院出版的PKPM系列軟件進行重型鋼結(jié)構(gòu)建模、內(nèi)力計算以及結(jié)果分析。同時用同濟創(chuàng)迪鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)電腦輔助設(shè)計軟件3D3S 11.0和冶金部建筑研究總院的PS2000對設(shè)計結(jié)果進行校核。整個設(shè)計過程均按照國家現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計，柱子和梁等構(gòu)件的應(yīng)力均能滿足設(shè)計規(guī)范的要求，廠房的主要節(jié)點荷載位移和地震位移均能滿足規(guī)范的變形要求（如圖3）。

圖3 吊車水平荷載和地震位移

3.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的體會和需注意的問題

（1）支撐桿件的設(shè)計

平面屋架本身在屋架平面外的側(cè)向剛度和穩(wěn)定性則很差，受到水平荷載后極易產(chǎn)生較大的變形，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)屋架的橫向和縱向水平支撐都是平行弦桁架，屋架或托架的弦桿均可兼作支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，斜腹桿和弦桿的交角在30°~60°之間。通常橫向水平支撐節(jié)點間的距離為屋架上弦節(jié)間距離的2～4倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。

（2）溫度縫

溫度變化將引起結(jié)構(gòu)的變形，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，并可能導(dǎo)致墻和屋面的破壞。故當廠房平面尺寸很大時，為避免產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房的橫向或縱向設(shè)置溫度伸縮縫。圍護結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體情況參照有關(guān)規(guī)范單獨設(shè)置溫度縫。無橋式吊車廠房的柱間支撐和有橋式吊車廠房在吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐，宜對稱布置于溫度區(qū)段中部。當不對稱布置時，上述柱間支撐的中點(兩道柱間支撐時為兩支撐距離的中點)至溫度區(qū)段端部的距離，不宜大于表中縱向溫度區(qū)段長度的60％。

（3）柱腳構(gòu)造

在實腹式柱中均采用整體式柱腳，而在格構(gòu)式柱中則可采用分離式柱腳或整體式柱腳。但一般格構(gòu)式柱由于兩分肢的距離較大，采用整體式柱腳所耗費的鋼材較多，故在大多數(shù)的情況下宜采用分離式柱腳。為了使柱所承受的荷載安全地傳遞到基礎(chǔ)中，柱腳要有適當?shù)恼w剛度，各部分的板件要有足夠的強度和可靠的連接。

4.結(jié)束語

由于重型鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、性能好、環(huán)保、施工速度快、勞動強度小、工廠化程度高等優(yōu)點，越來越多的廠房采用此種形式，而混凝土結(jié)構(gòu)廠房也慢慢的被取代了，本工程于2012年初開始施工，在2013年3月初投入使用，經(jīng)過試運行，業(yè)主對該工程的設(shè)計和施工很滿意，而實際情況也證明本工程設(shè)計效果良好。

參考文獻：

[1]周瑞．某重型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計 [J]．建筑結(jié)構(gòu)，2010，（04）：30-31.

篇7

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)廠房的普及、鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：

鋼結(jié)構(gòu)廠房的普及及原因

鋼結(jié)構(gòu)廠房的普及

走在大街小巷，穿行于城市之間，越來越多的鋼結(jié)構(gòu)廠房會映入眼簾，傳統(tǒng)的磚瓦結(jié)構(gòu)廠房數(shù)量越來越少，這些足以說明鋼結(jié)構(gòu)廠房的普及度之大，它已經(jīng)成為了投資建廠的首選。

鋼結(jié)構(gòu)廠房受歡迎的原因

鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震能力強

在現(xiàn)在這個社會，地震頻發(fā)，企業(yè)要想永葆生機，首先要未雨綢繆，預(yù)防地震的襲擊。而建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)廠房就是首選。汶川地震期間，一些土磚結(jié)構(gòu)的瓦房經(jīng)不住地震的破壞，基本都坍塌了，而鋼結(jié)構(gòu)的廠房完好無損，這足以說明鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震能力之強。

鋼結(jié)構(gòu)廠房容易拆卸，節(jié)省人力物力，非常方便

當企業(yè)不能維持發(fā)展時，鋼結(jié)構(gòu)廠房容易拆除，節(jié)省人力物力，能更好的支持企業(yè)轉(zhuǎn)型。

鋼結(jié)構(gòu)廠房建造方便

傳統(tǒng)的建造方式既麻煩又費力耗時，而鋼結(jié)構(gòu)廠房的建造非常方便，節(jié)省人力物力與時間，成為了建廠的首選。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

撐體系是鋼結(jié)構(gòu)廠房的重要組成部分。

該支撐體系包括剛性系桿、屋蓋支撐、柱間支撐和隅撐。

剛性系桿在剛架轉(zhuǎn)折處。

眾所周知，鋼架轉(zhuǎn)折處對整棟建筑物的支撐起著至關(guān)重要的作用。因此剛性系稈應(yīng)設(shè)置在鋼架轉(zhuǎn)折處。而剛性系桿的設(shè)置原則是：沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。

（2屋蓋支撐應(yīng)設(shè)置在柱間支撐的開間

使用設(shè)有駕駛室且起重量大于一定標準的橋式吊車，在屋蓋邊緣設(shè)縱向支撐，屋蓋支撐用符合要求的的圓鋼。

（3柱間支撐一般做成交叉支撐。

下柱有門洞時，最好不要設(shè)交叉支撐，取而代之的是設(shè)立人字撐，柱間支撐夾角應(yīng)控制在十度到五十度之間。有吊車時，下柱支撐用雙角鋼，上柱支撐用單角鋼；無吊車時柱間支撐用符合一定要求的圓鋼

