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2、钢结构设计十篇
摘要：随着各类钢结构建筑服役年限的增加，钢结构建筑的工程事故也引起了人们对结构可靠性与耐久性越来越多的重视。锈蚀引发的工程事故频发，而钢材锈蚀对结构性能影响的研究相对滞后。本文针对腐蚀的危害，钢结构的腐蚀类型以及钢结构的防腐措施进行了分析。 关键词：钢结构建筑；防腐措施；质量控制 引言 钢结构由于具有强度高、自重轻、施工速度快等优点，是人们喜爱的建筑结构之一，但是由于钢本身的特点，存在腐蚀问题，作为工程人员很有必要了解防腐的知识，在工程实施过程中进行防腐保护，降低钢结构腐蚀而造成的损失。 一、腐蚀的危害 建筑钢结构一旦产生腐蚀，就会在金属的表面形成坑点，这些腐蚀坑点很容易引起应力集中，从而引发应力腐蚀的产生，加剧腐蚀进程。随着腐蚀的不断扩展，结构的有效承载面积也会大大减少，甚至直接造成结构的失效。因此，钢结构构件发生腐蚀后，其承载力降低，低温脆性增加，特别是在承受动力荷载作用时容易发生疲劳破坏引起结构的突然破坏，引起严重的安全事故。由于钢材发生腐蚀也造成大量的材料损耗，可能造成巨大的经济损失。我国每年因为钢材的腐蚀引起的损失达到钢产量的7%左右。在轻钢结构建筑中，还会由于腐蚀而影响构件的表面美观度。 二、钢结构的腐蚀类型 1、大气腐蚀 大气腐蚀是钢结构最常见的一种腐蚀方式，这种腐蚀是因为大气中的水和空气作用于钢材，产生化学反应而使钢材受到腐蚀，对于一些直接接触大气的钢材来说，发生这种腐蚀的概率会提高，而且受到的损伤也较大，因此，要避免钢结构产生大气腐蚀，就要尽可能减少其与空气的接触。 2、局部腐蚀 对于钢结构来说，局部腐蚀也是比较常见的，可以分为两种情况。第一种是电偶腐蚀，这种腐蚀是因为产生电位差而产生的腐蚀，在钢结构建筑中，如果有两种不同类型的材料接触，那么就会形成电位差，而电位较低的金属会产生更大的腐蚀速度，在长时间的作用下，就会产生较严重的腐蚀，破坏钢结构的完整度。第二种就是缝隙腐蚀，钢结构在组合过程中，不可能所有的相接的地方都是紧密结合的，在一些地方会有缝隙产生，而这些缝隙给空气中的水汽等物质留下了停留的机会，在这些位置，这些水汽产生化学反应，然后就会使钢材受到腐蚀。 3、应力腐蚀 应力腐蚀一般是在一些特殊的环境下，然后钢材受到一定的应力，这样才会产生这种腐蚀，与其他腐蚀相比，这种腐蚀有着不同的特点，在发生腐蚀的时候，它没有一些明显的特征，会突然发生腐蚀，但是一旦这种腐蚀产生之后，往往会造成较大的影响，破坏性也比较大。 三、钢结构的防腐措施 1、轻钢结构的涂层法防腐技术 这种方法是较为常见的一种防腐方法，而且也是被采用较为广泛的方法，但是在使用过程中，不能持续较长的时间，优点是成本低，经济性较强。在对轻钢结构采用这种方法进行防腐的时候，一般要经过基层处理和涂层施工这两个阶段。对基层进行处理，就是要将钢结构表面的毛刺、污染物、锈迹等清除掉，使轻钢结构恢复本色的光泽，这个步骤对后面的施工是有影响的，要想达到最好的防腐效果，要在基层处理的时候尽可能的彻底。 涂层施工就是给钢材涂装一些防腐材料。涂层结构的形式有三种。底漆-中漆-面漆；底漆-面漆；底漆面漆为同一种漆。其中底漆主要起附着和防锈作用；面漆主要起防腐蚀和防老化作用；中漆的作用于介于底、面漆之间，并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥最佳的作用，取得最佳效果。合理的涂刷方式，对保证涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用，常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滚涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。 2、钢结构防腐涂层腐蚀失效原理及防腐 钢材锈蚀对于钢结构建筑的安全性与耐久性影响显著，而钢材锈蚀通常发生在涂层脱落之后。依据钢结构防腐要求，一般情况下普通结构采用常规防锈漆即可。然而所有防腐涂层长期处在各类腐蚀介质的大气环境中，由于自身的老化与某种物理或者化学的变化，必将逐步脱落，无法起到对钢材的保护作用。涂层失效机理大致如下：有机涂层的多孔性与施工技术的限制使得与之接触的水汽、气体和其他物质经孔隙而被涂层吸收直通金属表面，形成微观腐蚀原电池，引发金属腐蚀，最终导致涂层脱落。目前国内外钢结构建筑主要采用防腐涂层方法减轻或防止钢材的锈蚀。合理科学的涂层能延长钢材防腐年限从而使得钢构件服役寿命增加，同时降低防腐成本。根据钢材锈蚀的电化学原理，可以使钢材表面形成一层钝化膜，阻止锈蚀电池形成，从而达到钢材防锈的目的。钢结构的锈蚀发生在其表面防腐涂层失效后，因此准确预测涂层体系使用寿命是研究在役钢结构抗震性能的前提。选择合适于在役钢结构所处大气环境的涂层，预测结构服役年限，对保证结构的耐久性与安全性研究显得尤为重要。 3、涂（喷）油漆防腐 油漆防腐具有外表美观、涂装工艺简单等特点，多年来一直被广泛采用。涂（喷）油漆防腐首先要彻底除锈（人工除锈或喷砂除锈），然后涂（喷）油漆。涂层的选择要考虑周围的环境，不同涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层一般有底漆与面漆之分，底漆一般采用环氧铁红底漆、环氧煤沥青底漆或氟碳底漆等，面漆采用环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯或氟碳涂料等。但由于尤其涂层的老化、粉化会使这种保护作用减弱或失去作用。同时尤其涂层本身有无数的微针孔，长期处在盐雾、潮湿环境下，cl-离子、水分子等会通过针孔腐蚀基体金属，导致油漆层剥落。因此，涂（喷）油漆防腐必须定期维护。氟碳涂料含氟树脂三氟氯乙烯，由于氟树脂分子中有化学结合力特别强的CF键存在，在受热、光（包括紫外线）、各种化学介质溶剂作用下，CF键难以断裂，使得氟树脂具有超强的耐候性、耐磨性及耐腐蚀性等。经试验验证，氟碳涂料的预期防腐寿命可达50年，使用于室外或潮湿环境的钢结构，是目前较为理想、有发展前途的一种长效防腐方法。 4、阴极保护防腐 这是一种通过牺牲阳极或者直接施加电流的方式对金属母体进行保护的方法，能够有效防止电化学腐蚀。可以通过热镀锌或者冷喷锌工艺在建筑钢结构中金属表面获得富镀层，由于镀层中的锌比铁具有更强的活性而形成阳极首先被腐蚀，从而使阴极钢基体得到保护。其中热镀锌工艺是将经过表面处理的钢构件浸入液态金属锌中，在钢构件表面形成冶金形态的富锌覆盖层；冷喷锌工艺则是在钢构件表面直接涂装形成富锌的保护膜。热镀锌和冷喷锌防腐具有防腐期限长、维护成本低、环境污染小、施工方便等优点。钢结构高强连接螺栓的防腐也常用这种方法。 结束语 在建筑钢结构的使用过程中，若不做好相应的钢结构防腐处理，就会使钢结构在使用的过程中极易受到外界某些腐蚀介质的侵蚀，而降低钢结构的稳定性能与使用性能，缩短其使用寿命。而在对其进行防腐处理时，需要遵循一定的防腐处理技术要求，根据实际的需要，合理的选择最佳的防腐施工技术，以提高钢结构防腐技术的实用性、经济性与合理性。 参考文献 [1]李佳宁.对目前的钢结构建筑防腐保护工程浅析[J].中国建筑金属结构.2013（12） [2]寇俊同，宋玉楚.浅析建筑钢结构防腐技术[J].中国建筑金属结构，2013（6）：68. 钢结构设计篇1 [关键词]钢结构 钢材 普通碳素钢 结构钢 提起钢结构用钢大家并不陌生,像Q235和Q345这样的钢材是最常用的,也是生活中接触最多的。的确,从材性、材质方面看,现在市场充分供应的Q235及Q345号钢的各类钢材,可以保证建筑钢结构的基本需求。钢结构是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。它的基本特点是强度高、自重轻、刚度大、材料匀质性和各向同性好。 因此,用什么类型的钢材对钢结构的影响很大。下面就从钢结构用钢的钢种钢号及版带钢中的钢结构用钢这两方面对钢结构的选用做一介绍。 一、钢结构用钢的钢种钢号 1.普通碳素结构钢 普通碳素结构钢,按用途可以分为:一般用途普通的普通碳素和专用普通碳素钢。 