序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼： A

引言

從傳統(tǒng)意義上來說，輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)都是一些小角鋼和圓鋼組成的鋼架或小型或小跨度屋架結(jié)構(gòu)，一般是用作倉庫或小型的廠房。隨著新型鋼材的出現(xiàn)，相繼出現(xiàn)了冷彎薄壁型鋼和彩色壓型鋼板，這使得輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變革。這種新型的鋼材不僅具有傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，對于輕的優(yōu)勢很是明顯，具體優(yōu)勢表現(xiàn)在：造型新穎，即外觀造型輕巧美觀，對于建筑的表現(xiàn)力強，對于一些單多層工業(yè)、民用建筑和大中小跨度尤為適合，同時可以配合間距柱網(wǎng)，使得布置更加靈活；勞動強度比較輕，即在施工時可以使用小型機吊裝，這樣降低了勞動強度，減少了施工時間；構(gòu)件輕，即通過設(shè)計后，這種高強度鋼材承受相同重量時截面積小，用鋼量相對較低；恒荷載較輕，即由于鋼材較輕，所以恒載荷和地震作用減少明顯，同時對地基的要求也較低。

此外，輕型鋼結(jié)構(gòu)符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，還可以代替磚石和木材結(jié)構(gòu)。但是輕型鋼材是一種技術(shù)新、科技含量高的材料，所以對于施工和設(shè)計人員的要求就相對較高，還要進行一些專業(yè)的培訓(xùn)。這樣一來，在生產(chǎn)線的建立上就會投入很大。此外，這種剛才還需要防火和防腐的處理。

大概在20世紀(jì)初期才開始形成裝配式輕質(zhì)鋼房屋體系，當(dāng)時主要應(yīng)用于車庫的建設(shè)。到了20年代，定型化生產(chǎn)的廠房開始出現(xiàn)在人民的視野。在二戰(zhàn)期間，輕質(zhì)鋼房屋的建設(shè)如噴井之勢飛速發(fā)展，那是多用于軍事飛機庫的建設(shè)。二戰(zhàn)結(jié)束后，面臨著重建的問題，輕質(zhì)鋼房屋需求量更大，這進一步的刺激了輕質(zhì)鋼房屋的發(fā)展。到40年代時，門式鋼結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)，60年代得到了大批量的應(yīng)用。就目前來講，一些發(fā)達國家也是使用輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)進行建設(shè)。美國在門式鋼架上的設(shè)計不僅在理論上，而且在制造工藝上都比較先進。

2.門式鋼架房屋機構(gòu)存在的問題

2.1 屋面活荷載取值

根據(jù)2008年《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：在使用壓型鋼板輕型房屋時，按照水平投影的面積來算，在屋內(nèi)的豎向均布活載的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為0.5kN/m2。但是并不是所有都是這個要求，當(dāng)鋼架構(gòu)件的受荷水平投影的面積是60m2時，豎向均布活載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.3kN/m2。對于載荷效應(yīng)來說，必須符合以下原則：a、將雪載荷、積灰載荷或屋面均布載荷同時考慮，得到最大值；b、雪載荷和屋面均布載荷不能同時考慮，把兩者比較選出最大值；c、當(dāng)使用多臺吊車時，應(yīng)當(dāng)符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來執(zhí)行；d、不能把地震作用和風(fēng)載荷同時考慮；e、由施工或者檢修帶來的載荷不和屋面材料及檁條自重以外的其它荷載一塊考慮。在應(yīng)對各種載荷的計算時，應(yīng)該把各種載荷按照載荷的組合原則進行計算，這樣能夠避免因重復(fù)計算帶來的浪費問題。

2.2 斜梁設(shè)計時,計算長度取值的問題:

a、對于屋面坡度較小的情況，根據(jù)GB50018的規(guī)定，在鋼架平面內(nèi)計算其強度時，按照壓彎構(gòu)件計算。但是對斜梁軸力小的情況時，把鋼架的計算長度近似為豎向支撐點間的距離。b、對于屋面坡度較大的情況，不論是在鋼架的平面內(nèi)還是在平面外，軸力的穩(wěn)定性都不能被忽略；c、從原則上來講，平面外計算長度一般是側(cè)向支撐點間的距離。但是，鋼梁的上下翼的邊緣都會有約束，一般有以下約束：①屋面系桿的支撐系統(tǒng)對其的約束作用；②檁條和屋面板對上翼緣約束作用；③檁條和隅撐的共同作用對下翼邊緣的約束。在計算時，我們一般把隅撐的設(shè)置作為鋼梁平面外長度，并不是將檁條的間距作為鋼梁平面外長度。然而，隅撐的位置設(shè)置又得根據(jù)鋼梁平面外長度作為量度。然而有些設(shè)計師將鋼梁的平面外長度定位3m，但是在制造的過程中卻省去了隅撐位置，最終造成了整個設(shè)計具有安全隱患。

2.3 構(gòu)件的撓度問題

根據(jù)門式鋼架規(guī)程的規(guī)定，當(dāng)鋼架斜梁只用于支撐冷彎型鋼檁條和壓型鋼板屋面時，則鋼架構(gòu)件的豎向撓度限制是L/180；對于有吊頂?shù)臉?gòu)件，豎向撓度限制是L/240；對于有懸掛起重機的構(gòu)件，豎向撓度限制取L/400。對于具有一定載荷并且跨度較大的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計，撓度值將控制著構(gòu)件的截面積的大小。很多的設(shè)計師在進行這方面的設(shè)計時，往往會忽略撓度對結(jié)構(gòu)的控制，僅僅為了能夠滿足強度的設(shè)計做法是不對的。然而，在實際應(yīng)用中，梁撓度的影響是非常大的，它不僅會影響到建筑物的正常使用，還會造成屋內(nèi)積水，甚至出現(xiàn)漏水的情況，這些都會加大屋面的載荷，給整個結(jié)構(gòu)帶來很大的安全隱患。我們可以加設(shè)搖擺柱的方法來應(yīng)對那些跨度大、撓度難控制的鋼架，這樣做可以使撓度起不到控制的作用，而且還能把因撓度控制造成的截面過大的問題降到最低。

2.4 鋼梁高厚比問題

門式鋼架一般都是全鋼結(jié)構(gòu)的，由于檐口位置和鋼柱的連接位置的彎矩較大，所以一般將鋼梁做成變截面型鋼梁。由于使用了這種變截面的鋼梁，所以在設(shè)計的過程中可能會造成高厚比招標(biāo)的問題，所以對設(shè)計結(jié)構(gòu)的就算需要最終檢查。根據(jù)2008年版CECS102:第6.1.1條規(guī)定，對于腹板高度的變化高于60mm/m時，將不考慮受剪板幅屈曲后強度對腹板高度比的控制，所以計算時不能將幅屈曲后強度考慮進去。具體的解決辦法如下：a、可以在構(gòu)件的腹板設(shè)置一個橫向加勁肋，這樣做可以更加不考慮屈曲后強度，還可以提高其容許的高厚比；b、為了滿足高厚比，可以增加腹板的厚度，但是這樣可能會較大的使用鋼量；c、通過調(diào)節(jié)構(gòu)件端部的高度和調(diào)整梁的變截面長度來使腹板的高度變化不超過60mm/m。

2.5 結(jié)構(gòu)形式及布置方面

對于門式鋼結(jié)構(gòu)房屋，冷彎薄壁型鋼檁條和壓型鋼板屋面板作為屋蓋和外墻最合適，而變截面實腹鋼架作為主鋼架最合適。同時我們還可以根據(jù)載荷、跨度和高度的不同，而采用等截面或變截面的焊接工字型或軋制H型的截面來設(shè)計門式鋼架的柱和梁。在設(shè)計吊車梁時，最好把等截面作為門式鋼架的柱。對于門式鋼架的柱腳，我們通常采用支撐設(shè)計來鉸接，一般用一對或兩對螺栓作為平板支座。這樣設(shè)計柱腳鉸接，不僅可以避免彎矩過大的問題，而且還可以減少基礎(chǔ)混凝土的造價問題。鋼接柱腳通常用于有吊車的廠房，這樣設(shè)計有利于吊車的平穩(wěn)運作。采用一些隔熱卷材作保溫層和隔熱層，還可以用具有隔熱效果的板材做屋面來解決對房屋或廠房的隔熱要求。

2.6 屋蓋鉸接問題

在進行鋼結(jié)構(gòu)屋蓋廠房的設(shè)計中，有些設(shè)計人員會把鋼梁和砼柱相連接的位置用剛接的計算方法來計算，所以在施工之后，連接處的受力是不是真正的剛接，這會帶來很大的安全隱患。為了安全起見，我們把砼柱面和鋼梁的鏈接用鉸接的形式來計算。

2.7 抽柱問題

有時由于空間原因，在某些廠房的設(shè)計中往往采用抽柱的屋架形式，即通過一些托或支撐來架梁。有些設(shè)計人員在對抽柱進行計算時，認(rèn)為抽柱榀屋架就是直接把標(biāo)準(zhǔn)榀屋架刪掉柱子，然后加上托梁和鉸接的接點這么簡單。如此做法會出現(xiàn)梁截面嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，這是由于彎矩是靠鋼梁在檐口的鋼柱約束傳遞的，而對于托梁，托梁和屋面梁是按鉸接的形式受力的，所以這樣會造成屋脊的彎矩最大，而截面卻最小的問題。此外，在對抽柱屋架進行計算時，托梁對屋架的彈性約束是必須要考慮的，具體的說就是把托梁和屋面梁的連接作為彈性支座，然后計算其對鋼梁的約束作用，并非是簡單的按照鉸接來進行計算。對廠房的抽柱計算時，建議從整體上把握，利用整體建模計算，結(jié)構(gòu)的受力情況，最后選出最優(yōu)截面。

2.8 有吊車設(shè)計圖紙的標(biāo)識問題

對于有吊車的廠房設(shè)計，設(shè)計的圖紙中不僅要有構(gòu)架的設(shè)計，還要表明吊車的型號、臺數(shù)、吊重重量和跨度能數(shù)據(jù)。防止因為標(biāo)注不明確帶來安全隱患的問題。

2.9 其他

除以上問題外，可能還會有焊縫質(zhì)量、涂裝、保溫隔熱防水的問題。其中，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中對焊縫質(zhì)量做出了明確規(guī)定，值得注意的是要把評定等級，檢驗等級和焊縫質(zhì)量等級區(qū)分開來。對于涂裝，對于鋼材都需要做一些防火或防銹涂層，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》( GBJ16—87)第 7.2.8 條做出了規(guī)定。對于保溫隔熱防水問題，室內(nèi)的溫度要求可能會比較高，所以要對冷橋接點做一些處理，例如選用一些高檔保溫材料能夠較好的減輕結(jié)露和冷凝的現(xiàn)象。

3. 結(jié)語

由于現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)廠房的日益增多和廣泛使用，對其安全問題提出了更高的要求。所以在門式鋼架設(shè)計中要避免以上問題的同時，做到規(guī)范、實用和美觀相結(jié)合。

參考文獻

[1] 趙建成 ,周觀根 ,魯永貴.輕鋼結(jié)構(gòu)中屋面撓度對屋面防水影響[J].第三屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研究會,2003,3.