張緊。這樣才能均衡各部分的壓力，使鋼架結(jié)構(gòu)的廠房穩(wěn)固。

柱腳的設(shè)計

一般說來，鋼結(jié)構(gòu)柱腳分露出式柱腳和埋入式柱腳。剛接的為埋入式，其內(nèi)力（包括豎向力、水平力和彎矩）均由鋼筋混凝土基礎(chǔ)直接承受，鋼柱底腳埋入深度需滿足錨固長度要求，露出式柱腳具有維修安裝方便、建設(shè)速度快等優(yōu)點，因此在輕鋼結(jié)構(gòu)中常被采用。露出式柱腳分鉸接柱腳和剛接柱腳兩種。本設(shè)計中無吊車的剛架柱和抗風(fēng)柱采用平板式鉸接柱腳，有橋式吊車的剛架柱采用帶加勁

肋的剛接柱腳。柱腳底板的厚度和面積大小由計算確定。柱腳錨栓承受剛架柱彎矩在柱腳底板與基礎(chǔ)間的拉力，同時作為安裝過程中的臨時固定之用。錨栓的直徑由計算確定，同時按構(gòu)造不宜小于-# %% 。計算柱腳錨栓的受拉承載力時，應(yīng)該采用螺紋處的有效截面面積。

鋼架的結(jié)點設(shè)計分析

（1）柱腳的設(shè)計要求

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)型式的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物所在地的工程地質(zhì)情況和建筑物上部結(jié)構(gòu)型式等幾個方面綜合考慮。由于柱網(wǎng)尺寸較大，上部結(jié)構(gòu)傳至柱腳的內(nèi)力較小，一般以獨證基礎(chǔ)為主。若地質(zhì)條件較差，考慮采用條形基礎(chǔ)，遇到不良地質(zhì)情況，可考慮采用樁基礎(chǔ)。一般情況下不采用片筏基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)柱腳剛接、鉸接的實現(xiàn)是柱腳根據(jù)能否抵抗彎矩

在實際工程中，絕對剛接或絕對鉸接都應(yīng)該是一種半剛接半鉸接狀態(tài)。剛接和鉸接柱腳關(guān)鍵在于錨栓布置，鉸接柱腳一般采用兩個錨栓，剛接柱腳一般采用四個或四個以卜．錨栓連接。如果結(jié)構(gòu)對側(cè)移控制較嚴，則采用剛接柱腳。例如有吊車荷載的情況，吊車荷載是動力倚載，對側(cè)移比較敏感，而且側(cè)移過人會造成吊車卡軌現(xiàn)象，此時應(yīng)將桂腳沒計成剛接柱腳；

（3）鋼結(jié)構(gòu)柱腳的計算與構(gòu)造剛接柱腳和鉸接柱腳的傳力

杵腳的基礎(chǔ)上增加了彎矩的作用效果。柱腳錨栓在鋼結(jié)構(gòu)中作用非常重要，在施丁中應(yīng)嚴格控制其預(yù)埋質(zhì)量。只有這樣，才能保證安裝的順序和安裝質(zhì)量。

3 梁柱連接節(jié)點的設(shè)計要求

節(jié)點的剛度要求和延性要求

如果發(fā)生強烈地震，它們將進入彈塑性階段。與節(jié)點相連接的構(gòu)件節(jié)點域及附近的梁端和柱端將產(chǎn)生彈塑性變形，節(jié)點剛度明顯降低，艱載能力也有所減小。在此情況下，為使節(jié)點仍具有較好的性能，必須控制節(jié)點的剛度。防止節(jié)點出現(xiàn)過大的變形。如果一個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，屈服后的彈塑性變形能力很大，則延性好，不易發(fā)生脆性破壞；反之，如果屈服后的彈齷性變形能力小，則延性差。容易發(fā)牛脆性破壞。對于節(jié)點的延性要求，主要是對臨近節(jié)力；對于節(jié)點核心Ⅸ并不要求很大的延性，而要求有很大的強度和剛度。以保證在梁端塑性鉸出現(xiàn)之前不發(fā)生節(jié)點核心區(qū)的彎曲破壞和剪切破壞。

）節(jié)點設(shè)計中的端板設(shè)計

鋼架的梁梓連接一般都做成剛性的，通常通過端板和高強度螺栓將梁、柱結(jié)合成整體。剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱；當怪向衙載起控制作用時，將端板橫放可減少節(jié)點的設(shè)計剪力，同時充分利用柱的壓力對節(jié)點受力的有利作用。如果節(jié)點彎矩很大，可采用端板斜放形式。端板，眵放比端板平放有更高的承載力和節(jié)點剛度，但端板豎放對螺栓受力不利，其破壞形式往往是螺栓先破壞，螺栓直徑不宜小于端板厚度。使靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓受力均勻，接近一致，提高節(jié)點的抗剪能力，有效減少節(jié)點板的變形。不同端板厚度節(jié)點承載力差別較大，端板越厚。節(jié)點承載力越大。

（3）應(yīng)注意的問題

我們知道，節(jié)點構(gòu)造連接形式對螺栓的受力狀態(tài)影響也較大，因此要用不同的設(shè)計模型來計算，而且隨著技術(shù)的進步，傳統(tǒng)的方法已不適合了，我們必須不斷的創(chuàng)新。