按含碳量及屈服强度高低分为5种牌号:Q195,Q215,Q235,Q255,Q275.QISH其中钢结构主要用Q235号钢。Q215和Q255也可作结构用,但是产量和用量相对较少。 使用该标准钢号要注意一下几点: (1)该标准钢号主要用作工程用和一般结构用钢。 (2)该标准钢在在使用品种方面主要有钢板,钢带和型钢。 (3)该标准钢号可用作焊接和栓接结构用钢。但焊接结构不宜选用A级钢,除非有含碳量 (4)该标准钢号一般在热轧状态下交货和使用。 2.焊接结构耐候钢 在钢中加入少量合金元素,其耐候性较焊接结构耐候钢更好。其牌号为Q295GNH,Q295NHL,Q345GNHL。 3.低合金钢 低合金钢,按用途可以分为:低合金结构钢:耐腐蚀用钢:低温钢:钢筋钢:耐磨钢:特殊用途的专用钢。按屈服强度高低分为5种牌号,每牌号钢中分别包含了若干钢种,其中钢结构用为Q345, Q390, Q420三个牌号。 二、板带钢中的钢结构用钢 结构用的板带钢主要有:热轧钢板和钢带,冷轧钢板和钢带,花纹钢板以及高层建筑结构用钢板。 三、钢材选用的标准 1.用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板,应采用先行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢。 2.门式刚架、吊车梁、和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B或Q345A及以上等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用Q235A钢。当有根据时,门式刚架、檩条和墙梁可采用其他牌号的钢制作。 《钢结构设计规范》GB 50017-2003中3.3.1规定,承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢,其质量应分别符合现行国家标准碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。 这些都是钢结构的一些用钢,当然还有其他的。以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材,大大提高其屈服点强度;此外要轧制新品种的型钢,例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。由于钢结构的这些特点,它将会在建筑方面占有很重要的地位。 参考文献: [1]中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.钢结构设计规范. [2]低合金高强度结构钢―GB1597-94. 钢结构设计篇2 【关键词】住宅结构，架支撑体，混凝土，设计形式 钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“h”型截面物做主梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式钢架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点，因此结构更是非常理想。因此钢结构的结构及其设计形式更要更深刻了解 钢结构住宅结构的形式 1钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系其特点是钢一混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土，形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，外周梁柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢梁与混凝墙则采用铰结，由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移控制指标可参照钢筋混凝土结构采用，但框架部分承担的地震力不得小于结构底部剪力的20%和楼层最大剪力的1.8倍二者的较小值，在大多数情况下，后者往往起控制作用，这种体系的住宅平面上应限制无剪力墙部分框架的长度，否则楼面无限刚的假定将很难满足。这种的受力特点为结构整体破坏属于弯剪型，结构破坏主要集中于混凝土芯筒，特别是结构下部的混凝土筒体四角，对这部位应予加强，保证筒体的延性，此外钢梁与混凝土墙体的连接部位受力复杂，也是最易遭受破坏的地方，该节点应保证能承受钢梁可能出现的轴向力。这种体系的不足之为芯筒为混凝土，重量减少不是很多，现场浇捣混凝土的工作量仍然较大。从建筑平面布置的角度来看，柱子一般布置在阳台或转角部件，以利于住户的装修处理。 2.架支撑体系 对于多层及小高层建筑，可以建筑的外墙，结合门窗位置双向交叉支撑，支撑采用角钢、槽钢成圆钢，可按拉杆设计，而且在轻钢住宅结构中，撑也不一定必须从下到上同一位置设置，也可跳格布置，其目的主要是为了增加结构的刚度，对于外墙开有门窗时，也可在窗台高度范围内布置，形成类似周边带状桁架的结构形式，对结构整体刚度进行加强。对高层住宅，可选择山墙和内墙布置中心支撑或偏心支撑，值得注意的是当采用单斜柱体系时，应设置不同倾斜方向的两组单斜杆，以抵抗双向地震作用，在节点方面，若支撑足以承受建筑物的全部侧向力作用，则梁柱可部分或全部做成刚接。在高烈度地区，如果柱子比较细长，则大多采用偏心框架体系，这种体系的特点是，在小震或中等烈度地表作用下刚度足以承受侧向水平力，在强震作用下又具有很好的延性和耗能能力。支撑框架在水平力作用下，类似于竖向悬臂桁架，柱子像弦杆一样承担外部荷载产生的弯矩，斜支撑和梁如同腹杆承受水平力，腹杆承担水平剪力，弦杆的轴向变形对框架侧向变形的影响使结构产生弯曲的形而腹杆的变形对框架侧向变形的影响使结构产生"剪切的形状，最终形成的侧向变形形状是弯、剪两种曲线效果的组合，弯、剪效果的相对大小，主要取决了耗能支撑的刚度，一般在均衡的低层支撑结构中，剪切变形最为重要，有时它基本决定了结构的侧向变形，因此这种结构的底层层间变形较大；在中高层结构中，柱子中较大的轴向力和变形以及二者沿高度的大量积累使弯曲变形占主导地位，在高宽比大于8的单对角支撑区格中，全部水平位移的60%～70%通常是弯曲变形引起的，因此这种结构的顶端或接近顶端的层间变形最大，据此认为，对于剪切型的低层结构，应注意在结构的底部设置耗能支撑；对于弯曲型的中高层结构，不能忽视在结构的顶部设置耗能支撑，支撑布置时，不得采用支撑点在柱中的K形支撑，同时对支撑构件应控制其轴压比，7度时一般不得大与/fy。如果作为住宅结构层高较低，构件节间尺寸较小，导致支撑构件及节数量均较多，而且传力路线较长，抗侧效果差，支撑结构体系也可考虑采用跨层支撑。 3列桁架结构体系 错列桁架结构体系产生于20世纪60年代，由美国麻省理工学院首先提出，并成功用于多个公寓及旅馆建筑中。该体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。这种体系的受力特点为：水平力主要通楼板传至相邻桁架的斜腹杆，如此水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层支撑传至基础，楼层间的柱子主要承受轴力，其所受的剪力和弯矩很小。由于桁架有整层高，所以整个体系刚度较大，一般不需要增加柱子刚度以控制位移，由错列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，其柱截面强轴可布置在纵向，故其纵向侧移刚度亦较大，这种体系的用钢量可较框架结构减少30～40%，因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系，目前湖南大学正对该体系作系统研究。 钢结构设计篇3 【关键词】钢结构；大悬臂构件；节点 【中图分类号】TU394 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0195-02 一、引言 随着城市建设的不断发展，钢结构大悬臂构件如钢雨篷应运而生。