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篇（2）

中圖分類號：TU393文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1006-6012（2015）12-0075-01

近年來，大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，按照剛性差異以及組合方式的不同，可以劃分為2種結(jié)構(gòu)形式，一種是剛性結(jié)構(gòu)，另一種是柔性結(jié)構(gòu)。剛性大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)一般由空間桁架、網(wǎng)架等鋼桿件構(gòu)成。對于剛性大跨度房屋結(jié)構(gòu)來講，其主要設(shè)計依據(jù)是所受荷載。

1工程概況

某兩連跨廠房，長300m，跨度70m，采用鋼結(jié)構(gòu)方案，基礎(chǔ)采用混凝土獨立基礎(chǔ)。本工程屋頂形式采用張弦桁架構(gòu)件，同時連接格構(gòu)柱剛性，格構(gòu)柱的柱腳主要采用鉸接的連接方式。

2結(jié)構(gòu)方案的選定

根據(jù)建筑外形尺寸對項目結(jié)構(gòu)方案進行對比與分析，以優(yōu)選出最佳的結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)過分析，本工程屋頂鋼結(jié)構(gòu)方案選定了張弦桁架方案，并與格構(gòu)柱剛性連接。這種方案具有以下幾方面的優(yōu)點：一是張弦結(jié)構(gòu)具有操作方便、重量輕、承載力好，有利于解決了結(jié)構(gòu)剛度問題；二是屋頂構(gòu)件與格構(gòu)柱剛性連接，實現(xiàn)了地震作用下側(cè)向位移及風(fēng)荷載的有效控制；三是柱腳采用鉸接連接，在地震作用下，上部結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生彎矩，這樣能夠合理利用原有基礎(chǔ)。屋頂結(jié)構(gòu)采用弦桿截面為219mm×10mm的張弦桁架，并與腹桿連接，其拉索采用￠15.2鋼絞線，其抗拉強度為1860MPa一共6束。同時，采用6孔夾片式錨具，將3道截面為180mm×8mm鋼管的立桿設(shè)置于張弦桁架與拉索之間。為了滿足錨固的作業(yè)需要，將315mm×40mm錨杯設(shè)置在下弦桿上，同時，確保弦桿與錨杯焊接。

3大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計中注意問題

在進行大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要做好單榀主桁架的驗算工作，并對單榀主桁結(jié)構(gòu)中墻面、屋頂?shù)奈恢眠M行分析與確定。同時，本工程所受的結(jié)構(gòu)荷載包括以下幾種：屋面荷載、雪荷載以及地震作用等。項目所處區(qū)域為50年一遇，屋面地震烈度為6度。本工程采用張弦桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布受到拉索預(yù)張力大小的影響。因此，在拉索預(yù)張力確定時，我們需要考慮到以下幾個方面的因素：

（1）單跨屋面在荷載作用時，其張弦桁架對格構(gòu)柱不會產(chǎn)生水平推力，這樣有利于自平衡體系的形成。

（2）單跨屋面在荷載作用后，在正常使用下，其相對撓度值與反拱值相互抵消，滿足了使用極限狀態(tài)要求。

（3）在風(fēng)荷載作用時，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)規(guī)定，拉索要小于應(yīng)力比。

（4）屋頂桁架在風(fēng)荷載作用下，要確保其拉索具有足夠的拉力，以免造成拉索失去作用。在進行大跨度鋼結(jié)構(gòu)分析時，要按照桿單元對桁架腹桿進行分析，同時要按照梁單元對弦桿進行分析。在結(jié)構(gòu)計算的過程中，本工程采用SAP2000V1462軟件進行結(jié)構(gòu)計算，并控制好拉索拉應(yīng)力和最大應(yīng)力比，一般來說，拉索拉應(yīng)力為900MPa，最大應(yīng)力比為0.48，以提升拉索材料的強度。經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析，張弦桁架的拉索初始內(nèi)力為198kN，初始反拱值為86mm。由此可見，在溫度荷載作用下進行結(jié)構(gòu)分析，應(yīng)選擇正溫，不能選擇負(fù)溫。但在負(fù)溫作用下，由于拉索拉力較大，所以拉索不會失去作用。屋頂張弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋頂桁架的剛度，在施加預(yù)張力的過程中，我們要充分考慮到屋頂桁架的剛度，當(dāng)剛度滿足要求后，屋頂桁架要與格構(gòu)鋼柱進行焊接。對于兩跨張弦桁架來說，要確保內(nèi)力構(gòu)造與尺寸的一致性。此外，我們還應(yīng)對單跨屋頂張弦桁架結(jié)構(gòu)的施工工況進行分析，旨在為了施工吊裝作業(yè)提供依據(jù)。在進行單榀結(jié)構(gòu)模態(tài)分析時，應(yīng)選用前5階周期的結(jié)構(gòu)模態(tài)進行分析，經(jīng)分析得知，結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度不足。同時，張弦桁架結(jié)構(gòu)是一種平面受力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)平面的需要一定支撐體系，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為此，應(yīng)將次桁架設(shè)置于桁架與立桿的相交位置，同時將交叉支撐設(shè)置于次桁架之間，這樣就可以形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)空間體系。經(jīng)過以下因素分析與比較，最終選擇了桁架桿件截面。

4施工過程控制

在張弦桁架結(jié)構(gòu)安裝時，應(yīng)按照建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求進行施工，同時，在結(jié)構(gòu)分析時，要對不同的施工工況進行模擬與分析。在本工程張弦桁架施工安裝的過程中，要結(jié)合現(xiàn)場結(jié)構(gòu)特點，按照以下步驟進行施工。焊接屋頂拱形桁架；安裝鋼拉索，張拉反拱，以達到初始預(yù)張力值；焊接屋頂桁架與邊柱柱，從而形成兩連拱結(jié)構(gòu)；將交叉支撐安裝于兩連拱結(jié)構(gòu)之間，這樣有利于形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)空間體系。安裝桁架。綜上分析得知，拉索張拉工作極其重要。在施工過程中，要確定好拉索節(jié)點的位置，盡可能地降低理論長度的偏差。在拉索張拉的過程中，要控制好屋頂反拱值，一般控制在87mm左右。拉索內(nèi)力值為110kN，拉索軸向變形值為50mm。在施工監(jiān)測時，我們要對拉索內(nèi)力進行監(jiān)控，確保監(jiān)測結(jié)果滿足設(shè)計要求。在拉索張拉時，要先固定好立桿臨時支撐，待張拉完畢后，要采用U形夾將立桿下部與拉索夾緊，防止拉索出現(xiàn)串動。

5結(jié)束語

綜上所述，通過對某廠房大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析，得到了以下幾個方面的結(jié)論：

（1）本工程與其他大跨結(jié)構(gòu)的不同之外在于大跨度設(shè)計是由結(jié)構(gòu)剛度控制，需要考慮到結(jié)構(gòu)整體側(cè)向的剛度，同時要對原有基礎(chǔ)進行利用。

（2）在施加預(yù)張力時，要控制好預(yù)張力的大小，確保張弦桁架結(jié)構(gòu)的承載力及剛度。

（3）張弦桁架結(jié)構(gòu)是一種平面受力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)平面的需要一定支撐體系，因此，在張拉過程中要確保張弦桁架的穩(wěn)定性。

（4）對于大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用專用連接構(gòu)造，確保計算模型與實際結(jié)構(gòu)的一致性，確保結(jié)構(gòu)傳力的明確性。鋼結(jié)構(gòu)作為房屋建筑結(jié)構(gòu)形式之一，具有重量輕、安裝方便、強度高、施工周期短等優(yōu)點。在房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要結(jié)合工程實際情況，優(yōu)選最佳的結(jié)構(gòu)形式，在選擇鋼結(jié)構(gòu)材料時，要充分考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)的尺寸和受力形式。一般來說，由于建筑鋼結(jié)構(gòu)都是采用現(xiàn)場拼裝的安裝方式，因此在設(shè)計時要考慮到鋼結(jié)構(gòu)在運輸和起吊中的剛度，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

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中圖分類號：TU2文獻標(biāo)識碼： A

前言

在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，會受到很多因素的影響，建筑鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候，要滿足建筑的要求，不能對建筑設(shè)計進行破壞，同時鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍也是建筑設(shè)計的上限，就是建筑設(shè)計不能超出鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍，在安全和合理方面要達到要求，建筑設(shè)計是否能夠得到實現(xiàn)離不開鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。

一、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循的原則

1. 保證結(jié)構(gòu)的整體性。鋼結(jié)構(gòu)的整體性，能保障建筑耐用的年限增加，且殘值率為 0. 2，設(shè)計者必須明確各類外力從作用點到基礎(chǔ)的傳遞路徑和傳遞過程產(chǎn)生的效應(yīng)，有關(guān)構(gòu)件如何既分工又協(xié)同的工作。

2.設(shè)計必須體現(xiàn)計算和構(gòu)造的一致性。根據(jù)房屋建筑的荷載特點及其力學(xué)行為，尤其是對地震荷載的反應(yīng)，都要達到預(yù)期的效果。

3.鋼結(jié)構(gòu)住宅一般不超過 12 層，否則不規(guī)則的布置在地震時容易遭到損壞。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

1.鋼結(jié)構(gòu)的選型和布置

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系一般分為四類，通常情況下是根據(jù)其側(cè)力不同來劃分的。在實際的工作中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是概念設(shè)計，應(yīng)該綜合考慮建筑的條件、荷載能力、使用功能、制作安裝、材料使用等影響因素，選擇抗震或抗火性能良好的切實可行的結(jié)構(gòu)體系。還要通過鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢、細節(jié)、力學(xué)關(guān)系的對比來實際考察。另外，鋼結(jié)構(gòu)的布置要依據(jù)體系的特點以及具體使用情況和性質(zhì)綜合考慮。通常情況下，既要保證鋼結(jié)構(gòu)的剛度，又要確保鋼結(jié)構(gòu)的受力分布均勻，還要最大限度減少建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，保證各層的抗側(cè)力強度。在施工的時候，要滿足建筑的各項使用功能和要求。