鋼結(jié)構(gòu)廠房中的節(jié)點設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點域是指彎剪共同作用下應(yīng)力情況比較復(fù)雜的節(jié)點區(qū)域，在水平倚載作用下，側(cè)移將會產(chǎn)生，這將導(dǎo)致節(jié)點的變動。剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱腹板的寬厚比較大，節(jié)點域剪切變形明硅，當端板厚度能滿足強度設(shè)計要求時，整個加載過程巾端板的相對張開變形很小，端板和螺栓的變形對節(jié)點轉(zhuǎn)角貢獻較小，節(jié)點的轉(zhuǎn)角主要由節(jié)點域的剪切變形引起。從節(jié)點剛度這點考慮，有必要在節(jié)點域設(shè)置斜向加勁肋，有利于提高節(jié)點剛度，減小節(jié)點剪切變形對襤個剛架變形的不利影響。

規(guī)范合理地確定連接節(jié)點的形式

連接節(jié)點的連接方式、細部構(gòu)造，遵循的原則有：

① 在節(jié)點處內(nèi)力傳遞簡捷明確，安全可靠。

②確保連接節(jié)點有足夠的強度和剛度。

當有抗震設(shè)防的要求時，節(jié)點的承載力應(yīng)按有關(guān)規(guī)定大于桿件(梁、柱、斜桿)的承載力。 除此之外，連接節(jié)點應(yīng)該足經(jīng)濟合理的。

一切設(shè)計應(yīng)合理經(jīng)濟，這樣才能更好的創(chuàng)造價值，鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計才符合規(guī)范。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，剛架結(jié)構(gòu)的發(fā)展勢頭將會很好，它的優(yōu)點多多，因此得到了大多數(shù)人的青睞，一方面，在工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。另一方面，科學(xué)技術(shù)的進步給我們帶了新的挑戰(zhàn)，這就要求科研和生產(chǎn)部門，努力工作，銳意進取，使鋼結(jié)構(gòu)廠房的研究設(shè)計、建造安裝能力得到質(zhì)的提高和發(fā)展，從而更好的促進該結(jié)構(gòu)更快的發(fā)展。

參考文獻

1.李星榮;魏才昂;丁峙崐;李和華:鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計手冊,2005

篇8

Abstract: Development of modern industrial automation, rapid development of economic and technological development zone all over the country, founding industrial plants can not meet the requirements of production process and equipment, new urban planning involves the overall relocation of industrial enterprises, in the new industrial park, new light and heavy steel structure factory building of steel structure are springing up. Combination of engineering practice, from the steel structure design of a more detailed description of the design concept and combining engineering instance of summing up the Chongqing steel factory building, is for informational purposes only.

關(guān)鍵詞：輕鋼與重鋼；選用的規(guī)范；重鋼廠房的常規(guī)設(shè)計

Keywords: light steel and chongqing steel; Choose standard; Chongqing steel plant of conventional design

中圖分類號： S611 文獻標識碼：A 文章編號：

輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程（上海市標準）是這樣來區(qū)分輕鋼和普鋼的： 輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋沒有嚴格的定義，一般可用主要受力構(gòu)件的截面組成來區(qū)分。 因此以下的結(jié)構(gòu)都可稱為輕型鋼結(jié)構(gòu)： （1）由冷彎薄壁型鋼做成的結(jié)構(gòu)；

（2）由熱軋輕型型鋼做成的結(jié)構(gòu)； （3）由焊接和高頻焊接輕型型鋼組成的結(jié)構(gòu)；

（4）由圓管、方管、矩形管等做成的結(jié)構(gòu)； （5）由薄鋼板焊成的構(gòu)件做成的結(jié)構(gòu)； （6）由以上各種構(gòu)件組合做成的結(jié)構(gòu)。

判定結(jié)構(gòu)為重鋼與輕鋼結(jié)構(gòu)確實沒有一個統(tǒng)一的標準，很多有經(jīng)驗的設(shè)計師或項目經(jīng)理也常常不能完全說明白，但我們可以以一些數(shù)據(jù)綜合考慮并加以判斷： （1）廠房行車起吊重量：大于等于25噸，可以認為為重鋼結(jié)構(gòu)了。

（2）每平米用鋼量：大于等于50KG/M2，可認為是重鋼結(jié)構(gòu)。 （3）、主要構(gòu)件鋼板厚度：大于等于10MM，輕鋼結(jié)構(gòu)用的較少。 另外，還有一些參考值：如每平米造價，最大構(gòu)件重量，最大跨度，結(jié)構(gòu)形式，檐高等，以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當然現(xiàn)在很多建筑都是輕、重鋼都有。但有一些我們可以較肯定的說是重鋼：如：石化廠房設(shè)施、電廠廠房、大跨度的體育場館、展覽中心，高層或超高層鋼結(jié)構(gòu)。 實際上國家規(guī)范和技術(shù)文件都并沒有重鋼一說，為區(qū)別輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，也許稱一般鋼結(jié)構(gòu)為“普鋼”更合適。因為普通鋼結(jié)構(gòu)的范圍很廣，可以包含各種鋼結(jié)構(gòu)，不管荷載大小，甚至包括輕型鋼結(jié)構(gòu)的許多內(nèi)容，輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程只是針對其“輕”的特點而規(guī)定了一些更具體的內(nèi)容，而且范圍只局限在單層門式剛架。 輕鋼也是一個比較含糊的名詞，一般可以有兩種理解。一種是現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ50017－2002）中“圓鋼、小角鋼的輕型鋼結(jié)構(gòu)”，是指用圓鋼和小于L45＊4和L56＊36＊4的角鋼制作的輕型鋼結(jié)構(gòu)，主要在鋼材缺乏年代時用于不宜用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制造的小型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已基本上不大采用，所以這次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修訂中已基本上傾向去掉。另一種是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的具有輕型屋蓋和輕型外墻（也可以有條件地采用砌體外墻）的單層實腹門式剛架結(jié)構(gòu)，這里的輕型主要是指圍護是用輕質(zhì)材料。既然前一種已經(jīng)快取消，所以現(xiàn)在的輕鋼含義主要是指后一種。 由此可見，輕鋼與普鋼之分不在結(jié)構(gòu)本身的輕重，而在所承受的圍護材料的輕重，而在結(jié)構(gòu)設(shè)計概念上還是一致的。 以某鋼結(jié)構(gòu)工程為例，僅供參考。