由于主体建筑的条件限制以及后期增设雨篷对构件造型等各方面的要求不同，使构件的设计采取不同的处理方法，不同的计算模型。在较大的风载或雪荷载的作用下发生结构破坏屡见不鲜。本文对钢结构大悬臂构件受力情况进行总结，分类，并对每种类型的构件适应的情况及优缺点，提出相应的设计要点。 二、大悬臂构件连接分类 以钢雨篷为例（见图一）： 根据实际情况，可分为四类。 1、为使用两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用，纵横杆件采用刚接节点。拉杆则按拉压杆考虑，考虑在风荷载作用下承受压力，以抵抗风吸力作用。该类型雨篷支座节点设计支座均较为简洁；纵横向水平杆件大小均匀，较为美观，但纵横梁刚接节点处理较复杂。 2、与前者基本相同。拉杆则按单位拉杆考虑，不考虑在风荷载作用下承受压力，风吸力作用由支座刚接节点抵抗。该类型雨篷支座节点设计制作均较为复杂；但拉杆由于是单拉杆，因此长细比限制较小，所以较细，感官上更为轻盈。 3、纵横向水平杆件大小相差较大。横向杆件截面较大，纵向杆件截面很小。并且为使两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用，该类型雨篷纵向杆件很细，可在一定程度上满足建筑对雨篷结构的轻盈性的要求；但上部拉杆较粗，通长圆管杆略显复杂。 4、与前者基本相同，拉杆则按单拉杆考虑受压失效。该类型雨篷除前者的优缺点外，又改善了拉杆的粗度，使得雨篷更加轻盈。 三、荷载、作用及荷载组合 1、荷载 （1）永久荷载 （2）活荷载及施工检修荷载 活荷载按不上人屋面活荷载取用0.5kN/m²,组合值系数0.7； 施工检修荷载为每隔1.0m取集中荷载1.0 kN。 此两项荷载取其中一项。 （3）雪荷载 SK=μrs0 雪荷载组合值系数0.7。 （4）风荷载 ωk=βgzμs1μzω0 式中系数，按《建筑结构荷载规范》7.2条取用。 （5）地震作用 根据《建筑抗震设计规范》可按竖向地震反应谱方法计算或按（5）条简化计算。在采用反应谱方法计算时可取水平地震影响系数的0.65倍来定义竖向反应谱（《网壳结构技术规程》（JGJ61-2003）4.4.5条）。 2、荷载组合 根据《建筑结构荷载规范》采用荷载效应的基本组合对结构承载力极限状态进行验算，对基本组合的规定： 屋面活荷载不与雪荷载同时组合；屋面活荷载及雪荷载与风荷载反向，因此不同时组合； 在永久荷载对结构有利时分项系数取1.0。 由以上得到基本组合如下。 （1）由可变荷载控制的基本组合 S=γG SGK +γQ1 SQ1K + γQiψci SQiK （2）由永久荷载控制的基本组合 S=γG SGK + γQiψci SQiK （3）包括地震效应的基本组合 在只计算竖向地震效应时水平地震效应的分项系数γEh=0.0 ，且对一般结构在与地震效应组合时，对于一般结构构件风荷载系数ψw=0.0 S=γG SGE +γEvSEvk 按《建筑抗震设计规范》5.3.3条，对于8度取SEvk=0.1SGE 。 （4）正常使用状态荷载组合 对于结构的正常使用计算状态进行验算时，应采用荷载效应的标准组合 S7=1.0 SGK+1.0 Ssnow K 四、杆件截面控制 1、横向梁 主要由计算应力与变形控制，一般变形为控制因素。长细比控制一般150。 2、纵向梁 对于1、2两种类型仍然受应力与变形控制，一般长细比150。 3、拉杆 对于2、3、三种类型雨篷需按拉压杆控制，但由于在风载下受压控制250（《钢结构设计规范》5.3.9条注5规定为250） 对于B、D、三种类型按拉杆控制长细比400，考虑在风荷载作用下杆件失效。 五、关键节点处理 1、纵横梁连接节点见图2 上下翼缘建议采用贴板予以加强，以保证节点刚度，也使得实际的受力与计算模型吻合。 2、横梁支座刚接点见图3。 可采用一般栓焊连接方式，实现刚接节点。 3、拉杆与梁连接点 拉杆下端节点见图4、图5。 对于1、2两种类型雨篷可采用1方式连接，3、4两种类型雨篷拉杆可采用2连接方式。 六、各类结构形式分析 按雨篷在沈阳地区进行算例分析，在基本荷载及参数如表。 表1 沈阳地区雨篷基本荷载及参数 基本雪压s0/( kN/m²)基本风压w0/( kN/m²)地震烈度 0.50.557 表2 荷载标准值 恒荷载（DEAD） 活荷载 （LIVE） 雪荷载 （SNOW） 风荷载(WIND) 地震效应(QUIKE) 程序自动计算 0.5 1.0 -1.1 程序计算或组合计算 根据以上情况经计算，得到较为经济合理的构件截面尺寸及最终计算数据（表3）。 表 3 计算结果数据 雨篷数据 横向梁 应力比 纵向梁 应力比 拉杆 应力比 通长圆管 梁应力比 最大位 移/mm A 0.467 0.469 0.209 无 4.5/-18.1 B 0.517 0.347 0.444 无 20.0/-16.1 C 0.452 0.044 0.200 0.401 4.4/-19.2 D 0.608 0.040 0.438 0.327 15.0/-18.3 （1）各种类型控制因素均为位移，在此情况下各种类型的杆件（除拉杆外）截面相差不大，另结合施工难度考虑，各类型雨篷的经济性相差不大。 （2）对于2、4三种类型雨篷，在风荷载作用下向上的位移客观，甚至2型向上位移已经达到位移限值，因此在风荷载作用下雨篷的受力体系应酌情严谨考虑。 （3）3型雨篷纵向梁应力比很小，设计时可直接按长细比控制。 （4）3、4型雨篷通长圆管梁应力比相对较大，在设计时可以作为主要调节对象，以使位移满足限值要求。 （5）对于2型、4型雨篷在设计计算时需要对拉杆进行设置，使其为单拉杆，受压时失效。 八、结语 大悬挑钢结构雨篷经常有不合理之处，在各种灾害或满载情况下出现事故也屡见不鲜。本文对大悬挑钢结构雨篷的设计过程进行详尽总结，提出了杆件控制因素与关键节点的设计方式，并通过具体算例给出了设计建议，为今后的大悬挑钢结构雨篷的设计提供参考。 参考文献 [1]GB50009-2001（2006年版）建筑结构荷载规范[S]. [2]GB50011-2010 建筑抗震设计规范 [S]. [3]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S]. 钢结构设计篇4 关键词：钢结构；优点；设计；方法 中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号： 一、钢结构的特点 随着社会经济的飞速发展,人们对生活质量的要求也越来越高,在现代建筑工程中钢结构是一种较为新型的建筑结构形式，近期发展迅速，其优势是尤为明显的，其特点主要体现在以下几个方面： 1.钢结构建筑质轻高强。钢结构与混凝土结构相比，质量轻，且强度高，用一个鲜明的例子来形容：对于跨度相同、承受荷载相同的屋架，一个是钢筋混凝土屋架，另一个是钢屋架，则钢屋架的自身质量仅是钢筋混凝土屋架1/3～1/4，从这个例子可以充分看出钢结构质轻高强的特点，基于这个优点，钢结构适合大跨度的建筑使用。 2.钢材的材质均匀，基本符合力学计算的假定。我们在进行力学计算时，首先要假定此刚体是材质均匀、各向同性的，而在钢结构力学计算时，无需假定此条件，因为钢结构的材料本身就满足这个性能，这一点非常难能可贵，优势较为明显。 3.钢材的塑性、韧性好。塑性好，表明材料抵抗静力荷载的能力较强，韧性好，说明材料抵抗动力荷载的能力强，钢材的塑性、韧性均较好，表明钢结构建筑既能抵抗较大的静力荷载又能提抗较大的动力荷载。基于这个特点，钢结构建筑抗震性能较为优越。 4.钢结构构件制作精度高、施工周期短。钢结构的基本构配件均在标准的钢结构厂房进行制作，制作精度可想而知，普通的钢筋混凝土结构构件是无法与其比拟的，施工单位只需从生产钢结构构配件的企业把构件运到施工现场，在现场进行连接，目前主要采用焊接、螺栓连接的方式进行构件组装，这样一来，既提高了结构构件的制作精度，又加快了施工进度，施工周期短。 此外，钢结构工业化程度高、综合效益高、属于无“湿作业”的环保建筑、符合我国提出的可持续发展的结构形式。对于缺点而言，钢结构建筑耐热不耐火，温度达到200℃，钢材会出现“蓝脆”现象，抵抗力下降，钢结构建筑目前造价较高、维护费用较贵等等，这些是钢结构的不利之处，随着社会的发展和技术水平的提高，相信这些缺点会得到逐一解决的。 