2. 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計應(yīng)注意的問題

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中已大量運用計算機輔助設(shè)計，市面上針對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的商用軟件也涌現(xiàn)了很多。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通過軟件對荷載進行布置，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算、強度計算則交由計算機自動完成。在進行穩(wěn)定性計算的時候，為簡化計算，通常的做法是將結(jié)構(gòu)的標(biāo)高按一定規(guī)范轉(zhuǎn)化成相應(yīng)荷載進行設(shè)計，其余部分計算也是交由計算機完成。

2.1目前，隨著科技的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究有了較大進展，但是仍然存在一些問題

1）目前，在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究中，用的最廣泛的工具為梁-柱單元理論，但該理論難以表現(xiàn)軸力的大小跟彎矩的耦合效應(yīng)。為此，有學(xué)者致力于該理論的修正工作。

2）在進行大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常采取的做法是把整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定統(tǒng)一考慮，取穩(wěn)定安全系數(shù)。在這一做法中，沒有反應(yīng)整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的內(nèi)在聯(lián)系。設(shè)計者不能知其然而不知其所以然，對于這些影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素要搞清來源，要了解其分類。

3）物理、幾何不確定性。包括極限應(yīng)力、材料的彈性模量、切變模量等；構(gòu)件的長寬比、截面形狀、受力狀態(tài)、截面面積和尺寸。

4）統(tǒng)計的不確定性。統(tǒng)計原理基于大量的數(shù)據(jù)支撐，從而建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)函數(shù)模型。由于工程中數(shù)據(jù)的獲得存在一定難度，就會導(dǎo)致統(tǒng)計信息的缺乏，產(chǎn)生不確定性。

5）模型的不確定性。在進行結(jié)構(gòu)的分析之前，需要在相應(yīng)的假設(shè)基礎(chǔ)上，利用邊界條件等條件建立數(shù)學(xué)模型。由于前提假設(shè)的缺陷和人類現(xiàn)階段理論的不完整性，往往造成所建立的模型存在不確定性。

以上所述都是影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的隨機因素，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展離不開我們對這些因素的研究。

2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計經(jīng)驗

1）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，在發(fā)生屈曲破壞前使構(gòu)件達到極限承載力；②使板件在構(gòu)件發(fā)生破壞前發(fā)生屈曲破壞，在利用其屈曲后的狀態(tài)來提高整個構(gòu)件的承載能力；③對量的局部失穩(wěn)情況，通過設(shè)置加筋肋加以解決。

2）軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的控制方式。翼緣尺寸和腹板高度要做好計算，以此控制軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定；若遇到圓管截面的受壓構(gòu)件，則可以通過控制外徑與壁厚之比來實現(xiàn)。

3.樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計

在建筑施工中，使用的施工材料不同，會導(dǎo)致建筑在使用的時候也是不同的，鋼結(jié)構(gòu)的房屋和混凝土結(jié)構(gòu)的房屋在溫度伸縮縫區(qū)段長度上是有很大的差別的。通常混凝土結(jié)構(gòu)的溫度伸縮縫是較短的。鋼結(jié)構(gòu)框架的房屋在進行樓板施工的時候，通常會采用現(xiàn)澆混凝土施工的方式來進行施工，這樣是為了避免在施工中出現(xiàn)樓板開裂的情況，在進行施工的時候可以在混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)留溫度伸縮縫。在進行施工的時候，采用設(shè)置后澆帶施工也是可以減小混凝土溫度變化出現(xiàn)裂縫的有效措施。在樓板施工中使用壓型鋼板進行施工也是可以的，但是一定要滿足構(gòu)造的要求，同時在鋼梁上要進行焊接。同時在進行施工時，連接措施也是保證混凝土和壓型鋼板可以順利進行施工的重要保證。在進行施工的時候，很多的壓型鋼板在規(guī)格上具有一定的限制，因此在施工中要根據(jù)施工的具體情況來決定是否使用。

4.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算

設(shè)計人員在進行設(shè)計的時候，通常是將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計分開來計算的。在進行計算的時候，要先假定網(wǎng)架支座的剛度是無窮大的，而且要假定所有的支座在剛度上都是相同的，然后進行下部結(jié)構(gòu)的計算。但是在實際的工作中，下部結(jié)構(gòu)的形式通常都是以住或者是梁的形式體現(xiàn)的，這種結(jié)構(gòu)形式在剛度上非常有限的，通常剛度也是存在著很大差異的。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以避免工程施工中出現(xiàn)過多的事故，同時也是為了更好的保證建筑在使用的時候不出現(xiàn)事故。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在計算的時候?qū)︿摬牡倪x擇也是非常重要的，同時在選擇鋼材的時候一定要保證鋼材的彈性非常好。

三、鋼結(jié)構(gòu)計算長度系數(shù)的確定

對于一些大跨空間結(jié)構(gòu)桿件的計算長度系數(shù)取值，目前研究領(lǐng)域沒有明確規(guī)定，更缺乏計算方法的支持。因而在實際工程中，鋼結(jié)構(gòu)計算長度系數(shù)往往較難計算。筆者在實際工作中發(fā)現(xiàn)，反彎點法可以較準(zhǔn)確地確定計算長度系數(shù)，使設(shè)計工作便捷。具體方法如下。

豎向荷載為主時，在框架分析得到的彎矩圖里，框架柱腳彎矩和柱頂?shù)膹澗胤较蚴窍喾吹模徽回?fù)經(jīng)過零，零點位置叫反彎點，反彎點都位于柱中點附近。反彎點法是一種手工計算的簡化近似計算方法之一種，適用于規(guī)則框架。就是利用這個（反彎點都位于柱中點附近）特性，設(shè)每層柱子中點彎矩為零，把多層框架截成每層的計算簡圖來計算。由于約束條件是多種多樣的，有時很難在變形曲線上表示出反彎點之間的距離。反彎點法主要包括以下幾個步驟：反彎點位置的確定；柱的側(cè)移剛度的確定；各柱剪力的分配；柱端彎矩的計算；梁端彎矩的計算；梁的剪力的計算。

結(jié)束語

在建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常重要的組成部分，是進行建筑工程施工的重要保證。在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要對不同的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)的問題進行分析，使以后的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作可以得到更好的發(fā)展。

參考文獻

[1] 鄭寶磊；山西首幢高層鋼結(jié)構(gòu)公寓設(shè)計與整體計算分析 [D]；太原理工大學(xué)；2011.

[2] 吳星；多高層鋼結(jié)構(gòu)立體停車庫整體穩(wěn)定性能研究 [D]；湖南大學(xué)；2010.

[3] 張娟娟；甘肅省涇川縣某高層鋼結(jié)構(gòu)仿古塔的彈塑性分析 [D]；太原理工大學(xué)；2012.

篇（4）

0 引言

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時高強度鋼材應(yīng)運而生，

在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可說是同步前進。

1 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的原則

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，將會造成不應(yīng)有的損失。

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并具體闡明了這些原則，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。

1.1 結(jié)構(gòu)整體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，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，亦即設(shè)計必要的支撐構(gòu)件。這就是說，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設(shè)置適當(dāng)?shù)奈膿味斐沙銎矫媸Х€(wěn)。

1.2 結(jié)構(gòu)計算簡圖和實用計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算十分重要。

目前任設(shè)計單層和多層框架結(jié)構(gòu)時，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分折而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，自應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設(shè)計中為了簡化計算工作，需要設(shè)定一些典型條件。

1.3 設(shè)計結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。

結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造設(shè)計相符合，一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計中大家都注意的問題。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)盡量減少桿件偏心這些都是設(shè)計者處理構(gòu)造細部時經(jīng)?？紤]到的。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。然而在處理梁整體穩(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)，同時允許梁在水平平面內(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。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計流程

2.1 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

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)。

2.2 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中都應(yīng)該被強調(diào)的是“概念設(shè)計”，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要，對一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的設(shè)計思想，從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細部措施。運用概念設(shè)計可以在早期迅速、有效地進行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運算。

2.3 預(yù)估截面

結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。

鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計算，這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估。

柱截面按長細比預(yù)估。通常50

2.4 結(jié)構(gòu)分析

目前鋼結(jié)構(gòu)實際設(shè)計中，結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析，條件允許時考慮P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。

2.5 構(gòu)件設(shè)計

構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理，經(jīng)濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構(gòu)件設(shè)計中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的彈性方法并不匹配。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術(shù)的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構(gòu)件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優(yōu)化設(shè)計功能之一。它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。

2.6 節(jié)點設(shè)計

連接節(jié)點的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的內(nèi)容之一。在結(jié)構(gòu)分析前，就應(yīng)該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計的節(jié)點與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節(jié)點分剛接，鉸接和半剛接。

2.7 圖紙編制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計出圖分設(shè)計圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計圖為設(shè)計單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計圖編制，有時也會由設(shè)計單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項目增多和設(shè)計院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計圖編制的情況也很普遍。

設(shè)計圖及施工詳圖的內(nèi)容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設(shè)計單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間

不盡相同。初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計并參考相關(guān)的工具書，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。

3 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中應(yīng)注意的問題：

3.1 鋼結(jié)構(gòu)，有低層和多層之分。低層一般不超過3層，用于別墅；多層用于公寓。本文介紹多層公寓住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題。

3.2 超過9層為高層。10～12層又稱小高層?？拐鹨?guī)范GB50011對12層以下和12層以上的房屋提出不同要求。住宅鋼結(jié)構(gòu)一般不宜超過12層。

篇（5）

中圖分類號：TU37文獻標(biāo)識碼： A

0 引言

鋼管混凝土邊框剪力墻結(jié)構(gòu)是一種新型鋼-混凝土組合剪力墻，即利用抗剪連接鍵將鋼管混凝土邊框和剪力墻進行可靠連接。接合面連接的好壞是關(guān)系結(jié)構(gòu)整體抗震性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題，目前國內(nèi)外對該類結(jié)構(gòu)豎縫抗震性能的研究并不多，各國規(guī)范對其抗剪強度的計算采用不同的破壞機理。

1 抗剪承載力計算公式

1.1栓釘連接件抗剪承載力計算公式

抗剪連接件的形式很多，一般按照變形能力可分為剛性連接件和柔性連接件兩大類。目前最常用的抗剪連接件是栓釘，對栓釘抗剪連接承載力的計算研究的比較多，但是各國對其計算公式?jīng)]有形成統(tǒng)一。