1工程概況

本廠房位于遼寧省鐵嶺市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，寬84m，長408.5m，總面積為34314m2。主廠房為4跨21m鋼結(jié)構(gòu)廠房，柱距6m，縱向設(shè)置溫度伸縮縫。邊跨各設(shè)有2臺16 t吊車；第二跨的1-14軸設(shè)有1臺25t；17-54軸設(shè)有2臺32t吊車；第三跨為雙層吊車,上部32t吊車，下部20t吊車；第四跨各設(shè)有2臺16 t吊車；

2主廠房的結(jié)構(gòu)形式

主廠房橫向采用框架體系，縱向設(shè)置柱間支撐。在框架結(jié)構(gòu)中，邊柱為實腹工字型柱；中列柱下段柱為格構(gòu)柱，上段柱焊接工字型柱；屋面梁為焊接工字型梁。檁條為Z型連續(xù)檁條，間距為1.5m。在高低跨處檁條局部加強，防止雪堆積的破壞。屋面支撐采用角鋼支撐，且設(shè)有通?？v向水平撐，與橫向水平撐形成封閉體系，使廠房整體剛度得到加強。水平撐與梁腹板相連，同時在相連位置設(shè)有壓桿。屋面梁下翼緣的側(cè)向穩(wěn)定通過設(shè)置隅撐來保證。吊車梁為焊接工字形截面，簡支，采用突緣支座。山墻風(fēng)柱下端鉸接于地面；上端通過豎向長橢圓孔與屋面梁連接，這樣既可以保證水平力的傳遞，又能滿足豎向變形的需要。

3設(shè)計特點

3.1格構(gòu)柱+分離柱

該工程局部為雙層吊車，上部為32t吊車，下部為20t吊車。經(jīng)過綜合考慮采用格構(gòu)柱+分離柱方案：格構(gòu)柱肢用于承擔屋面荷載、風(fēng)荷載、下部吊車橫向水平荷載和上部吊車荷載等；分離柱肢僅承擔下部吊車的豎向荷載，它們各自單獨受力。雙肢之間通過水平工字形柱連接，分離柱肢在框架平面內(nèi)的穩(wěn)定性依靠連在格構(gòu)柱肢上的水平連接件來保證，在框架平面外的穩(wěn)定通過設(shè)在分離柱肢之間的縱向交叉支撐來解決。由于吊車梁為突緣式支座，獨立柱肢可以按軸心受壓構(gòu)件進行計算。在框架平面內(nèi)的計算長度為水平連接件之間的距離，平面外計算長度為0.7H(H為獨立柱肢高度，柱腳為插入式柱腳)。

3.2變截面屋面梁

本工程將變截面屋面梁運用到大噸位吊車廠房中。由于屋面采用輕型彩鋼板，屋面荷載較小，跨度也不大，故采用變截面實腹梁。與傳統(tǒng)的鋼屋架、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式相比，用鋼量基本相同，制作簡單，外觀簡潔明快，且可以很容易地和鋼柱剛接，形成剛框架。在變截面屋面梁計算時應(yīng)考慮軸向力的不利影響，但《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中無法考慮該不利因素，且《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》也未給出楔形梁的計算公式。因此在按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算完成后，應(yīng)采用輕型門式技術(shù)規(guī)程進行復(fù)算。按抗震規(guī)范進行屋面梁設(shè)計時，梁的腹板將會非常的厚，用鋼量將大大的增加。設(shè)計中通過加設(shè)肋板的方法來改變腹板的高厚比，把腹板做薄，從而達到節(jié)約鋼材的目的。

3.4防扭支撐

當柱伸出牛腿，而吊車梁無制動結(jié)構(gòu)時，柱會出現(xiàn)受扭的問題。針對這一問題，在設(shè)有下柱撐的柱間，與牛腿等高的平面內(nèi)設(shè)置支撐梁，隅撐將牛腿與支撐梁相連，保證從吊車梁上傳來的縱向力能夠可靠的傳遞到柱間支撐，且使柱不出現(xiàn)受扭狀況。見圖4

4. 典型節(jié)點構(gòu)造

4.1插入式柱腳

在單層廠房設(shè)計中，剛接柱腳的用鋼量比較多，其耗鋼量約為整個柱重的5%~20%。為了便于制作、節(jié)約鋼材，采用插入式柱腳，柱端直接插入鋼筋混凝土杯形基礎(chǔ)的杯口中，埋置深度按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》取值。為了便于安裝和澆筑混凝土，在柱底板處設(shè)置通氣孔，在±0.000處的橫隔板上開設(shè)灌漿孔。