二、钢结构设计心得 1.判别是否适合钢结构。做结构设计时，要事先结合钢结构的特点以及实际工程造价，看项目是否适合钢结构。 2.建筑的概念设计。概念设计是指不经数值运算，尤其对一些难以作出精确计算的问题，依据结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验数据和工程经验，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。概念设计对一个工程的整体设计而言，举足轻重，如果不进行事先的概念设计，即便以后的设计计算再精确也不是一个好的设计方案。概念设计可以省掉后期设计的繁琐计算，具有较好的简捷性和经济可靠性，同时也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 3.结构选型与结构布置。进行结构选型时，应考虑不同结构形式的特点进行选择结构布置方案。在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载时，可以选用钢网架的结构形式；对于基本雪压大的地区，在屋面的处理时尽量选用曲线明显的屋面形式，因为这样利于积雪滑落；建筑设计允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架更经济。总之，结构的布置要考虑体系特征、荷载分布情况及性质等综合因素，一般来讲，刚度均匀，力学模型清晰，尽量限制大荷载或移动荷载的作用范围，使其以最直接的路线传给基础，柱间支撑的分布应均匀，其形心要尽可能的靠近侧向力的作用线，否则应考虑结构的扭转，结构的抗侧应有多道防线。 4.节点设计。节点设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构设计前，应当对节点的形式细致思虑。实际设计中，经常出现的一种情况是：节点设计完毕，设计的节点与结构分析所得模型中设定的形式不一致，如果不足以确定这种不一致带来的偏差在允许范围内，通常是5%，就应当提前避免。钢结构节点连接的不同对结构影响较大，例如，有些刚接点即便能承受一定的弯矩，然而其会产生较大转动，与结构分析中的假定相悖，这样会导致实际工程钢结构构件变形大于设计计算数据等不良后果，我们在具体设计时一定要充分注意这一点，避免不必要的误差和麻烦出现。此外，在钢结构设计时还要注意：结构截面的初步估算，主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸；受弯构件的强度计算和整体稳定计算；轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算；弯扭屈曲与换算长细比；图纸编制；保温隔热；防火设计；防水；抗震设计等方面的问题，由于时间关系，在此不一一列举，这些将是我以后研究的重点和主要分析目标。 三、钢结构在民用建筑上的发展重点 钢结构用于民用建筑，主要发挥它的轻质高强以及良好的塑性和韧性，同时兼顷到其利于产品化、机械化。故钢结构主要用于民用建筑以下几个方面： 1.层民用钢结构。此类型多为大跨度的公共建筑，采用钢结构不但可提供较大空间、较美的造型，还为其改建和扩建提供方便。如单层钢结构的网架不但很容易跨越大空间，而且其经济性、安全性较好，适应性很强，制作、安装方便，设计、计算简便，网壳可设计成风格多变，立体美观的各种大跨度建筑。我国在这方面已有大量工程实例。 2.高层钢结构。高层建筑高度较高，如采用钢筋混凝土结构，不但向上运送混凝土不方便，而且庞大的躯体使得下部地基承受巨大压力，这就迫切需求钢结构这种轻质高强的材料。高层建筑采用钢结构时，构件并不是全部采用钢材，而多为混合结构，即下部可采用钢骨混凝土结构或组合结构，而上部一般都为钢结构。 3.中低层民用建筑。该类型多为民用住宅，层数一般在3 层到10 层之间。我国钢结构在中低层民用建筑，特别是住宅中的应用，目前还处于初步阶段。主要表现在： （1）住宅产业仍属劳动密集型，住宅科技投入少，标准化体系尚未形成。（2）劳动生产率低，人均年竣工面积长期在20 多平方米徘徊。（3）产业化水平低，仅为15%，与美国、日本的70%~80%相差甚远。（4）住宅部件、产品配套性差，系列化产品不到20%。 综上所述，钢结构建筑是一种优点突出、新型的、环保的、性价比较高的建筑结构形式，这种结构在我国的发展可谓迅速，基于它的诸多优点，受到消费者的普遍欢迎，其设计也变得愈发重要，作为建筑结构设计人员，一定要注意几点：首先别结构形式是否适合钢结构，重视建筑概念设计，注意结构选型和布置，重视节点设计等方面的工作，只有这样，我们才能设计出既经济又可靠的钢结构建筑。 由于笔者能力有限，研究还较为肤浅，有不当之处，还请各位同仁专家给予批评指正，希望通过本文的研究，能为我们的结构设计人员尤其是钢结构设计人员提供一些理论依据和参考，也希望为研究本课题的同行起到抛砖引玉的作用。 参考文献： [1]钢结构设计规范(GB50017-2003)[M].中国计划出版社.2003. 钢结构设计篇5 关键词：轻型轻型钢结构设计；刚度；稳定性；连接 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 中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号： 引言： 轻型钢结构在高层建筑使用已经几十年。轻型钢结构建筑的许多优点,比传统的混凝土结构、砌体结构等,它具有性能稳定、强度高、质量轻、抗震性能好、施工可厂方制造现场装配,不仅加快了施工进度,能大大缩短施工周期，而且基本的成本低,材料可回收再生、节能、节地、节水。作为一种绿色环保建筑,近年来,轻型钢结构建筑被列为重点推广项目。由于炼钢技术和成型制造技术日益成熟,它给用轻型钢结构工程带来了新的生命,工程建设也不断增加,因此,它将不断完善自身的轻型钢结构的设计。一、轻型钢结构工程设计原则 1、轻型钢结构的稳定设计 轻型钢结构的一个突出问题就是稳定性。在各类轻型钢结构中,都会遇到稳定性问题。对这种问题,将造成严重的后果。所以,我们轻型钢结构设计必须掌握稳定设计。目前,轻型钢结构出现在失稳的事故是由于设计师的缺乏经验、结构和成分的稳定性的概念,使总体结构设计中存在的薄弱环节的稳定性设计。另一方面是由于新出现的结构,如空间网架、网壳结构,设计了如何设计还没完全理解。 2、结构计算简图和计算方法的简图相一致 框架结构的稳定性计算是非常重要的,目前在设计单层及多层框架结构,往往不分析框架的稳定性,而只是框架柱稳定性计算。在使用计算简图这种方法,使用的框架柱计算长度系数稳定,整体稳定分析框架应当是通过使稳定性计算框架稳定计算效果。然而,实际的框架不同的,而且设计为了简化计算工作,需要设置一些典型的条件。 二、轻型钢结构的设计 1、刚度设计 国标GBIl7 - 88《钢结构设计规范》多层架与重级工作制吊车的厂房变形控制要求一个明确的规则。对于普通的单层结构、国标CECSIO2:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》作出了明确规定。构造变形主要涉及适应性的问题,系统总体结构安全涉及不太深。与单一轻钢结构屋面通常不上人。设计时轻钢结构厂房变形控制是可适当放宽。放松变形对那些主要由变形控制架构是非常重要的经济意义。 2、整体稳定设计 2．1框架构件设计 整体稳定系数计算公式： （1） 式中：Φb一梁整体稳定系数； βb―梁整体稳定等效弯矩系数； λy―梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比； Wx―按受压纤维确定的梁毛截面抗矩； A―梁毛截面面积； h―梁截面全高； tw―梁受压翼缘厚。 由式(1)知，构件整体稳定承载能力与λ²y成反比。由于λy与受压翼缘的自由长度Ly，成正比，故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少Ly。因为在轻型钢结构设计中，由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200―1500mm)，梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘，增加用钢量。