加拿大《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》SI6.1-1974規(guī)定

≤448Ast

日本規(guī)范亦采用式(1)，但規(guī)定Ec和fc的適用范圍為500～900 MPa，這是偏于保守。

Eurocode 4規(guī)定:當(dāng)hst/dst≥4(hst和dst分別表示栓釘?shù)母叨群椭睆?時，有

≤0.64Astfu

其中，Ast表示栓釘桿的橫截面面積，Ec表示混凝土的彈性模量，fck表示混凝土圓柱體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值(=0.83fcu)，fu為栓釘?shù)臉O限抗拉強度。

美國鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范（ACI318-83）基于摩剪理論給出保守計算公式

其中：Ac為抗剪混凝土面積；K1為系數(shù)，普通混凝土K1等于2.81MPa，全輕骨料混凝土K1等于1.41 MPa，輕砂混凝土K1等于1.76 MPa。

中國學(xué)者聶建國、沈聚敏、崔玉萍、胡夏閩等人對栓釘抗剪連接件進行了研究并取得一些成果。這些成果為制定我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)剪力連接件計算的條文提供了依據(jù)。

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》(1997修訂稿)規(guī)定，當(dāng)hst/dst≥4.0時，有

≤0.7Astf

其中，Ast表示栓釘桿的橫截面面積，Ec表示混凝土的彈性模量，fc表示混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，f表示栓釘抗拉強度設(shè)計值

我國現(xiàn)行的GB50017-2002鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對鋼-混凝土組合梁設(shè)計條文進行了較大改進，其中給出的栓釘承載力公式為:

≤0.7Astfλ

其中，λ為栓釘材料抗拉強度最大值與屈服值之比，f表示栓釘抗拉強度設(shè)計值。

本次試驗栓釘?shù)挠嬎愫奢d采用美國鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范（ACI318-83）。

1.2銷鍵抗剪承載力計算公式

接縫處承載力驗算還需包括抗剪銷鍵的焊縫強度驗算和混凝土的局部承壓驗算，焊縫在剪力作用下按純剪切考慮，可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017的規(guī)定計算；驗算抗剪銷鍵上混凝土的受壓承載力時，局部承壓混凝土的垂直抗壓強度可取1.5fc。

2 試驗概述

本試驗共設(shè)計了5個試件，試件的配置方式是根據(jù)栓釘?shù)呐滗撀试?%左右進行設(shè)計。因此在試件配置時選擇6個栓釘（1.32%）和4個栓釘（0.88%）。試驗中鋼管采用120mm*120mm*4mm的普通Q345級方鋼管； 銷鍵為直徑20mm的螺紋鋼筋加工而成，長100mm，豎向間距225mm，焊接在鋼管壁上；栓釘為ML15標(biāo)準(zhǔn)尺寸，直徑13mm，長80mm，在豎向接合面上的水平間距均為60mm，豎向間距為200mm或250mm。通過栓釘抗拉強度試驗得到栓釘抗拉強度為355.78Mpa。

試件墻體部分采用C30自密實混凝土，經(jīng)過試配最終確定配合比比值為：0.41:1: 2.54:2.75。鋼管內(nèi)部混凝土為C50自密實混凝土，其配合比比值為：0.22:1:1.13:1.22。

本次試驗用MTS作動器完成，加載點取在鋼管與混凝土結(jié)合部鋼管壁上，管壁上焊接30*120*15mm厚的鋼條，以保證直剪面發(fā)生直剪破壞。試驗采用國內(nèi)外常用的擬靜力加載方案以模擬地震作用，即對試件施加低周反復(fù)荷載直至破壞。

3 計算結(jié)果分析

本次試驗試件破壞形式全部為混凝土破壞，栓釘未剪斷。本次試驗試驗結(jié)果與各國規(guī)范計算值的比較見表1。

表1 豎縫抗剪試驗值與各國規(guī)范計算值的對比

注：試件編號中“6S2P”是指6個栓釘和2個銷鍵的組合連接方式，SP是指Shear Performance。

通過比較發(fā)現(xiàn)各國規(guī)范計算值均高于試驗結(jié)果，原因有以下幾點：

1）本次試驗的栓釘為直剪破壞，與推出試驗相似，各國規(guī)范是對組合梁中栓釘連接件的規(guī)定，而國內(nèi)外的研究都表明，推出試驗得到的栓釘抗剪承載力比組合梁中栓釘?shù)膶嶋H抗剪承載力要低。

2）由于栓釘布置較密集，在試驗時出現(xiàn)群釘效應(yīng)導(dǎo)致每根焊釘承載力比普通單釘承載力要小。

4 抗剪承載力計算

各國的規(guī)范中有關(guān)于栓釘抗剪承載力的計算公式，但是對栓釘和銷鍵組合抗剪的計算公式未見報道，因此，在研究國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范基礎(chǔ)上，提出栓釘和銷鍵組合抗剪承載力計算公式：

（1）

式中：

Ast是栓釘?shù)臋M截面面積，Ec是混凝土的彈性模量，fck是混凝土圓柱體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，l是抗剪銷鍵長度，d為抗剪銷鍵高度，fc是混凝土抗壓設(shè)計強度，α為局部承壓有效面積調(diào)整系數(shù)，建議取0.9。

表2 試件抗剪承載力實測值和計算值

按該計算公式（1）得出各試件的豎向接合面抗剪承載力計算值和實測值見表2，計算值和實測值吻合較好，試件SP-6S和SP-6S2P相對誤差略微偏大原因可能是公式（1）中關(guān)于栓釘抗剪承載力計算的理論值偏大造成的。

結(jié)論

（1）鋼管混凝土邊框與墻板豎向接合面采用栓釘和銷鍵的組合連接方式能夠保證剪力有效傳遞，且能夠保證接縫的穩(wěn)定性。

（2）本次試驗試件的破壞形式與推出試驗相似，且試件的實際壓力值均低于各國規(guī)范的計算值。

（3）對于采用栓釘和銷鍵組合連接方式的構(gòu)件，按照公式（1）進行計算，其計算值與實測值吻合良好，可以應(yīng)用到工程設(shè)計中。

參考文獻

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[2]胡夏閩，劉子彤，趙國藩. 鋼與混凝土組合梁栓釘連接件的設(shè)計承載力[M].北京: 建筑工業(yè)出版社，2000.

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中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼： A

1、前言

山東某重型數(shù)控壓力機制造聯(lián)合廠房鋼結(jié)構(gòu)工程，為重鋼結(jié)構(gòu)廠房，最大吊車起重噸位為200t。其中A、B、C軸線為H型鋼柱，D、E、F軸線為雙圓管鋼混結(jié)構(gòu)柱。本工程建筑面積35474.9，主廠房縱向長度264.580米，橫向長度132米，共5跨，各跨跨度由南至北依次為24m、24m、27m、27m、30m。 南四跨的最大吊車噸位由南至北依次為10t、32t、50t、75t。北一跨， 1～13軸為100t,13～23軸線間為200t（吊車使用過程中，200t吊車嚴(yán)禁運行到使用范圍外）。廠房內(nèi)景照片見圖1。

圖1 廠房內(nèi)實物圖

75t門式剛架廠房設(shè)計已超過《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的適用范圍，設(shè)計主剛架、吊車梁及制動桁架時，可通過《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》來控制剛架柱側(cè)移及吊車梁變形，剛架梁和圍護結(jié)構(gòu)變形仍可按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進行設(shè)計[1]。

2、優(yōu)化思路

2.1 主構(gòu)件基于性能設(shè)計的優(yōu)化

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,主剛架為“有橋式吊車的單層框架”，柱頂位移按照h/400控制；屋面無吊頂、吊掛等，則屋架撓度按照L/250控制；對于吊車梁 [2]，豎向撓度限值取其跨度的1/1000，水平撓度取其跨度的1/2200。

基于剛架柱抗彎性能較高，剛架柱為雙肢鋼管混凝土格構(gòu)柱，而鋼管混凝土?xí)r經(jīng)典的鋼-砼組合構(gòu)件，其剛度大、變形能力強，受力性能以及性能如抗火性能等均優(yōu)于純鋼或鋼筋混凝土構(gòu)件。然而原設(shè)計沒有使材料承載力得到很好發(fā)揮，經(jīng)優(yōu)化后，柱的應(yīng)力控制在0.85以內(nèi)。

根據(jù)鋼梁彎矩包絡(luò)圖，將鋼梁采用變截面形式，可充分發(fā)揮材料力學(xué)性能，以及基于腹板的屈曲后拉力場效應(yīng)，采用薄腹截面焊接H形鋼。鋼梁的穩(wěn)定可由檁條-拉條系統(tǒng)作為鋼梁平面外的側(cè)向約束，整體穩(wěn)定可不用考慮，優(yōu)化后鋼梁應(yīng)力控制0.9以內(nèi)。

吊車梁噸位較大，其所用的用鋼量不少，因此需精心設(shè)計，實現(xiàn)經(jīng)濟目標(biāo)。經(jīng)優(yōu)化后主剛架減省用鋼量情況見表1所示。

表1 主剛架優(yōu)化結(jié)果

2.2 次構(gòu)件基于性能設(shè)計的優(yōu)化

圍護結(jié)構(gòu)下列指標(biāo)進行截面優(yōu)化設(shè)計：參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002），檁條撓度≤L/150，墻梁撓度≤L/100，其他受壓桿長細比≤180，吊車梁以下柱間支撐長細比≤300，其他受拉桿長細比≤350~400。

2.3、抗震性能化設(shè)計

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）條文說明9.2.14規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件的強度和穩(wěn)定的承載力均滿足高承載力――2倍多遇地震作用下的要求時，可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017彈性設(shè)計階段的板件寬厚比限值，即C類；C類是指現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017按彈性準(zhǔn)則設(shè)計時腹板不發(fā)生局部屈曲的情況，如雙軸對稱H形截面翼緣需滿足，受彎構(gòu)件腹板需滿足，壓彎構(gòu)件腹板應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017―2003式(5.4.2)的要求。本工程進行了2倍多遇地震作用驗算，各指標(biāo)滿足規(guī)范要求，因此板件寬厚比及高厚比要求限值放寬，降低用鋼量。