4.2吊車梁連接節(jié)點

吊車梁為焊接工字形截面，采用突緣式支座，簡支于牛腿或肩梁上。突緣支座相對于平板支座而言，支座反力更接近于牛腿和吊車肢的中心，減小偏心對牛腿和吊車肢的不利影響。為了保證吊車梁與計算假定相符合，在相鄰的梁上翼緣分別用相互獨立的水平連接板與上柱連接，且在連接板的端部只用一顆螺栓連接；吊車梁之間的縱向連接在梁端高度中下部加設(shè)調(diào)整填板并用螺栓連接。

5結(jié)論

設(shè)計中采用下段柱為格構(gòu)柱，上段柱為焊接工字型柱，屋面梁為焊接工字型梁的框架形式，外觀輕巧美觀、綜合經(jīng)濟指標較好。局部雙層吊車，采用格構(gòu)柱+分離柱方案，較以往的雙階格構(gòu)柱方案有所改變，而且傳力清晰明確；在有下柱撐柱間的牛腿處設(shè)置防扭支撐來解決柱子受扭問題。為相似工程的設(shè)計提供了新的解決思路。該工程為采用輕型圍護材料的大型鋼結(jié)構(gòu)廠房，不適用于門式剛架，需按“普鋼”控制，按結(jié)構(gòu)用料屬于重鋼，但是實際上該工程屬于輕鋼鋼結(jié)構(gòu)房屋。

參考文獻

[1] 《全國民用建筑工程技術(shù)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)》2003

[2] 趙熙元《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》

篇9

關(guān)鍵詞：建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

鋼結(jié)構(gòu)以其獨有的特點在目前建筑行業(yè)發(fā)揮著獨特的作用，主要有質(zhì)輕高強、抗震性能優(yōu)越、施工周期短、綜合效益高、與計算力學(xué)假定基本相似、塑性和韌性好、氣密性和水密性好、工業(yè)化程度高、屬于綠色環(huán)保建筑等優(yōu)點，缺點主要是不耐銹蝕和耐熱不耐火及工程造價高等方面。目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑已逐漸成為一種較為普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式，在工業(yè)、民用建筑中都得到了較廣泛的運用。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論

1.1 結(jié)構(gòu)布置的依據(jù)

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該從經(jīng)濟和物理兩個角度進行判斷，一方面，鋼結(jié)構(gòu)用于施工建設(shè)過程中需要保證其經(jīng)濟成本相對較低，提高用戶的接受程度，另一方面為了保證鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，需要提高鋼結(jié)構(gòu)的物理學(xué)受力能力，具體體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)布局一定要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及其性質(zhì)進行綜合考慮。一般情況下，如果剛度均勻，力學(xué)模型清晰，應(yīng)盡可能地限制大荷載以及移動荷載的影響范圍。讓它以最直接的線路傳遞到墓礎(chǔ)。而特別需要注意的是，柱間抗側(cè)支撐的分布一定要均勻，共形心要盡可能的向風(fēng)震的作用線靠近，不然就要考慮整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)以及結(jié)構(gòu)抗側(cè)的多道防線。

1.2 結(jié)構(gòu)分析和工程判定

當代建筑通過計算機軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法，提高了分析工作的工作效率，同時也提高了分析數(shù)據(jù)的高度準確性，但是我們應(yīng)該注意到，由于實際施工中的突發(fā)因素較多，地質(zhì)情況等及其復(fù)雜，軟件分析的結(jié)果需要結(jié)合相應(yīng)的人工實地考察結(jié)果，只有這樣結(jié)構(gòu)分析才能夠具有可操作性。另外，工程判定工作也可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行結(jié)構(gòu)建模，通過模型建立分析建筑施工的優(yōu)勢和劣勢，并集中對劣勢采取相應(yīng)的措施進行彌補。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路和步驟

為了保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，需要設(shè)計工作者嚴格按照既定的設(shè)計步驟進行操作，并注意不同環(huán)節(jié)的細節(jié)工作落實。

2.1鋼結(jié)構(gòu)的形式與布置

鋼結(jié)構(gòu)主要有框架、平面架、網(wǎng)架、索膜、輕鋼以及塔桅等結(jié)構(gòu)形式。每個形式都有其各自的特點，在我們選型的時候要結(jié)合具體情況充分考慮他們的特點。雖然鋼結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但是施工沒有固定的規(guī)律和標準可循，設(shè)計人員需要對建筑施工的實際情況和周邊環(huán)境做客觀的分析，進而綜合考量，最終確定最優(yōu)方案。

2.2 圖紙的編制

圖紙是建筑施工的藍本，因此，為了保證鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的質(zhì)量，設(shè)計工作人員必須對圖紙進行科學(xué)的設(shè)計，并對圖紙進行繁復(fù)的操作性判斷，組織專業(yè)素質(zhì)好，工作經(jīng)驗豐富的設(shè)計團隊進行全體的圖紙最終確定。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計

3.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

鋼結(jié)構(gòu)之所以能夠在全球范圍內(nèi)得到廣泛的利用，首先是由于其具有高度的穩(wěn)定性能。但是近年來鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)現(xiàn)象也時常發(fā)生，造成了群眾的恐慌，通過數(shù)據(jù)的調(diào)查和案例分析，我們總結(jié)失穩(wěn)現(xiàn)象一方面是由于設(shè)計人員專業(yè)知識水平低，施工設(shè)計經(jīng)驗不足，在設(shè)計之初沒有充分的考量施工的綜合情況，導(dǎo)致設(shè)計原稿不合理；另一方面，由于鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，科研人員不斷推出新型的構(gòu)造模式，而施工人員為了追求建筑施工的新穎，在沒有對該技術(shù)進行熟練掌握的同時就進行了施工建設(shè)，施工經(jīng)驗不足。為了保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，組要做好如下三項工作：