设计时还应注意，檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻型钢结构屋面往往较轻，风荷的改变往往会改变内力的方向，因此粱下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况，设计时可在构造I通过设置隅撑来解决(隅撑一般可用L45×3小角钢)。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条，使之形成侧向约束，来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。 2．2檩条设计 采用z型、c型檩条时，设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。尉为连续梁模式比简支梁模式的刚度大，稳定性优于简支梁。在美国钢结构图纸与技术中，他们计算稳定的自由长度Ly取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。它比我国现在一般取的自由长度要小，因此稳定性也优于简支梁。接连续粱模式设计成的檩条，其檩条的拼接处一般都在跨度的三分之一处，现场安装往往会有高空作业。这一点施工时应注意。 3、局部稳定设计 根据弹性理论，四边简支板的临界剪应力为： （2） 由式(2)知：板的局部失稳临界剪应力与(h／tw) ²成反比，故h／tw越小越好，设计时为了节省钢材就须增大h／tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw，一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标GBJl7―88《钢结构设计规范》中，h／tw≥80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻型钢结构，因为荷载较小，往往剪应力也很小，要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下，即使h／tw≥80也不会产生局部失稳现象。因此设计时，只要剪应力未达屈服剪应力，就可不设加劲肋。但实际设计时往往做不到这一点，往往h／tw≥80时都设加劲肋，这样一般情况下，多用了约10％的钢材。这一点设计轻型钢结构时须考虑。 4、高强度螺栓连接设计 在大跨度、振动的结构中，反向应力较大，甚至正、反向应力基本持平。在这种情况下，建议用摩擦型高强螺栓连接。在别的一般情况下，均可用承压型高强螺栓。但是设计承压型高强螺栓时，亦应注意国标GBJl7―88《钢结构设计规范》之规定：承压型高强螺栓的承载能力不得大于按摩擦型高强螺栓计算出的承载能力的1．3倍。 5、支撑设计 轻钢结构,经常使用交叉式杠杆、花篮螺栓安装支撑体系(拉压杆系统支持经常被用来在重型厂房)。拉压杆支持系统一般很少使用轻钢结构。但拉杆设计支持,实际工程设计中,常常不单独设置此直接压杆,一般来说,加强檩条充当。此外,布局的数量通常支持3 ~ 4列布置的距离。 6、焊缝设计 在设计规范的受力已经明确的焊缝的强度。这里所讲的焊接指梁、柱腹板和翼缘板之间的焊缝。因为这些焊接在轻钢结构制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板的焊缝和翼缘之间是转移主要翼缘和腹板剪切应力之间的。翼缘之间和腹板剪力很小,所以他们可以焊接是非常小的。在美国钢结构施工图,焊缝的处理是单面焊缝的广泛使用,这使得焊接大大减少工作量。自动焊接机能力的一次左右。那么为什么不使用国内施工图单面焊缝吗?究其原因大致有:一是目前国内最轻钢结构的制造商还没有解决单面焊缝不对称变形;二是长设计人员已形成一种习惯,不想改变原有的施工方法。只要很好地解决非对称变形的问题,对梁翼缘之间的单面焊焊缝金属网都可以使用。然而,对于那些力大的重要的部分是必须使用双面焊接,如吊车梁、支架等。 结束语 随着经济的发展，轻型钢结构生产的标准化，轻型钢结构会在建筑市场占据越来越重要的地位。而有关轻型钢结构的设计方法也将越来越科学，从而推动了轻型钢结构的发展。 参考文献 [1]GBJl7―88，钢结构设计规范[s] [2]编写组、轻型钢结构设计资料集[M]北京：中国建筑工业出版社．1980． 钢结构设计篇6 1.1稳定性设计分析钢结构容易发生失稳的现象，这会对钢结构的稳定性造成很大的破坏。钢结构的稳定性主要是指钢结构的变形问题，钢结构的内部构建所承受的抵抗力和外部所承受的和在两者之间是不平衡的。因此，稳定性的设计的关键是要在不平衡的受力当中，寻找一个相对比较平衡的契合点，以免钢结构产生出比较大的变形，进而造成钢结构失稳，对建筑结构造成很大的破坏。 1.2钢结构稳定性设计所应当坚持的基本原则在进行钢结构设计的过程中，要综合的考虑建筑的实际情况以及在进行使用过程中的一些具体的要求，以最大限度的确保所设计的钢结构可以很好的符合标准。在进行设计的过程中，应当满足稳定性和强度的前提下，最大可能的减少钢材的使用。减少钢材的主要目的是减少本身的自重，以便可以在出现较大负荷的情况下，使得钢结构具备良好的承载能力。在开展施工的过程中，应当最大限度的减少不必要的安装实践和制造实践，以便可以更好的运输和维护钢结构，使得总的成本能够有效的降低。除此之外，所设计的钢结构还应该具备一定的审美价值。 1.3进行稳定性设计过程中所应当注意的问题探究在住宅钢结构的设计过程中，应当注意钢结构的设计应当区分为高层和低层住宅两种。为可能够满足抗震和抗压的需要，钢结构类型的住宅应当确保控制在12层以下。实践中对钢结构规则性会对于住宅建成之后的抗震性造成比较大的影响。所以，在进行钢结构的布置时，应该尽力的做到规则和堆成，以免在发生地震时，产生比较大的破坏。随着科学技术的不断发展，计算机软件技术也得到了比较好的发展，所以在进行钢结构的设计过程中，可以引入计算机辅助系统，通过计算机的帮助完成平面强度和钢结构稳定性的计算。因此，钢结构稳定性的设计过程中，可以发挥计算机的作用，最大限度的提升工作效率。 2小结 钢结构设计篇7 关键词：钢结构住宅；结构形式；楼板设计；内外墙设计 钢结构住宅主要是采用工厂化的H型钢梁及钢柱作为承重骨架，并通将新型隔热、保温及高强的墙体材料作为围护结构，从而形成的优化节能环保型住宅，其更符合绿色生态建筑的结构形式特征，具有着较好的综合经济效益。 1 钢结构住宅的特点 （1）抗震性。钢结构住宅良好的抗震性主要表现在其钢材的塑性、韧性以及延性上，其具有着较长的自振动且自重较轻，在结构的变形作用下不会产生突然间的断裂。其次，钢结构住宅设计结构体系之间的连接都为柔性连接，在地震发生情况下墙体的变形可以抵消一部分的地震荷载。 （2）抗裂性。由于钢材本身属于一种延性材料，其在温度变化情况下并不会产生相应裂缝。同时在当前的新型钢材发展应用过程中，采用的ALC、CS板等材料都有着较轻的自重和较好的保温隔热优势，能够有效较少沉降造成的裂缝。 （3）耐久性。在钢结构住宅设计中，耐腐蚀镀锌钢板的运用使得了钢结构设计的耐久性和防腐性得到了较大程度的提升，并且通过合理的钢结构构造，有效的避免了木结构中出现的泛潮及虫害等问题的出现。 2 钢结构住宅设计的结构形式 （1）框架。该种体系在当前的多层钢结构住宅设计中有着较为广泛的应用，其主要是将纵横向都设成钢框架，并且门窗设置相对较为灵活，能够提供较为开阔的空间，为用户的二次设计提供了便利。钢框架主要考虑的是楼盖的组合作用，通常情况在4-6层底层住宅中有着较多的应用。 （2）框架支撑体系。通常情况下在风载或者是地震多发区，为了有效的提升住宅结构体系的抗侧刚度，会采用框架支撑体系来提升结构的轴交支撑或者是偏交支撑效果。该种体系实质上为多重抗侧体系，且体形较小。 （3）框架剪力墙体系。在低层和多层住宅中，可以采用钢筋混凝土剪力墙或者是钢板剪力墙体系。当前阶段更为理想的是一种空腹结构板的抗侧结构，其与钢框架有着更为可靠的连接性并且能够形成新型建立墙。除此之外，国外开发的交错桁架体系也是较为新颖的结构形式。 （4）冷弯薄壁型钢体系。该种结构体系的构件主要采用薄钢板冷弯成C形或者是Z形构件，其即可以单独使用也可以进行组合运用，杆件之间主要依靠自攻螺钉进行连接，具有良好的节点刚性特征，但是其抗侧能力相对较差，在低层住宅或者是别墅中有着较多的应用。 3 楼板设计 对于钢结构住宅设计来说，楼板设计在便于施工等一般性建筑结构设计要求的基础上，还应具备相应的强度和刚度，特别是抗裂性能，以此来满足建筑物的抗渗和抗漏需要。其次还应具备较好的隔音及防火性要求。当前钢结构住宅设计所采用的楼板形式主要有预应力钢筋混凝土叠合楼板、现浇钢筋混凝土楼板以及压型钢板组合楼板等几种。 对于现浇钢筋混凝土来说，其楼板的整体性能较好，但是施工周期相对较长且模板花费较大。在此过程中可以采用钢梁或者是钢桁架作为模板支撑架，以此来提升现浇钢筋混凝土楼板的施工速度。 4 内外墙设计 在进行钢结构住宅围护墙体设计的过程中，为了有效的减轻结构自重，通常情况下不宜采用黏土砖或者是自重较大的材料，在当前工程中所采用的主要是自承重式的空心砌块、轻钢龙骨石膏板、玻璃纤维增强水泥板、加气混凝土块以及玻璃幕墙等轻质材料。 作为钢结构住宅的基本围护结构，外墙设计应基本满足建筑结构的防水、防火、抗冻及承载要求。在进行外墙材料选择的过程中，还应有效的突出钢结构的优势，采用与结构连接节点简单有效的方式，确保墙体风荷载或者是地震荷载能够有效的向框架传递。 5 防腐及防火设计 当前阶段所采用的钢结构住宅设计防火措施主要有外包混凝土、外涂防火涂料以及外包防火板等几种，其中外包混凝土是应用较多且防腐、防火性能较好的措施，但是该种方法会在一定程度上增加建筑物的自重并延长施工工期；外包防火板能够根据梁柱形状的不同进行包裹处理，其耐久性要优于防火涂料，但是价格相对较高；防火涂料可能根据不同的耐火极限要求进行不同厚度的涂刷，但是其耐久性与建筑物本身相比相对较低且后期维护费用较大。 6 钢结构住宅设计方案优化比较 6.1 工程概况 该工程建筑总体方案为地下一层、地上两层，总建筑面积为317.12O。地面室高度为2.7m，地上部分一层层高为3.6m，二层为3m，总建筑高度为9.4m。该钢结构建筑物的室内外高差为0.45m。该地区的抗震设防烈度为6，冻土深度为3m，采用条形基础进行地下室设计，混凝土为C30。 6.2 设计方案经济性比较 方案一：选用H型钢柱――H型钢梁框架体系。梁柱连接部分采用刚性连接和半刚性连接，楼板采用现浇混凝土。柱截面HW200×8×12，主梁截面HN300×150×6.5×9、HN250×125×6×9、HN350×175×6×9。 方案二：该方案采用无比钢结构体系。桁架柱截面200×200、桁架弦杆40×40×1.2、桁架腹杆40×1.2，桁架梁高300×400×500、桁架弦杆40×40×1.2、桁架腹杆40×1.2。 两种结构体系造价比较：方案一，柱6.15 t，梁7.29t，总计13.44t，每平方米用钢量42.38kg，主材每平方造价254.28元；方案二，柱5.68t，梁4.78t，总计10.46t，每平方米用钢量33.0kg，主材每平方造价330元。 7 结语 从以上分析来看，方案一的综合效益整体上优于方案二，在进行钢结构住宅建筑设计的过程中，除了以加强对以上部分的控制外还应因地制宜的选用同结构体系相配套的墙体维护材料从而进行更好的钢结构住宅造价控制。 参考文献： [1]周学军，钢结构与钢筋混凝土结构住宅的经济性分析[J].山东建筑工程学院学报，2001，4（19）：77-80. 钢结构设计篇8 关键词：钢结构设计过程设计思路 一、钢结构分类 目前一般将钢结构分为轻钢、重钢和设备钢结构三种结构。 1)重钢:厂房行车起吊重量:>25吨;每平米用钢量:>_50KG/M2如:石化厂房设施、轧钢炼钢车间、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心,高层或超高层钢结构。 2)轻钢:主要承重结构为实腹门式刚架,具有轻型屋面和外墙,无吊车或吊车起重量不大于20吨,工作级别为中轻级的钢结构建筑。 3)设备钢结构是指大型设备中的钢结构部分,以下结构应可划入设备钢结构范畴:架桥机的塔架钢结构、NN2机的起重大梁、起重机车身、大型设备支架等,属于对精密性、材质、连接等要求较高的精密钢结构之一。对于成套设备来说,是最主要的受力部分,在功能上起到结构性作用。 二、钢结构设计过程 1判别是否适合钢结构,在做设计时要结合钢结构的特点以及工程造价,看项目工程是否适合钢结构。钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。 2结构选型与结构布置,钢结构通常有框架、平面(桁)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。结构选型时,针对不同建筑的特点,选择合理经济的结构方式。 结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀,力学模型清晰,尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。 3截面的选择。结构布置完成后,需对构件截面作初步估算,主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假设预定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20-1/50之间取舍。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按1/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。 4结构分析。结构分析可以采用多种方法:简单结构通过手算进行分析;典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形;复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析,目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-效应。新近的一些软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能,这为更精确的分析结构提供了条件。但是要想得到正确得计算结果,必须依据科学的假定,建立正确的计算模型,然后,选择合适的计算工具计算, 5构件设计。材料是构件设计的基础。材料的选择对于构件设计非常重要。比较常用的是Q235和Q345,通常主结构使用单一钢种以便于工程管理,经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面,当强度起控制作用时,可选择Q345,刚度控制时,宜使用Q235。相同牌号的钢材又分不同的质量等级:A、B、C、D等,其应根据焊接要求、受力特点、使用环境等因素进行合理的选择。 6节点设计。节点设计师钢结构设计的重点,在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定,按传力的特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。具体设计主要包括以下内容: 1)焊接。对焊接焊缝的尺寸及形式等应按照规定执行。焊条的选用应和被连接金属材质适应。焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近,其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。 2)栓接。铆接形式,在建筑工程中,主受力构件现已很少采用,普通螺栓的抗剪性能差,可在次要结构部位使用,高强螺栓根据受力特点分承压型和摩擦型,两者计算方法不同,根据具体情况选择螺栓。 3)连接板。构件端板厚度应根据支承条件按照规范要求计算;连接节点处的板件应按照规范验算其在拉、压、剪作用下的强度和稳定性;对单壁式桁架节点板厚度可按照《钢结构设计规范》GB50017-2003中的选用表进行选取。 4)梁腹板。