3、格構(gòu)柱剪切變形影響

格構(gòu)柱屬于壓彎構(gòu)件，多用于廠房框架柱和獨立柱，優(yōu)點在于很好的節(jié)約材料；截面一般為型鋼或鋼板設(shè)計成雙軸對稱或單軸對稱的截面。格構(gòu)柱的突出力學(xué)性能優(yōu)勢使得其不僅作為承壓構(gòu)件還作為主要抗側(cè)移構(gòu)件被廣泛應(yīng)用于工程中[3]。本工程優(yōu)化設(shè)計對于設(shè)有格構(gòu)柱的廠房，目前設(shè)計手冊建議對于格構(gòu)柱的建模采用對慣性矩乘以0.9來考慮剪切變形的影響，具體格構(gòu)柱的剪切變形影響有多大，已有少量報道論述過這個問題。童根樹從穩(wěn)定的角度研究格構(gòu)柱的剪切變形影響，詳見《格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析》[4]，提出了格構(gòu)柱慣性矩的折減系數(shù)公式，

（1）

陳紹蕃在對上述論文進行了討論，提出了自己的折減系數(shù)公式[5]，。本文從強度的角度對格構(gòu)柱剪切變形影響進行分析。

3.1、理論分析

對于軸心受壓構(gòu)格柱，當(dāng)格構(gòu)柱處于臨界的微彎狀態(tài)時，柱子的橫截面將產(chǎn)生剪力；對于壓彎格構(gòu)柱，由彎矩產(chǎn)生剪力。橫截面上的剪力將引起格構(gòu)柱分肢之間的剪切變形，從而降低構(gòu)件的承載力。因此，格構(gòu)柱分肢之間的綴材用來抵抗這種橫向變形，而綴條或綴板的截面尺寸主要按橫向剪力來設(shè)計的[6]。

格構(gòu)柱節(jié)間單元的抗側(cè)剛度計算[7]，計算簡圖見圖2所示，在單位荷載下節(jié)間單元的變形為，

圖2 節(jié)間抗側(cè)剛度計算簡圖

，則抗剪剛度為，抗推剛度為；格構(gòu)柱抗彎剛度，其中分肢截面面積都為，分肢形心間距，斜綴條截面面積，綴條間距，綴條與分肢夾角，鋼材彈性模量，格構(gòu)柱高度，繞虛軸長細比為（計算長度系數(shù)取1.0，為回轉(zhuǎn)半徑），綴條長度，綴條軸向力，分肢繞自身形心軸慣性矩為。下面按懸臂格構(gòu)柱的不同荷載狀態(tài)下計算剪切變形對強度的影響。

1）柱頂集中荷載情況

柱頂作用集中荷載，則變形為，若按三維建模格構(gòu)柱，則可真實計算變形；若按單桿建模，則計算變形時需考慮等效抗彎剛度，變形為，使

，則，得到

，即格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)為 （2）

2）柱身均布荷載情況

柱身作用均布荷載，則變形[8]為，若按三維建模格構(gòu)柱，則可真實計算變形；若按單桿建模，則計算變形時需考慮等效抗彎剛度，變形為，使，則，得到

，即格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)為（3）

3.2、算例驗證

現(xiàn)對集中荷載作用下懸臂格構(gòu)柱進行三維建模計算，與簡化計算進行比較，分析折減系數(shù)情況與本文公式（2）的折減系數(shù)進行對比分析，某格構(gòu)柱，分肢截面面積都為，分肢形心間距，綴條間距，綴條與分肢夾角，鋼材彈性模量，格構(gòu)柱高度，繞虛軸長細比為，分肢繞自身形心軸慣性矩為。經(jīng)計算得到下列表格2所示。

綴條面積 SAP2000三維計算頂點位移 不考慮剪切變形頂點位移 軟件計算得折減系數(shù) 本文公式（2）

表2 集中荷載作用格構(gòu)柱在變化綴條面積條件下折減系數(shù)對比情況

現(xiàn)對懸臂格構(gòu)柱受均布荷載作用下進行三維建模計算，與簡化計算進行比較，得到折減系數(shù)與本文公式（3）、童根樹提出的公式（1）的折減系數(shù)進行對比分析，經(jīng)計算得到下列圖3所示。

圖3 均布荷載作用格構(gòu)柱在變化綴條面積條件下折減系數(shù)對比情況

由表2、圖3可知，本文提出的折減系數(shù)更加接近三維模型計算值。

3.3 考慮剪切變形對結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響

圖4 計算簡圖

結(jié)構(gòu)按二維平面模型計算，計算簡圖見圖4所示，風(fēng)荷載作用下頂層相對側(cè)移為1/941，若考慮其中三根格構(gòu)柱的剪切變形，結(jié)果將發(fā)生變化。在風(fēng)荷載作用下，前三根鋼柱為實腹式柱，無需折減，第4、5根格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)按式（2）計算（因柱身沒有受風(fēng)荷載，通過頂點集中傳力），第6根根構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)按式（3）計算（因風(fēng)荷載沿柱身分布），求得系數(shù)分別為0.656，0.701，0.71，由軟件三維建模計算得頂點相對側(cè)移為1/683，即格構(gòu)柱剪切變形對整榀剛架側(cè)移影響折減系數(shù)為683/941=0.726，可見格構(gòu)柱的剪切變形不可忽略，本工程在考慮剪切變形影響下相對側(cè)移仍滿足規(guī)范（1/400）要求。

4、小結(jié)

1）本文從性能指標(biāo)和構(gòu)件受力特性對重鋼廠房構(gòu)件截面進行優(yōu)化設(shè)計，降低了用鋼量。

2）本文從強度的角度分析格構(gòu)柱剪切變形的影響，與童根樹教授得出的折減系數(shù)稍有區(qū)別，原因是分析角度不同。通過對懸臂格構(gòu)柱在不同荷載狀態(tài)下的分析，得知不同荷載狀態(tài)下折減系數(shù)公式不同，即折減系數(shù)隨荷載狀態(tài)而變化，且穩(wěn)定分析與強度分析的折減系數(shù)又不同。

3）本文折減系數(shù)公式（2）、（3）看起來與童根樹老師從穩(wěn)定性得出的式（1）不同，確實不同，因為本文從強度條件出發(fā)，式（2）、（3）中的長細比，即相當(dāng)于計算長度系數(shù)取1.0，而式（1）中計算長度系數(shù)由梁、柱線剛度比值確定，對于懸臂柱取2.0。由此可見，穩(wěn)定計算與強度計算格構(gòu)柱的慣性矩折減系數(shù)是不同的，但作者認(rèn)為，構(gòu)件抗彎剛度與自身構(gòu)造有關(guān)，不應(yīng)該與考慮鋼梁、鋼柱線剛度比得到的計算長度系數(shù)有關(guān)，因此推薦采用強度推導(dǎo)得到的折減系數(shù)。

4）本工程剛架在風(fēng)荷載作用下考慮格構(gòu)柱剪切變形的側(cè)移計算，得知格構(gòu)柱的剪切變形不容忽視，值得工程設(shè)計重視。

參考文獻

[1]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]，北京：中國計劃出版社，2003。

[2]CECS102:2002，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]，北京：中國計劃出版社，2003。

[3]施剛，范浩等，某重型門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計[J]，工業(yè)建筑2010增刊，1200-1205。

[4]童根樹，王素儉等，格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析[J]，建筑鋼結(jié)構(gòu)進展，2008.10，10（5）：1-4。

[5]陳紹蕃，《格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析》一文的討論[J]，建筑鋼結(jié)構(gòu)進展。

篇（7）

中圖分類號：[F287.2] 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

一．引言

結(jié)構(gòu)工程時在進行設(shè)計時，有大量的工程需要計算，部分內(nèi)容計算方式較為繁瑣，工作量較大。隨了計算機技術(shù)的成熟和軟件的逐步推廣，建筑的結(jié)構(gòu)分析軟件被應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，解決了結(jié)構(gòu)工程時手工計算的難題，也提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率，提高了設(shè)計的準(zhǔn)確程度。由于結(jié)構(gòu)計算軟件的節(jié)省了大量的傳統(tǒng)工作，被結(jié)果設(shè)計工程師經(jīng)常使用。在過分依賴軟件的背后，帶來的是設(shè)計的單一，結(jié)構(gòu)設(shè)計變成單純的軟件化，結(jié)構(gòu)設(shè)計職位也變成了熟悉軟件操作即可的基本要求，這造成建筑墨守成規(guī)，缺乏結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

二．工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。

1.工業(yè)建筑的特點。

工業(yè)建筑是進行工業(yè)生產(chǎn)的房屋，由于其特有的建筑使用性質(zhì)，在工業(yè)進行建筑設(shè)計中，要根據(jù)其特點進行設(shè)計。

（1）工業(yè)建筑要密切結(jié)合生產(chǎn)，要滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，為生產(chǎn)工人創(chuàng)造良好的勞動衛(wèi)生條件，工業(yè)建筑設(shè)計要有利于提高勞動效率和生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）工程生產(chǎn)的類別較多，也存在較大的差異。生產(chǎn)類別有輕型也有重型，有熱加工也有冷加工，有的要求開敞，有的要求恒溫，這對建筑在空間布局、體型、室內(nèi)處理、立面和層數(shù)等方面有直接影響。這就要求建筑要根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同特征來設(shè)計不同的建筑廠房。

（3）部分工業(yè)建筑和廠房中需要使用起重機械和大量的設(shè)備，還有的需要較為高大的敞通空間，在內(nèi)部通風(fēng)、采光、屋面排水、建筑構(gòu)造處理等方面都要比民用建筑復(fù)雜。

2.工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。

在建筑設(shè)計中，通過不斷的設(shè)計研究和實踐，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師積累了大量的經(jīng)驗，并在行業(yè)形成了一系列的設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集和設(shè)計手冊等。近些年來，計算機技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和普及，計算及結(jié)構(gòu)程序被大量應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)工程中，設(shè)計單位開始拋棄圖版，開始在計算機上揮動鼠標(biāo)操作。在此表象下，部分結(jié)構(gòu)工程師通常都會形成一種錯覺：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計很簡單，僅僅需要遵循設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集和設(shè)計手冊，在根據(jù)建造師給出的非結(jié)構(gòu)空間方案，利用計算機完成。在設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計師變成了拼圖的玩家，被動的操作著建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)無法有效運用結(jié)構(gòu)工程的知識，同時也容易造成和建造師發(fā)生交流分歧。

在我國現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 （GBJ68-84）采用了概率理論作為基礎(chǔ)來規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的設(shè)計準(zhǔn)則，要求建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、安全適用。概率極限狀態(tài)雖然較為科學(xué)合理，但在運算過程中，還存在一定程度的近似，僅僅能算作近似概率法。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無法憑借極限狀態(tài)來估計建筑結(jié)構(gòu)的真正承載能力。建筑是一個空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總的各種構(gòu)件通過復(fù)雜的方式來共同工作，且不脫離總的結(jié)構(gòu)體系。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在空間結(jié)構(gòu)體系的整體研究上存在一定的局限性，導(dǎo)致待設(shè)計中采用了簡化和假定。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師要杜絕盲目的抄寫規(guī)范，而是要將規(guī)范當(dāng)作實際參考和指南，在實際的項目設(shè)計中要進行合理的搭配和選擇，這就要求結(jié)構(gòu)工程師對建筑整體結(jié)構(gòu)體系和建筑結(jié)構(gòu)分體系二者之間存在的力學(xué)關(guān)系具有較為透徹的認(rèn)知，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要將概念設(shè)計應(yīng)用到實際設(shè)計工作中。