第一，在進行結(jié)構(gòu)布置時，必須從整個體系和組成部分的穩(wěn)定性要求出發(fā)，進行全面考慮。

第二，結(jié)構(gòu)計算簡圖和實際計算方法所依據(jù)的簡圖必須相一致，這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算起著十分重要的作用。

第三，整體結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計算，兩者必須相互配合，達到統(tǒng)一。

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計

火災(zāi)是建筑物常見的一種突發(fā)事故，處理不當可能造成重大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失和人身傷亡，而建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計從安全性出發(fā)需要進行全面的抗火設(shè)計。

4.1基于試驗的抗火設(shè)計

基于試驗的抗火設(shè)計是指對構(gòu)件的保護層厚度由試驗確定或者推算得來。以往的抗火設(shè)計工作實驗數(shù)據(jù)不能保證準確性，首先，實驗的火災(zāi)溫度與實際的火災(zāi)溫度存在較大的差異，所以在試驗中能夠承購的抗火設(shè)計在實際工作中不能實現(xiàn)，其次，試驗中沒有考慮到不同的建筑結(jié)構(gòu)之間共同合作的功效，實驗考慮因素欠缺，出現(xiàn)了超強度的浪費性抗火設(shè)計?？傊捎诳够饘嶒灩ぷ鞯那啡?，傳統(tǒng)的抗火設(shè)計工作不能得到有效地落實。

4.2 基于構(gòu)件計算的抗火設(shè)計

抗火設(shè)計工作比較復(fù)雜，對于構(gòu)件計算環(huán)節(jié)的抗火設(shè)計理念應(yīng)該做到如下幾點：

一是采用確定的防火措施，設(shè)定一定的防火空間被覆厚度；二是在確定防火措施下，計算出構(gòu)件在耐火極限條件下的內(nèi)部溫度；三是采用在高溫條件下的鋼材料參數(shù)，就算出構(gòu)件在外荷載和溫度作用下的內(nèi)力；四是進行構(gòu)件的耐火承載極限狀態(tài)的驗算；五是若最初設(shè)定的防火被覆厚度不合適，那么就要調(diào)整防火被覆厚度，然后重復(fù)以上步驟。

4.3基于結(jié)構(gòu)性能的抗火設(shè)計

火災(zāi)發(fā)生時可能導(dǎo)致整體建筑物的結(jié)構(gòu)坍塌，因此，對于建筑物的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計，需要從建筑的結(jié)構(gòu)性能出發(fā)，具體工作需要從以下幾個環(huán)節(jié)進行落實：

一是結(jié)構(gòu)的整體在火災(zāi)中的作用。一般認為，柱在保證結(jié)構(gòu)整體不倒塌中起著最為重要的作用?；谶@一理論，為了提高鋼結(jié)構(gòu)的抗火災(zāi)能力，設(shè)計人員僅需要對房梁的性能進行改良，同時也必須對建筑內(nèi)部柱子抗火性能進行改善。

二是塑性理論的應(yīng)用。設(shè)計人員需要對傳統(tǒng)的設(shè)計工作進行全面的分析和處理，并考慮在火災(zāi)發(fā)生時剛性結(jié)構(gòu)的形狀變化曲線，并針對曲線的變化形勢進行相應(yīng)的防范措施。

三是計算機模擬以及有限元法。在火災(zāi)中，通過熱輻射、熱傳導(dǎo)以及熱對流方式形成的復(fù)雜溫度場會使結(jié)構(gòu)受熱膨脹，而溫度場的非定常性導(dǎo)致難以精確的考慮理論分析，再加上試驗費用的昂貴，使得計算機模擬成為當下的一個熱點研究。

由于火災(zāi)的發(fā)生原因比較復(fù)雜，既有客觀因素，也不排除主觀因素，因此，上述的防范措施并不能對所有火災(zāi)進行防范，工作人員需要在實際的工作中進行具體的調(diào)整。

5 建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

我國的沿海城市處于地震的多發(fā)區(qū)，地震對建筑物的損壞情況比較常見，因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計需要充分考慮其抗震性能，同時，對于地震多發(fā)區(qū)和地震少發(fā)區(qū)，抗震的設(shè)計應(yīng)該進行相應(yīng)的調(diào)整。

為了提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震能力，需要設(shè)計人員做好如下三個環(huán)節(jié)：

一是選擇有利于抗震的場地。不同的地質(zhì)條件在同一區(qū)域的抗震能力不同，因此，對于地震高發(fā)區(qū)，應(yīng)該適當?shù)剡x擇抗震性能相對強的地點。

二是結(jié)構(gòu)的總體布置要合理。在抗震設(shè)計中，要求設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)建筑力求形狀規(guī)則和結(jié)構(gòu)對稱，以免造成質(zhì)量中心和剛度中心的嚴重偏離；在樓層平面內(nèi)，抗震結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力應(yīng)均勻分布，并且持續(xù)、均勻地沿結(jié)構(gòu)堅向。

三是抗震結(jié)構(gòu)體系的合理選擇?？拐鹪O(shè)計工作之初，設(shè)計人員應(yīng)該對以往的地震情況進行數(shù)據(jù)的分析和匯總，根據(jù)常見地震發(fā)生形式，合理的選擇抗震結(jié)構(gòu)體系。

6 結(jié)束語

未來鋼結(jié)構(gòu)將成為建筑施工的一項重要手段，施工建筑人員為了保證剛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，需要從設(shè)計層面進行詳細的規(guī)劃和設(shè)計，只要設(shè)計合理，并保證其施工質(zhì)量，未來的鋼結(jié)構(gòu)將可能取代混凝土的施工建設(shè)。

參考文獻：

[1] 郭東海.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的探討[J].黑龍江科技信息,2011,(23).