应验算栓孔处腹板的净截面抗剪,承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。 5)节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者常犯的错误。此外。还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。 7防锈蚀与防火。钢结构因其自身的特点对锈蚀和高温(火焰)具有敏感性,因此对于周围环境存在这两种情况的时候,必须做好钢结构的防锈蚀与防火。具体要求详见相应国家规范,特殊行业,如石化,还需满足行业规范要求。值得注意的一点是两种防护材料的调和性,即两种材料不能接触后发生反应而丧失原性能,亦不能相互抵触而使某层材料脱落, 8图纸编制。 1)图纸的编制是工程施工的重要依据。在设计图中,对于设计依据、荷载资料、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求等均应表示清楚,以利于施工详图的顺利编制,并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示。 2)施工详图。深度须能满足车间直接制造加工,不完全相同的另构件单元须单独绘制表达,并应附有详的材料表。 钢结构设计篇9 【关键词】钢结构；稳定性；设计探讨 中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 随着城市化进程的不断加快，一座座高层建筑拔地而起，高层建筑中应用最普及的也便是各式各样的“钢结构”——轻钢结构、混组合结构、重型钢结构等多种钢结构体系均已在当前建筑行业中得到了重要的运用。其主要原因在于钢结构具有易安装、环境污染少、自重轻、抗震性能好等优势。目前国内对钢结构设计时，考虑最多的是其稳定性的设计，其主要原因是钢结构失稳的问题时有发生，因此在钢结构的应用中，掌握其稳定性的设计方法至关重要。 二、钢结构建筑的优势和不足分析 1.建筑钢结构的优势 首先钢结构具有自重轻，延性好的特点，因此将其应用在建筑中，可以很好的突出抗震优势。主要因为钢结构的总质量较小，其地震力效应自然也小。良好的延性同样对地震效应有着很好的缓冲作用。通常混凝土施工时管道需要通过梁底，占用了较大的空间，迫使楼层的净高减少。而通过采用钢结构，可有效提高各楼层之间净高效果。除此之外，与传统“肥梁胖柱”才能建造出开间较大的结构相比，钢结构由于其轻质高强的特点，可简单实现复杂结构及大跨结构，有效实现开放式住宅建造目的。 其次，钢结构建筑还具有地域应用优势。与其他结构相比，钢结构施工速度较快，这一特点对于不利于施工冬季较长的西部地区来说，优势非常明显，它不但保证了施工质量、缩短了施工周期而且还可有效减少因施工带来的温度等问题。 第三，钢结构建筑具有较好的保温性能。北方地区冬季室内采暖期较差，部分地区可达半年之久，引起对外墙保温措施的要求相对较高。钢结构与传统砖墙结构相比，其墙体通过选用相配套的建筑板材，可有效确保其良好的保温性能，从而满足北方用户居住的基本需求，同时也有效实现了建筑节能的发展趋势。 2.建筑钢结构的不足 因其优势，钢结构得到了广泛的应用，同时钢结构住宅也促进了国内住宅产业化的发展，尤其是钢结构的环保性能，更是符合当今世界所提倡的可持续发展方向和基本额需求，给社会带来了良好的效益，但其自身也存在一定的不足。如钢材本身耐火性和耐腐蚀性差，因此使用过程必须严格注意其防护工作，且防护工作的费用远远高于钢筋混凝土结构。虽然钢材本身具有一定耐热性，但温度一旦达到150℃，钢结构必须由隔热层进行保护。钢材不耐火的缺点，因此对于一些重要结构，必须采取相应的防火措施进行保护。钢材强度高，多数构建壁薄且截面小，因此往往在受压时为了使稳定和强度之间取得最优，在满足了稳定要求时，却使得强度不能充分发挥其作用等。 三、钢结构稳定设计特点 1．失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。 2.稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。 3.稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理 。在弹性稳定计算中不能应用，这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提 a．材料服从虎克定律变成正比； b．结构的变形很小。 而弹性稳定计算一般均不能满足b条件，非弹性稳定计算则两个前提都不符合。了解了一些在钢结构设计中应该明确的一些基本概念，有助于我们在设计中更好地处理稳定方面的问题，随着新型钢结构体系地不断发展，我们对稳定问题的研究要求也不断地提高，之所以在设计中出现结构失稳问题，另一个重要原因就是我们对新型结构稳定知之甚少，也就是目前钢结构稳定研究中存在的问题。 四、钢结构稳定性设计 通过对钢结构的优势和不足进行分析以后，得知钢结构设计中必须注意一个最为突出的问题——钢结构的稳定性设计。各类钢结构中，因钢结构的失稳而造成的伤亡事故屡见不鲜，为了确保其足够的刚度、强度以及稳定性，确保其工程质量和使用安全，必须对钢结构的稳定性进行详细设计，以便发挥其最大优势。 1.钢结构设计的基本原则 了解钢结构设计原则之前，必须清楚钢结构稳定和强度的问题，二者的区别及联系，钢结构的强度属于一个应力问题，通常我们所说的极限强度取决于材料基本特性：如混凝土等一些脆性材料，必须取其最大的强度：对于钢材这种材料则通常取其屈服点。但强度和稳定问题却并非同一概念，要想解决强度问题，必须先找出不稳定的平衡状态，该状态主要存在于构件内部抵抗力和外部荷载之间，也就是变形快速增长的那个状态，由此我们可知强度问题实质上是一个变形的问题。基于此，钢结构设计必须遵循以下原则： （一）钢结构整体布置必须符合所有组成部分及全部整体稳定性的要求。当前钢结构大多以平面体系进行设计的，如框架的设计等。若想确保这些平面结构不出现失稳的问题，必须通过整体布置，综合考虑钢结构的整体布置，也即是设计必要的支撑构建，防止失稳现象的出现。这一点也充分说明了平面结构构建的结构布置和平面稳定计算必须具有一致性。 （二）设计结构中的细部结构和各构建之间稳定计算必须一致。设计工作者在处理构造的细部时，对于传递弯矩及不传递弯矩的节点连接做出相应要求时，均要考虑其应具备的柔度和刚度，还必须注意桁架点的位置，尽量减少杆件的偏心，一旦构造上特殊情况需特殊考虑时或不同于强度的要求时，这些涉及构件稳定性能时，必须对其进行综合考虑． 2.钢结构稳定性分析的方法 通常我们对钢结构稳定的分析均是针对外荷载作用下钢结构存在的变形的条件进行的，此变形与所要研究的构件或结构失稳时所出现的变形相互对应。荷载与结构变形之间呈非线性关系。稳定计算过程采用二阶分析方法，属于非线性的几何问题。因此所确定的无论是极限荷载还是屈曲荷载，都可视为计算构件或结构的稳定承载力。 （一）能量法 该方法是求解稳定承载力的近似方法，能够通过势能驻值原理和能量守恒原理求解临界的荷载。势能驻值原理可实现临界荷载的求解。势能驻值原理也即是指：由于结构受外力的作用，当位移出现微小变化，但总势能保持不变，其表达式为： dII=dU —dW =0 式1 式1 中d u—— 指虚位移动引起的结构内应变化，其总正直dW ——指外力在虚位移上所作的功。能量守恒原理来求解临界的荷载。通常将保守体系处于平衡状态时，结构体系中贮存的应变能等于外力所作的功，并将其成为能量守恒的原理。通常将临界状态能量关系表达为： U = W式2 式2中的u ——也即是应变能的增量； w——也即是外力功的增量。 （二）静力法 静力法又称静力平衡法，主要根据已经发生了的微小变形结构的受力条件来建立平衡微分方程，并以此解出临界荷载。建立平衡微分方程的过程中，必须进行事先假定，并根据相应假定来建立平衡微分方程，并将其带入相应边界的基本条件，从而解得临界荷载。 五、结束语 钢结构自身的强度高、自重轻等特质，使得它在建筑工程中得到了广泛应用，相信通过对其进行局部稳定、整体稳定及平面稳定等方面的设计，克服其自身存在的缺陷，必定使其应用领域更加广泛。 