概念設(shè)計是通過運用清晰的結(jié)構(gòu)概念，不需經(jīng)過數(shù)值計算，依靠結(jié)構(gòu)整體體系和分體系之間的力學(xué)關(guān)系、震害、破壞機理、工程經(jīng)驗和實現(xiàn)現(xiàn)象所獲得的設(shè)計原則和設(shè)計思想，對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)和相關(guān)計算結(jié)構(gòu)進行正確分析，綜合考慮結(jié)構(gòu)的實際受力狀況，計算假設(shè)間的差異大小，對建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)造進行設(shè)計。工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計思想的關(guān)鍵，而結(jié)構(gòu)工程師主要任務(wù)是要在一定的建筑功能和生產(chǎn)工藝要求下完成建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要妥善處理建筑和結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件、結(jié)構(gòu)和工藝、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，其最終目標(biāo)是要設(shè)計出合理的產(chǎn)品。計算機軟件也存在一定的局限性，無法適應(yīng)處理所有的建筑結(jié)構(gòu)問題，在實際設(shè)計中，也無法大量的運用計算機軟件來準(zhǔn)確的進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析，這就要求工業(yè)建筑設(shè)計中要強調(diào)概念設(shè)計的重要性，通過結(jié)構(gòu)概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施來設(shè)計最終的合理的建筑結(jié)構(gòu)。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，計算機程序的計算結(jié)果是根據(jù)設(shè)計中的不同工況而提供的不同數(shù)據(jù)，但到底是何種工況才是最適合的工況，哪種工況結(jié)果是最需要的結(jié)果，這類問題需要結(jié)合不同的工況計算來綜合分析，在此情況下，建筑結(jié)構(gòu)工程師要加強結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的應(yīng)用，才能準(zhǔn)確判斷出計算機計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性，而最終篩選出需要的結(jié)果。

在工業(yè)建筑的初步設(shè)計階段、方案設(shè)計階段中，無法完全借助計算機的結(jié)構(gòu)計算分析軟件來處理，這需要結(jié)構(gòu)工程師對建筑結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)體系根據(jù)工藝的布置方案來做出相應(yīng)的規(guī)劃，必要時候要進行建模計算，提高最終設(shè)計方案的合理性和可行性。在確定方案時，要和大工藝的設(shè)備選型相輔相成，要滿足大型設(shè)備的獨特需求。大型設(shè)備的生產(chǎn)制作周期較長，一般在得到相關(guān)責(zé)任人審查后，施工建設(shè)單位才會開始聯(lián)系相關(guān)的設(shè)備制造商，開始提供供貨，在此階段中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案要成為下階段施工設(shè)計的依據(jù)，一旦此時忽略了大型設(shè)備的影響，或是對其他項目考慮不周，會導(dǎo)致下階段非常麻煩，更有甚者導(dǎo)致項目無法進行。結(jié)構(gòu)設(shè)計工程時在初步設(shè)計階段和方案設(shè)計階段中，要綜合運行結(jié)構(gòu)概念，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)工藝的特點，選擇建筑結(jié)構(gòu)性能較好，較為經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案，運用結(jié)構(gòu)概念，在深刻了解結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)上，靈活運用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中。結(jié)合結(jié)構(gòu)分析軟件，建立合理的簡化模型，利用計算機結(jié)構(gòu)分析軟件的優(yōu)勢，提供經(jīng)濟合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，為施工圖設(shè)計做好充分準(zhǔn)備。

另外，隨著社會的發(fā)展，未來出現(xiàn)大型和超大型的工業(yè)建筑會越來越多，其建筑的體型也會越來越復(fù)雜，鋼結(jié)構(gòu)會大量的應(yīng)用到工業(yè)建筑中，這就要建筑結(jié)構(gòu)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，在滿足工程進步和生產(chǎn)工藝要求的同時，要將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進行組合使用，在提高施工進度的同時，要便于后期的安裝。要提高建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，改善計算機分析軟件的滯后性，逐步完善結(jié)構(gòu)分析的功能。在利用計算機軟件的基礎(chǔ)上，融入結(jié)構(gòu)概念，通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計、假定、簡化，使計算機分析更接近真值，保證計算分析結(jié)果的有效、合理、可行。

五．結(jié)束語。

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，融入結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，這要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師要富于創(chuàng)新，并要有豐富的實踐經(jīng)驗，通過建造師的協(xié)同，來提高工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻

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引言

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用，扮演著越來越重要的角色，無論在工業(yè)還是民用建筑中，鋼結(jié)構(gòu)以其突出的特點迅速地占領(lǐng)著越來越廣的市場。其特點有：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)，但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點，在設(shè)計中根據(jù)其特點揚長避短才能更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用。

一、鋼結(jié)構(gòu)廠房空間結(jié)構(gòu)解析

為了使本論文的鋼結(jié)構(gòu)廠房分析設(shè)計更具有針對性和信服力，這里以實際的煉鋼廠房鋼結(jié)構(gòu)廠房為具體研究對象進行分析討論。由于鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，煉鋼廠就成了一個重要的生產(chǎn)場所，屬于抗震規(guī)范中的乙類設(shè)防建筑。由于工藝布置的特殊性和生產(chǎn)設(shè)備的需要，煉鋼廠主廠房往往具有質(zhì)量、剛度分布嚴(yán)重不均勻的特點。又基于建設(shè)周期及抗震性能等的綜合考慮，這類廠房大都采用全鋼結(jié)構(gòu)建造。本文中以某設(shè)計生產(chǎn)能力為50噸的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠為研究對象。

由于工藝要求的復(fù)雜性，該廠房由爐渣跨、加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、連鑄出坯跨共六跨組成，核心設(shè)備布置在爐子跨中部的塔樓內(nèi)。該轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房主要由塔樓、散狀料上料系統(tǒng)、柱子系統(tǒng)、屋蓋系統(tǒng)和吊車梁系統(tǒng)幾大部分組成，各部分的結(jié)構(gòu)大都是由型鋼和鋼板焊接或螺栓連接而成。

二、輕鋼結(jié)構(gòu)單層廠房設(shè)計的要點

2.1結(jié)構(gòu)體系

1) 門式剛架分為單跨、雙跨、多跨以及帶挑檐的和帶毗屋等多種形式。多跨剛架中柱與剛架梁的連接可采用鉸接。

2) 輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系中，屋面常采用有檁體系，檁條間距為1． 5 m，屋面板為壓型鋼板或夾芯板，檁條采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼; 外墻采用有墻梁體系，墻梁間距為1.5 m ～ 2.1 m，墻面板為壓型鋼板或夾芯板，墻梁采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼。主剛架梁下翼緣和主剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣平面外的穩(wěn)定性，可通過在剛架梁下翼緣和檁條間或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣和墻梁之間設(shè)置的隅撐來保證。主剛架之間的水平支撐可采用張緊的圓鋼或角鋼。

3) 根據(jù)跨度、高度和荷載不同，門式剛架的梁柱可采用變截面或等截面實腹焊接工字鋼或成品H 型鋼截面。單層廠房中當(dāng)設(shè)有橋式起重機時，柱截面宜采用等截面構(gòu)件。

4) 輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房剛架柱基礎(chǔ)，剛架柱柱腳與鋼筋混凝土基礎(chǔ)的連接可按鉸接或剛接，當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)有橋式起重機時按剛接連接，其他情況按鉸接連接。

焊接實腹式工型截面門式剛架承重結(jié)構(gòu)由剛架和基礎(chǔ)兩部分組成。門式剛架承重結(jié)構(gòu)體系的剛架、檁條( 或墻梁) 以及壓型鋼板間通過可靠的連接和支撐相互依托，體系受力更趨向于空間化。

2.2 結(jié)構(gòu)布置

1) 屋面結(jié)構(gòu)平面布置

單層廠房輕剛結(jié)構(gòu)房屋伸縮縫的設(shè)置: 當(dāng)房屋縱向長度不小于300 m，橫向長度不小于150 m 時需要設(shè)置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的做法有兩種: 檁條連接處的螺栓孔采用橢圓孔或設(shè)置雙排柱，使結(jié)構(gòu)有足夠的伸縮空間; 吊車梁與柱的連接處宜采用橢圓孔。

屋面檁條的布置，應(yīng)考慮天窗、通風(fēng)屋脊、采光帶等因素的影響，屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應(yīng)按計算確定。

2)墻面墻梁布置

單層廠房輕剛結(jié)構(gòu)房屋墻面墻梁的布置，應(yīng)根據(jù)門窗的位置、大小確定墻梁的位置，另外設(shè)有挑檐、雨篷時還應(yīng)增設(shè)墻梁等構(gòu)件，墻梁的規(guī)格尺寸應(yīng)由計算確定，同時還應(yīng)考慮墻面板的規(guī)格，考慮到廠房的美觀，一般墻面梁設(shè)在主剛架柱的外側(cè)。

3) 支撐布置

橫向水平支撐和豎向柱間支撐可提高剛架的整體剛度，并能承擔(dān)和傳遞水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的振動，避免壓桿的側(cè)向失穩(wěn)，可保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定。

當(dāng)設(shè)有溫度伸縮縫時，在每個溫度伸縮單元應(yīng)分別同時設(shè)置橫向水平支撐和豎向柱間支撐以形成幾何不變、穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)體系。

橫向水平支撐一般設(shè)置在溫度伸縮單元兩端第一開間剛架梁上翼緣，在水平支撐交叉的節(jié)點處應(yīng)設(shè)置剛性系桿。橫向水平支撐的間距不大于45 m。橫向水平支撐既可以采用十字交叉圓鋼，又可以采用雙角鋼作支撐。

當(dāng)溫度伸縮單元長度不超過90 m 時，在溫度伸縮單元兩端第一開間的上柱處設(shè)置上柱柱間支撐，在溫度伸縮單元中間的柱開間內(nèi)分別設(shè)置上下柱柱間支撐。上柱柱間支撐為單片角鋼，連接在柱腹板的中間，下柱柱間支撐為雙片角鋼，連接在下柱兩側(cè)翼緣。值得注意的是在溫度伸縮單元的端部不設(shè)下柱柱間支撐。