[2] 關(guān)廣軍,汝明.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單步驟和設(shè)計思路[J].今日科苑,2009,(08).

[3] 龔海龍,侯舒蘭.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的研究與分析[J].科技傳播,2010,(13).

篇10

關(guān)鍵詞：輕鋼機構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計理念

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

引言

鋼結(jié)構(gòu)作為綠色產(chǎn)品，許多大型項目都采用鋼結(jié)構(gòu)工程，上海金茂大廈、鳥巢國家體育館、首都國際機場這一系列建筑物的成功建造，標志著建筑鋼結(jié)構(gòu)正向高層重型發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)建筑低碳、節(jié)能、環(huán)保、抗震，符合新形勢下生態(tài)建筑的理念，但是，輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件手工作業(yè)較多，制作精度要求很高，施工難度較大，加強建筑施工的質(zhì)量控制成為保障建筑質(zhì)量的重要手段。

一、輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化設(shè)計理念

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計都是按著先建筑設(shè)計后結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念進行設(shè)計，而輕鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其特殊的材料和先進的設(shè)計軟件，得以使設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，即建筑設(shè)計完成與結(jié)構(gòu)設(shè)計同時完成。目前，國外知名的設(shè)計公司都是遵循這樣一條理念，而國內(nèi)的大多數(shù)設(shè)計院較為保守，其建筑設(shè)計按傳統(tǒng)設(shè)計方式進行，一方面很難完整地表現(xiàn)其建筑風(fēng)格，另一方面也破壞了輕鋼結(jié)構(gòu)建筑特有的建筑特色[1]。

2、圍護系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化

國內(nèi)設(shè)計項目基本做法是，主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、圍護行設(shè)計，為保證建筑整體安裝的精確度，如在兩柱之間安裝輕質(zhì)墻板，有必要執(zhí)行建筑模數(shù)制。

3、配件系統(tǒng)與整體建筑系統(tǒng)設(shè)計一體化

在安裝時或基本保證安裝結(jié)束的時候，應(yīng)該是地面上沒有多余的配件，建筑上也沒有缺少的配件。而實際施工種卻是少配件，或者多配件。因為配件系統(tǒng)的設(shè)計與整個建筑系統(tǒng)的設(shè)計不統(tǒng)一的結(jié)果。這里需要考慮配件標準化的問題

二、輕鋼機構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計理念

1、輕鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計，降低其用鋼量是設(shè)計的主要任務(wù)之一，但這就使得結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件計算變得復(fù)雜化。在門式鋼架中，常規(guī)是采用輕型焊接變截面工形柱和分段變截面工形梁并利用腹板屈曲后強度來完成這一目標

2、截面優(yōu)化的實現(xiàn)方法有兩種:

2.2.1最優(yōu)化理論

把問題歸結(jié)為一個單目標規(guī)劃問題，優(yōu)化的目標函數(shù)是用鋼量最少或造價最低，各種設(shè)計條件如結(jié)構(gòu)反應(yīng)（應(yīng)力、位移等)的允許范圍等都可作為約束條件，用數(shù)學(xué)規(guī)劃的理論來尋求最優(yōu)解或最滿意解;

2.2.2窮舉法

即把各種合理的構(gòu)件截面形式都進行計算比較，在滿足設(shè)計要求的情況下，以用鋼量最少或造價最低為控制條件，得到滿意的截面尺寸。實際上，完全用最優(yōu)化理論來實現(xiàn)截面優(yōu)化設(shè)計有一定的復(fù)雜性，還需要進一步實踐。另外用窮舉法解決截面優(yōu)化問題時，多因素決定了計算次數(shù)隨構(gòu)件數(shù)增加而呈指數(shù)關(guān)系增加，故當剛架構(gòu)件較多時，要花費很長的計算時間。所以實際上當設(shè)計者確定了結(jié)構(gòu)形式后，比較簡單易行的方法是按照構(gòu)件的內(nèi)力來調(diào)整截面尺寸，試算確定重量最小的截面，從而進行變化構(gòu)件的截面來適應(yīng)內(nèi)力變化以達到節(jié)約鋼材的目的。這種方法不但計算次數(shù)少，而且可以人工干預(yù)截面優(yōu)化范圍，快速地得到比較理想的截面尺寸。由于截面優(yōu)化設(shè)計的計算量大[2]，采用軟件計算是廣大設(shè)計人員的首要選擇。大部分設(shè)計軟件在截面優(yōu)化設(shè)計計算基本應(yīng)遵循以下的步驟:

a定義設(shè)計限值，定義強度、穩(wěn)定及變形限值；

b確定截面優(yōu)化范圍，這一步驟應(yīng)由程序?qū)Χx的范圍進行校核，當這個范圍不合理時(最小截面滿足或最大截面不夠)，程序會給出提不，直到優(yōu)化范圍合理；

c進行截面優(yōu)化，進行截面優(yōu)化計算；

d.查看優(yōu)化結(jié)果，雖然因程序不同，但基本軟件的計算結(jié)果包括以下幾種形式:結(jié)果文件(基本包括有輸出設(shè)計限值，初始截面參數(shù)及其計算出的強度、穩(wěn)定、變形結(jié)果，總重量輸出優(yōu)化后的截面參數(shù)，強度、穩(wěn)定、變形計算結(jié)果，總重量)；截面顯不(圖形輸出優(yōu)化后的截面參數(shù)))；應(yīng)力顯不(圖形輸出強度、穩(wěn)定計算結(jié)果))；局部放大(查看關(guān)鍵部位的節(jié)點分析情況)。在程序給出優(yōu)化后重量最小的截面后，設(shè)計人員可參考這此截面信息，由人機交互輸人截面參數(shù)并做適當調(diào)整，然后執(zhí)行數(shù)據(jù)檢查，最后完成結(jié)構(gòu)計算和并利用截面參數(shù)繪制施工圖。