参考文献： [1]张彩霞 王丽 钢结构稳定设计的相关概念山西建筑-2012年5期 [2]梁弢 钢结构稳定性问题探析中国新技术新产品-2012年1期 [3]陶然 锅炉钢结构设计的步骤及特点电站系统工程-2011年5期 [4]白家铭 段宁 钢结构稳定设计浅谈江苏建筑-2011年B12期 [5]白银广 浅谈建筑钢结构及其稳定性设计方法科技风-2011年19期 [6]张媛媛 程健 建筑钢结构及其施工稳定性建材世界-2011年5期 钢结构设计篇10 关键词：建筑；钢结构；设计；初探 未来钢结构建设将成为建筑施工的一项重要部分，施工建筑人员为了保证钢结构的稳定性和安全性，需要从设计层面进行详细的规划和设计，只要设计合理，并保证其施工质量，未来的钢结构将可能取代混凝土的施工建设。 近年来，钢筋混凝土施工工艺在建筑施工过程中质量问题屡见不鲜，为了克服这一困难，钢结构建筑施工建材应运而生。由于我国的钢结构使用范围有限，经验认识不足，为此，需要从国外的发达国家借鉴成功经验。数据调查表明，钢结构的质量保证首先需要确保设计合理性，下面将对钢结构的设计问题进行系统的分析。 1 建筑钢结构设计理论 1.1 结构布置的依据 钢结构的设计应该从经济和物理两个角度进行判断，一方面，钢结构用于施工建设过程中需要保证其经济成本相对较低，提高用户的接受程度，另一方面为了保证钢结构的施工质量，需要提高钢结构的物理学受力能力，具体体现在结构布局一定要根据体系特征、荷载分布情况及其性质进行综合考虑。一般情况下，如果刚度均匀，力学模型清晰，应尽可能地限制大荷载以及移动荷载的影响范围，让它以最直接的线路传递到基础。而特别需要注意的是，柱间抗侧支撑的分布一定要均匀，共形心要尽可能的向风震的作用线靠近，不然就要考虑整体结构的扭转以及结构抗侧的多道防线。 1.2 结构分析和工程判定 当代建筑通过计算机软件系统的结构分析技术改变了传统的结构分析方法，提高了分析工作的工作效率，同时也提高了分析数据的高度准确性，但是我们应该注意到，由于实际施工中的突发因素较多，地质情况等及其复杂，软件分析的结果需要结合相应的人工实地考察结果，只有这样结构分析才能够具有可操作性。另外，工程判定工作也可以通过计算机网络技术进行结构建模，通过模型建立分析建筑施工的优势和劣势，并集中对劣势采取相应的措施进行弥补。 2 建筑钢结构设计的思路和步骤 为了保证钢结构设计的科学性，需要设计工作者严格按照既定的设计步骤进行操作，并注意不同环节的细节工作落实。 2.1钢结构的形式与布置 钢结构主要有框架、平面架、网架、索膜、轻钢以及塔桅等结构形式。每个形式都有其各自的特点，在我们选型的时候要结合具体情况充分考虑他们的特点。虽然钢结构形式多种多样，但是施工没有固定的规律和标准可循，设计人员需要对建筑施工的实际情况和周边环境做客观的分析，进而综合考量，最终确定最优方案。 2.2 图纸的编制 图纸是建筑施工的蓝本，因此，为了保证钢结构施工建设的质量，设计工作人员必须对图纸进行科学的设计，并对图纸进行繁复的操作性判断，组织专业素质好，工作经验丰富的设计团队进行全体的图纸最终确定。 3 建筑钢结构的稳定性设计 钢结构之所以能够在全球范围内得到广泛的利用，首先是由于其具有高度的稳定性能。但是近年来钢结构的失稳现象也时常发生，造成了群众的恐慌，通过数据的调查和案例分析，我们总结失稳现象一方面是由于设计人员专业知识水平低，施工设计经验不足，在设计之初没有充分的考量施工的综合情况，导致设计原稿不合理；另一方面，由于钢结构的广泛应用，科研人员不断推出新型的构造模式，而施工人员为了追求建筑施工的新颖，在没有对该技术进行熟练掌握的同时就进行了施工建设，施工经验不足。为了保证钢结构的稳定性能，组要做好如下三项工作： 第一，在进行结构布置时，必须从整个体系和组成部分的稳定性要求出发，进行全面考虑。 第二，结构计算简图和实际计算方法所依据的简图必须相一致，这对框架结构的稳定计算起着十分重要的作用。 第三，整体结构的细部构造和构件的稳定计算，两者必须相互配合，达到统一。 4 建筑钢结构的抗火设计 火灾是建筑物常见的一种突发事故，处理不当可能造成重大的经济财产损失和人身伤亡，而建筑钢结构设计从安全性出发需要进行全面的抗火设计。 4.1基于试验的抗火设计 基于试验的抗火设计是指对构件的保护层厚度由试验确定或者推算得来。以往的抗火设计工作实验数据不能保证准确性，首先，实验的火灾温度与实际的火灾温度存在较大的差异，所以在试验中能够承购的抗火设计在实际工作中不能实现，其次，试验中没有考虑到不同的建筑结构之间共同合作的功效，实验考虑因素欠缺，出现了超强度的浪费性抗火设计。总之，由于抗火实验工作的欠缺，传统的抗火设计工作不能得到有效地落实。 4.2 基于构件计算的抗火设计 抗火设计工作比较复杂，对于构件计算环节的抗火设计理念应该做到如下几点： 一是采用确定的防火措施，设定一定的防火空间被覆厚度；二是在确定防火措施下，计算出构件在耐火极限条件下的内部温度；三是采用在高温条件下的钢材料参数，就算出构件在外荷载和温度作用下的内力；四是进行构件的耐火承载极限状态的验算；五是若最初设定的防火被覆厚度不合适，那么就要调整防火被覆厚度，然后重复以上步骤。 4.3 基于结构性能的抗火设计 火灾发生时可能导致整体建筑物的结构坍塌，因此，对于建筑物的钢结构防火设计，需要从建筑的结构性能出发，具体工作需要从以下几个环节进行落实： 一是结构的整体在火灾中的作用。一般认为，柱在保证结构整体不倒塌中起着最为重要的作用。基于这一理论，为了提高钢结构的抗火灾能力，设计人员仅需要对房梁的性能进行改良，同时也必须对建筑内部柱子抗火性能进行改善。 二是塑性理论的应用。设计人员需要对传统的设计工作进行全面的分析和处理，并考虑在火灾发生时刚性结构的形状变化曲线，并针对曲线的变化形势进行相应的防范措施。 三是计算机模拟以及有限元法。在火灾中，通过热辐射、热传导以及热对流方式形成的复杂温度场会使结构受热膨胀，而温度场的非定常性导致难以精确的考虑理论分析，再加上试验费用的昂贵，使得计算机模拟成为当下的一个热点研究。 由于火灾的发生原因比较复杂，既有客观因素，也不排除主观因素，因此，上述的防范措施并不能对所有火灾进行防范，工作人员需要在实际的工作中进行具体的调整。 5 建筑钢结构的抗震设计 我国的沿海城市处于地震的多发区，地震对建筑物的损坏情况比较常见，因此，钢结构设计需要充分考虑其抗震性能，同时，对于地震多发区和地震少发区，抗震的设计应该进行相应的调整。 为了提高钢结构设计的抗震能力，需要设计人员做好如下三个环节： 一是选择有利于抗震的场地。不同的地质条件在同一区域的抗震能力不同，因此，对于地震高发区，应该适当地选择抗震性能相对强的地点。 二是结构的总体布置要合理。在抗震设计中，要求设计的钢结构建筑力求形状规则和结构对称，以免造成质量中心和刚度中心的严重偏离；在楼层平面内，抗震结构的刚度和承载能力应均匀分布，并且持续、均匀地沿结构坚向。 三是抗震结构体系的合理选择。抗震设计工作之初，设计人员应该对以往的地震情况进行数据的分析和汇总，根据常见地震发生形式，合理的选择抗震结构体系。 6 结束语 随着建筑施工工艺的提升，钢结构建筑施工逐渐部分取代混凝土施工建设，为了保证钢结构施工建设的质量，拓宽钢结构的施工建设领域，笔者对钢结构的设计问题进行了相应的阐述。 参考文献： [1]郭东海.钢结构稳定设计的探讨[J].黑龙江科技信息，2011，（23）. 水泥厂窑尾钢烟囱内壁防腐、窑尾预热器防腐、窑尾烟囱内部防腐、 烟囱贴泡沫玻璃砖防腐、烟筒内壁防腐防渗漏、烟囱维修防腐、烟囱防腐固斯特涂料施工、 烟囱内壁玻璃鳞片防腐、烟道内壁维修胶泥防腐、烟囱内壁维修防腐、烟囱渗漏维修防腐、 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七、高空清洗工程：宾馆、大厦、大酒店、办公大楼的外墙清洗、外强刷涂料等工程。钢结构建筑防腐保护工程的质量控制的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于而这些缝隙给空气中的水汽等物质留下了停留的机会、钢结构建筑防腐保护工程的质量控制的信息别忘了在本站进行查找喔。
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