在剛架轉(zhuǎn)折處應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。

三、輕鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼構(gòu)件的設(shè)計

3.1 主要承重構(gòu)件( 剛架) 內(nèi)力計算方法

剛架的內(nèi)力計算方法分彈性分析和塑性分析方法，變截面門式剛架通常采用彈性分析方法，等截面門式剛架通常采用塑性分析方法，同時還應(yīng)滿足現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求。

3.2 門式剛架位移( 側(cè)移) 計算

當(dāng)屋面坡度不大于1 ∶ 5 時，柱頂在水平力H 作用下的位移( 側(cè)移) u，可按下列公式計算:

柱腳鉸接剛架:

柱腳剛接剛架:

其中，h，L 分別為剛接柱高度和剛架跨度; Ic，Ib分別為柱和橫梁的平均慣性矩; H 為剛架柱頂?shù)刃搅? ζt為剛架柱與剛架梁的線剛度比。

3.3 構(gòu)件強度計算

工型截面受彎構(gòu)件在剪力、彎矩共同作用時，強度按下式進行計算:

當(dāng)

當(dāng)截面為雙軸對稱時:

其中，Mf為兩翼緣所承擔(dān)的彎矩; Me為構(gòu)件有效截面所承擔(dān)的彎矩，Me = We f，We為構(gòu)件有效截面最大受壓纖維的截面模量;Af為構(gòu)件翼緣的截面面積; Vd為腹板抗剪承載力設(shè)計值，Vd =hw tw fv '。

3.4 構(gòu)件穩(wěn)定計算

軸心受壓構(gòu)件( 工型截面) 局部穩(wěn)定計算:

受壓翼緣:

腹板:

其中，b 為受壓翼緣自由外伸寬度; t 為受壓翼緣的厚度; fy為鋼材屈服強度; hw為腹板的計算高度; tw為腹板的厚度。

3.5剛架柱基礎(chǔ)的設(shè)計

3.5.1基礎(chǔ)形式

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)常用的基礎(chǔ)形式有:

1) 鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，一般用于地基承載力比較大，土質(zhì)比較均勻的情況。

2) 柱下條形基礎(chǔ)多用于加固工程中，在處理新舊建筑物基礎(chǔ)時，可以避免對舊建筑物基礎(chǔ)造成不利的影響。

3) 樁基礎(chǔ)一般用于深基礎(chǔ)，地基回填土較多、持力層較深的情況。

3.5.2 基礎(chǔ)的設(shè)計

1) 輕鋼結(jié)構(gòu)廠房門式剛架柱基礎(chǔ)通過鋼板與鋼筋混凝土基礎(chǔ)之間連接采用鉸接或剛接柱腳。

2) 柱腳錨栓應(yīng)采用Q235 鋼或Q345 鋼制作。錨栓的錨固長度應(yīng)符合GB 50007-2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，為抵抗上拔力錨栓端部設(shè)置彎鉤或錨板，錨栓的直徑不小于24 mm，且應(yīng)采用雙螺母或采取防止螺帽松動的有效措施; 柱腳錨栓按下柱柱間支撐傳遞的縱向風(fēng)荷載和吊車剎車力或縱向地震作用的上拔力計算。剛架柱底部的水平力由柱腳底板與鋼筋混凝土基礎(chǔ)頂面之間的摩擦力來承擔(dān)，若還不滿足須設(shè)置槽鋼或角鋼抗剪鍵。計算柱腳錨栓的受拉承載力時，應(yīng)采用螺紋處的有效截面面積。

結(jié)束語

輕鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、工廠化和商品化程度高、施工周期短、節(jié)能環(huán)保等明顯的優(yōu)點。輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架設(shè)計在單層工業(yè)廠房中越來越得到人們的青睞，但它畢竟還是一個新生事物，需要我們設(shè)計人員在工程設(shè)計中不斷的探索、改進、回訪中積累經(jīng)驗，進而解決在工程設(shè)計中遇到的新技術(shù)、新問題。新技術(shù)、新材料的應(yīng)用給設(shè)計人員提供了鍛煉的機會，帶來了新的挑戰(zhàn)，只要對不斷出現(xiàn)的新技術(shù)、新材料、新問題勇于探索、勇于創(chuàng)新，就能攻克難關(guān)，從而使新技術(shù)、新材料得到廣泛應(yīng)用，我們的設(shè)計水平也會有較大的提高。

參考文獻

[1]魏明鐘.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計新規(guī)范應(yīng)用講評[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

篇（9）

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人民生活水平的日益提高，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在建筑行業(yè)，包括工業(yè)廠房、大跨度公共建筑、民用住宅等。不過，鋼結(jié)構(gòu)的研究還處于起動階段，研究力度還不夠，實際設(shè)計和施工還存在不少爭議和問題。這些都急需解決，以利于鋼結(jié)構(gòu)在我國健康快速持續(xù)發(fā)展。

1.我國純鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 高層、超高層建筑由中外合作到國產(chǎn)化的起步

我國著名的高層、超高層建筑大多是中外合作的產(chǎn)物，如上海金茂大廈、環(huán)球金融中心、深圳地王大廈、北京京廣中心等。中外合作設(shè)計對于掌握國外先進技術(shù)及鍛煉培養(yǎng)人才起到了促進和推動作用。1998年建成的大連遠洋大廈（高201m，51層）標(biāo)志著高層鋼結(jié)構(gòu)建筑國產(chǎn)化的起步，1999年建成的深圳賽格廣場（291.6m，72層）是世界上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑。

1.2輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅猛發(fā)展與國外公司的大批涌入

近年來、輕鋼建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、應(yīng)用面廣、造價低等優(yōu)勢獲得了迅猛發(fā)展。全國每年約有200萬平方米輕鋼建筑竣工。在此背景下，國外輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠商也紛紛在我國設(shè)分公司、制造廠，獲得了很大的銷售量。

1.3空間結(jié)構(gòu)得到了進一步的發(fā)展

大量大跨度的建設(shè)項目陸續(xù)興建。如天津體育中心（直徑108m，1994年）、上海8萬人體育場看臺頂蓋（1998年）、沈陽博展中心室內(nèi)足球場（2000年）等。

2 .純鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在我國的不足和問題

2.1鋼結(jié)構(gòu)在住宅區(qū)域的不平衡

（1）鋼結(jié)構(gòu)建筑市場興起于上海和廣東，現(xiàn)在雖已遍布全國，但因地域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，可將其分為北京、上海、蘇杭、粵閩、天津5大區(qū)域。

（2）鋼結(jié)構(gòu)建筑企業(yè)主要分布在東南沿海地區(qū)的主要城市，如上海、杭州、東莞和無錫等大中城市，而在東北、西北、西南和華中地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展緩慢，有些還處于起步階段。這樣的態(tài)勢必然會加大東部地區(qū)的市場競爭，這對正處于開發(fā)階段的西部地區(qū)非常不利，因為不在同一起跑線上，只會拉大東西部發(fā)展距離，進而影響鋼結(jié)構(gòu)住宅也的整體水平。

2.2鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)物的技術(shù)水平較低

（1）在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方面，美聯(lián)鋼構(gòu)已經(jīng)做到建筑節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)化和配件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。而在我國，大部分鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計還不能達到這樣的水平。

（2）在建筑表現(xiàn)形式上，國外企業(yè)把建筑風(fēng)格發(fā)揮到極致。而我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑大多則顯得呆板、單調(diào)和粗糙。

（3）在加工制造工藝方面，差距主要表現(xiàn)在加工設(shè)備的水平上，我國輕鋼結(jié)構(gòu)住宅加工設(shè)備在加工精度、自動化程度、數(shù)控化程度上與國外相比有很大距離。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅要想與國際全面接軌，還有一段路要走，但隨著設(shè)計水平的不斷提高，各種標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，很快會步入快車道。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)在我國發(fā)展存在的問題

（1）鋼結(jié)構(gòu)研發(fā)資金不足，標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范修訂周期太長；標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用規(guī)范規(guī)程缺項、滯后；鋼材標(biāo)準(zhǔn)與工程設(shè)計、施工規(guī)范規(guī)程銜接不上。

（2）鋼結(jié)構(gòu)加工廠和施工安裝企業(yè)裝備、計算機管理、勞動生產(chǎn)率還需進一步提高，穩(wěn)定鋼材超常漲價的不良市場秩序。鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火、防腐、保溫、隔音、防震和穩(wěn)定性等方面的設(shè)計尚不成熟，限制了鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑中的發(fā)展。

3 .純鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展前景

3.1鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

鋼結(jié)構(gòu)與其它建設(shè)相比，在很多方面都具有優(yōu)勢，可隨時移動。具體表現(xiàn)為：

（1）由于鋼結(jié)構(gòu)的延性好、塑性變形能力強，具有優(yōu)良的抗震抗風(fēng)性能，用于住宅建筑可充分發(fā)揮其作用，將大大提高住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震等災(zāi)害的情況下，鋼結(jié)構(gòu)能夠避免建筑物的倒塌性破壞。

（2）鋼結(jié)構(gòu)住宅體系自重輕，約為混凝土結(jié)構(gòu)的一半，能夠減少的基礎(chǔ)造價。

（3）綠色環(huán)保。鋼結(jié)構(gòu)住宅施工時不需要砂、石、水泥等，大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料基本上是綠色、可回收或能降解的材料，在建筑物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成垃圾。

（4）節(jié)能效果好，墻體采用輕型節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化的方鋼、C型鋼、夾芯板，保溫性能好，抗震度好，節(jié)能 。

（5）鋼結(jié)構(gòu)住宅施工速度快，工期比傳統(tǒng)住宅體系至少縮短三分之一。

（6）鋼結(jié)構(gòu)住宅要比傳統(tǒng)建筑的空間利用得更充分，通過減少柱的截面面積和使用輕質(zhì)墻板，提高面積使用率，使戶內(nèi)有效使用面積提高。

（7）符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。鋼結(jié)構(gòu)適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，并且能將節(jié)能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體，成套應(yīng)用，將設(shè)計、生產(chǎn)、施工一體化，提高建設(shè)產(chǎn)業(yè)的水平。