三、施工過程中輕鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量控制

輕鋼結(jié)構(gòu)的安裝是整個建筑施工的關(guān)鍵階段，包括了結(jié)構(gòu)組裝、吊裝、調(diào)整、固定等環(huán)節(jié)。安裝內(nèi)容則包括了主構(gòu)件的安裝、次構(gòu)件的安裝以及圍護結(jié)構(gòu)的安裝。

1、主構(gòu)件的安裝

鋼柱和鋼梁是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的主體構(gòu)件。安裝時一般采用吊裝的方法。吊裝鋼柱的方法主要有滑行法、旋轉(zhuǎn)法以及遞送法。吊裝時最重要的是要保證柱腳地板和基礎(chǔ)間隙要水平，先要初校好垂直度，然后用纜風(fēng)繩或者千斤頂、調(diào)整桿等進行復(fù)校，保證安裝到位在安裝鋼梁時，先要對鋼柱的標準間距與標高進行復(fù)核，并在吊裝的過程中用經(jīng)緯儀進行校止，有偏差要隨時糾止。吊裝之前在主鋼梁上安裝扶手桿或者扶手繩，主梁吊裝到位之后用安裝的扶手桿或者繩子固定好，以保證施工安全。無論是鋼柱還是鋼梁，在進行吊裝前都要進行試吊并檢查構(gòu)件，在確保安全的情況下止式吊裝高強度螺栓是輕鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)件的主要連接方式，安裝前要認真檢查螺栓質(zhì)量，包括螺栓的型號、批次等要符合設(shè)計要求并清理好接頭摩擦而。安裝時要按自由穿入，禁}卜強行敲打、氣割擴孔。然后用普通扳手進行初擰，終擰，對于大型節(jié)點在初擰、終擰之間還要進行復(fù)擰，復(fù)擰的扭矩等于初擰的扭矩，保證結(jié)合板緊貼摩擦而，最后再使用扭矩扳手緊固，緊固要保證100%達到扭矩值。在進行高強度螺栓的安裝時，要對扭矩進行校止，不能出現(xiàn)欠擰、漏擰的現(xiàn)象，安裝結(jié)束后的一小時、二十四小時之后還需要對扭矩進行檢查，扭矩偏差要在合理范圍之內(nèi)[3]。

2、次構(gòu)件的安裝

輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的次構(gòu)件主要指的是連系梁、支撐、拉桿、擦條等。擦條安裝時一是要注意擦條的方向，第一排與第二排要相對，第二排以上則與屋脊方向一致。二是要注意擦條伸出的長度，結(jié)構(gòu)線和軸線要有明顯的區(qū)別，三是安裝時要注意螺栓孔的位置，避免影響屋而板的安裝

3、圍護結(jié)構(gòu)的安裝

輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的圍護件主要指封閉件。封閉件包括屋而板、保溫板、采光板、屋脊板以及內(nèi)外墻板等，封閉件的安裝前必須對輕鋼結(jié)構(gòu)屋而和擦條進行驗收檢查，并對進場材料進行檢查，必須要符合設(shè)計要求和國家有關(guān)標準。封閉件安裝時要注意接頭的位置，連接件、密封件等不要錯用。

4、輕鋼結(jié)構(gòu)的涂裝

結(jié)構(gòu)表而清理除銹的質(zhì)量直接關(guān)系到涂層質(zhì)量的好壞，在所有結(jié)構(gòu)件制作、安裝結(jié)束之后，需要對鋼結(jié)構(gòu)表而進行處理，將焊渣、灰漿、油污等清除，然后進行除銹工藝，涂裝一般分兩步進行，第一步是底漆涂裝。底漆涂裝時要控制好油漆的粘度、稠度、稀度，兌制時要進行充分的攪拌，保證油漆的色澤、粘度足夠均勻。第二層的涂裝，涂刷方向與第一遍涂刷的方向垂直，使得漆膜厚度均勻。待底漆表面干之后就可以進行而漆的涂裝。由于建筑鋼結(jié)構(gòu)底漆與而漆涂裝之間時間一般間隔較長，在涂裝而漆前就還需要對底漆進行清理，對于底漆缺少的部位要先補漆。

結(jié)束語

鋼材是己知的最易回收的生態(tài)材料之一，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑具有良好的抗震、防風(fēng)、隔音以及保暖性能，發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑鋼材應(yīng)用的新趨勢。我國基礎(chǔ)設(shè)施、能源開發(fā)、物流等行業(yè)都需要建設(shè)大量的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑。隨養(yǎng)科技的發(fā)展，大而積的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的民用住宅也將得到發(fā)展，這就需要做好輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量控制，保障建筑的質(zhì)量和安全性。

參考文獻

[1]. 劉彥艷.淺談建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計[J].科技風(fēng).2009(13)122-123