3.2鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景廣闊。

隨著我國提倡節(jié)能減排工作的不斷推行，鋼結(jié)構(gòu)作為可循環(huán)再利用的低碳綠色建筑材料，已成為建筑行業(yè)所關(guān)注的焦點。也正是由于這樣使得我國有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的企業(yè)已有成千上萬家了，鋼結(jié)構(gòu)加工量上千萬噸。 我國建筑業(yè)發(fā)展的總目標(biāo)是：提高建筑業(yè)的整體素質(zhì)、生產(chǎn)工業(yè)與技術(shù)裝備水平，達到在國際建筑市場中具有較強的競爭能力，并充分發(fā)揮建筑業(yè)在帶動國民經(jīng)濟增長和結(jié)構(gòu)調(diào)整中的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)作用，使建筑業(yè)成為名副其實的國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)。建筑業(yè)要帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)工程是一個很重要的方面。最近在我國建筑工程領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，長期以來混凝土和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面正在發(fā)生變化，鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)越性引起業(yè)內(nèi)關(guān)注，已經(jīng)在工程中得到合理的、迅速的應(yīng)用。

我國 20年來的改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，已經(jīng)為鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用創(chuàng)造極為有利的發(fā)展環(huán)境。首先，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)來看，自1996年開始我國鋼的總產(chǎn)值就已超過1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提高，其價格正逐步下降，鋼結(jié)構(gòu)的造價也相應(yīng)有較大幅度的降低。與之相應(yīng)的是，鋼結(jié)構(gòu)配套的新型建材也得到了迅速發(fā)展。其次，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)基礎(chǔ)來看，在普通鋼結(jié)構(gòu)、薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、壓型鋼板結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)焊接和高強度螺栓連接、鋼與混凝土組合樓蓋、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及鋼骨（型鋼）混凝土結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計、施工、驗收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)行20余本。有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)范規(guī)程的不 斷完善為鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，為設(shè)計提供了依據(jù)。第三，從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的人才素質(zhì)來看，經(jīng)過幾年來的發(fā)展，專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員已經(jīng)形成一定的規(guī)模，而且他們的專業(yè)素質(zhì)在實踐中得到不斷提高。而隨著計算機在工程設(shè)計中的普遍應(yīng)用，國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件發(fā)展迅猛，軟件功能日臻完善，為協(xié)助設(shè)計人員完成結(jié)構(gòu)分析設(shè)計，施工圖繪制提供了極大的便利條件。

當(dāng)年“5.12”地震中，鋼結(jié)構(gòu)建筑良好的抗震功能，開始將鋼結(jié)構(gòu)拉入民用住宅應(yīng)用視野。有業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計，四川省的門式輕型鋼房屋，在地震中極少倒塌，與周邊房屋的倒塌和破損形成鮮明的對比。隨著國家建設(shè)節(jié)約型社會戰(zhàn)略決策的實施，發(fā)展既節(jié)能又省地的住宅越來越受到中央和地方的重視，北京、上海、廣東、浙江等地都建了大量的底層、多層、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅點示范工程，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的良好勢頭。住建部也組織36項鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及關(guān)鍵技術(shù)研究課題，開展試點工程，并出臺《鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計規(guī)程》，為鋼結(jié)構(gòu)在住宅體系全面鋪開出臺了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。鋼結(jié)構(gòu)具有綠色、節(jié)能、環(huán)保功能，將成為我國住宅建筑的發(fā)展趨勢。

4 .總結(jié)

此次論文的編寫，在查閱資料的過程中讓我了解到了有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的很多，比如說鋼結(jié)構(gòu)在我國還是存在著很多問題的，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)是否符合節(jié)能環(huán)保型、可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)認(rèn)識還有待于進一步提高。因此，鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)市場還有待我們?nèi)グl(fā)展，很多問題還有待我們?nèi)ソ鉀Q。

參考文獻:

篇（10）

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

一.前言

由于經(jīng)濟發(fā)展速度加快，社會需求不斷增多，使得建筑的高度不斷加高，形態(tài)愈加復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計也趨于多樣化。我國作為一個多震國家，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注重抗震設(shè)計，良好的抗震設(shè)計和抗震措施至關(guān)重要。抗震設(shè)計中，要進行地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計?？拐饦?gòu)造措施是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。針對房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求，進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和抗震措施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑施工中，應(yīng)熟悉各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震構(gòu)造措施。

二.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同設(shè)防烈度和場地上，結(jié)構(gòu)的實際抗震能力會有差別，結(jié)構(gòu)可能進入彈塑性狀態(tài)的程度不同。震害表明，未經(jīng)抗震設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在7度區(qū)只有個別構(gòu)件破壞，8度、9度破壞增多，因此，對不同設(shè)防烈度和場地可以有明顯差別。結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能，主、次要抗側(cè)力構(gòu)件的要求可以有區(qū)別。如框架結(jié)構(gòu)中的框架與框架――抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架應(yīng)有所不同。房屋越高，地震反應(yīng)越大，其抗震要求越高。綜合考慮地震作用，結(jié)構(gòu)類型和房屋高度等因素劃分抗震等級進行抗震設(shè)計，可以對同一設(shè)防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等級設(shè)計；對同一建筑物中結(jié)構(gòu)部分采用不同抗震等級。

三.影響建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取決于所選取建筑結(jié)構(gòu)形式

為實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)，新版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中取消了磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，提高了磚混結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求。目前普遍使用的框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)形式中，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能最為突出，剪力墻次之。單純的框架結(jié)構(gòu)造價雖然抗震性能不如前兩種，但其造價較低，施工技術(shù)成熟，是目前最為常見的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)合建筑的使用功能，選取合適的結(jié)構(gòu)形式，對于建筑抗震意義重大。

2.建筑抗震取決于適宜的抗震措施

在場地類型不同的情況下，抗震措施主要由建筑的不同等級決定。在確定建筑等級及場地類型之后，將先進的抗震理念和系統(tǒng)的分析計算納入到抗震措施設(shè)計中，即可改善建筑抗震設(shè)計，提高建筑抗震效果。

3.影響房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取決于場地選擇、施工質(zhì)量等其他因素。建筑工程場地選擇不當(dāng)?shù)仍斐墒┕べ|(zhì)量下降，這些因素都可能對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成重要影響。選擇建好的工程場地、加強施工質(zhì)量監(jiān)督，對于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震設(shè)計具體分析

抗震設(shè)計的重要基本要求就是要確保房屋基礎(chǔ)構(gòu)造的延性設(shè)計要求得以保證，能夠在建筑結(jié)構(gòu)延性問題上設(shè)立多道防線，以此才能避免建筑結(jié)構(gòu)脆性過大造成的構(gòu)造強度失衡、失控的現(xiàn)象發(fā)生，從而影響其抗震性能及成果。因此，這就需要做好以下幾點把握。

1.周全考慮房屋建筑選址問題在房屋工程項目立項之初，就要周全考慮好能夠發(fā)揮抗震成果的選址問題，如健全周到考慮好土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、地貌等問題，并要預(yù)測分析地震活動發(fā)生時建筑構(gòu)造的承受能力，且要記錄相關(guān)技術(shù)資料檔案中，待實地考證時能夠綜合評價。此外，還要避開影響建筑構(gòu)造抗震效果發(fā)揮的不利區(qū)域、地段等，當(dāng)避無可避時應(yīng)當(dāng)立足實際采取合理控制措施

2.加強建筑構(gòu)造規(guī)劃研究

由于地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)本身會發(fā)生應(yīng)力過于集中、突破塑性變形彈性極限等的可能，進而形成結(jié)構(gòu)抗震薄弱部分。因此，建筑構(gòu)造設(shè)計應(yīng)能保證建筑結(jié)構(gòu)延性、安全度、以及選取合適的建筑平面、剖面進行設(shè)計，既要保證建筑結(jié)構(gòu)強度穩(wěn)定，又能避免建筑脆性過大而延性過小的負(fù)面現(xiàn)象發(fā)生。

3.保證地基與基礎(chǔ)設(shè)計要求當(dāng)房屋項目工程的地基土體為粘性土、軟土、液化土、以及不均勻沉降土?xí)r，應(yīng)當(dāng)評估好地基的基礎(chǔ)沉降是否在預(yù)控范疇之內(nèi)，是否發(fā)生嚴(yán)重不規(guī)則沉降現(xiàn)象，從而才能有針對性的采取防控措施。

4.滿足建筑構(gòu)造體系設(shè)計要求

抗震性能價值體現(xiàn)是建筑構(gòu)造體系設(shè)計中的重要組成部分。因此在構(gòu)造設(shè)計上就要綜合分析、周全考慮、能夠統(tǒng)籌把握好各項綜合因素。如考慮好抗震防御等級、抗震強度控制指標(biāo)、項目建設(shè)場地、以及基礎(chǔ)地基處理、供應(yīng)材料的質(zhì)量體系要求、現(xiàn)有技術(shù)規(guī)模等問題。

5.確保建筑構(gòu)造的構(gòu)件要求

（一）房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、要求，如混凝土的圈梁、構(gòu)造柱、芯柱、或者配筋砌體等的質(zhì)量建設(shè)體系要求就必須能夠保證。

（二）要保證混凝土結(jié)構(gòu)合理設(shè)計，在建筑的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)能具備尺寸合理、縱向承重鋼筋及箍筋的強度達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，目的是控制剪切破壞先于彎曲破壞發(fā)生的可能，以及防止鋼筋屈服而引起的構(gòu)件塑性變形遭受破壞發(fā)生。

（三）鋼結(jié)構(gòu)建筑施工時能夠保證其構(gòu)件尺寸、規(guī)格、數(shù)量合理，進而才能避免整體構(gòu)造抗震成果發(fā)揮不利、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。最后，還要周全考慮好建筑構(gòu)造構(gòu)件之間的鏈接、銜接性的體現(xiàn)，控制好構(gòu)件節(jié)點的穩(wěn)定性，保證其在地震發(fā)生時的塑性破壞能夠晚于其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件，進而才能增強建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全度。

五.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震關(guān)鍵措施和設(shè)計方法

1.建筑結(jié)構(gòu)抗震措施要點

（一）房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā)，全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求，滿足一定的現(xiàn)實需求，同時，通過抗震設(shè)計，使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力，當(dāng)?shù)卣饋硪u，每個構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會，整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴(yán)格選擇地基選址，地基選址是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，要科學(xué)避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術(shù)設(shè)備，進行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。

（三）采用合理的建筑平立面。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，通過無數(shù)次的實驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞，而且，對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。

（四）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，不同結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)體系的承載力受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等多種條件的影響，因此房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要綜合考慮，做到科學(xué)選擇，嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計。

（五）結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞，爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。

六.結(jié)束語

因為涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題，建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計界討論比較多的話題之一。因此，我們在對建筑物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，必須把房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求放到非常重要的位置，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?，盡量避免地震對建筑物的損壞，為保障人民的生命及財產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻。

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