時間：2023-05-29 17:33:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu);構(gòu)件;節(jié)點;設(shè)計
中圖分類號TU391 文獻標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2010)042-0090-01
0引言
和混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)自身重量輕, 工廠制作精度高,現(xiàn)場安裝方便。加固改造方便,且拆卸后可回爐冶煉,基本沒有難以處 理的垃圾,因此目前運用越來越廣。但是鋼結(jié)構(gòu)重量輕,則截面單薄,穩(wěn)定的問題就勢必很突出;安裝方便,則對連接節(jié)點和工廠制作提出了較高的要求。鋼結(jié)構(gòu)除了對構(gòu)件的力學(xué)分析清楚以外,對零件的構(gòu)成,構(gòu)件的拼接也要有清楚地了解,尤其是目前一些大跨度的空間結(jié)構(gòu),有時節(jié)點的設(shè)計和施工,會牽涉到整個工程的成敗。這就要求設(shè)計者對鋼材的性能,對連接件(主要是焊條和螺栓)的性能及連接的節(jié)點等都要全面的掌握這樣才能真正做好設(shè)計。
1基本構(gòu)件計算
1.1受彎構(gòu)件
1.1.1受彎構(gòu)件的強度計算
實際上當(dāng)受彎構(gòu)件的截面外邊緣的應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力時,并不表明此構(gòu)件已經(jīng)達(dá)到了承載能力的極限狀態(tài),還可以繼續(xù)加載,它的承載能力的極限狀態(tài)是全截面屈服,形成塑性鉸,但此時構(gòu)件的變形已達(dá)到無法使用的地步,顯然,有限制的讓截面擴大一些塑性范圍是合理的,經(jīng)濟的做法。
1.1.2受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算
受彎構(gòu)件發(fā)生側(cè)向轉(zhuǎn)動失穩(wěn)的原因是受壓的翼緣在沒有側(cè)向支撐的情況下,會象柱子一樣發(fā)生向剛度較小的方向側(cè)向彎曲,而受拉翼緣又要保持原狀態(tài),因此就會發(fā)生伴隨著轉(zhuǎn)動的側(cè)向失穩(wěn),即彎扭屈曲。為了避免這種情況發(fā)生,最有效的辦法是在梁的側(cè)面設(shè)置支撐,平臺板、走道板、制動板、次梁都可以,只要能阻止受壓的翼緣側(cè)向位移即可。還有一種辦法就是增加上翼緣的側(cè)向剛度,也就是增加上翼緣的寬度。
1.1.3受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定
在設(shè)計梁時,主要是考慮它承受彎矩,對于工字形截面,一般靠加大梁高和增加翼緣厚度來提高其抵抗彎矩的能力。腹板通常做得高而薄,這樣才經(jīng)濟合理。但腹板高而薄,就可能產(chǎn)生屈曲。然而板的屈曲與柱不一樣,柱一旦屈曲,就意味承載力已經(jīng)達(dá)到極限狀態(tài),板在屈曲后,只要邊部有約束,則荷載還可以繼續(xù)增加,而且可以增加很多,這就是所謂板的屈曲后強度。但為了慎重起見,考慮利用板的屈曲后強度僅用于非直接承受動力荷載的組合梁。考慮利用板的屈曲后強度的梁一般不考慮縱向加勁肋,而且通常也不設(shè)置橫向加勁肋,而是僅在支座處設(shè)置加勁肋。
1.2軸心受力構(gòu)件和拉彎、壓彎構(gòu)件的計算
殘余應(yīng)力是影響鋼壓桿穩(wěn)定的重要因素,同樣長細(xì)比的桿件由于殘余應(yīng)力的分布和量值不同使其承載力出入很大,應(yīng)力,象這種在沒有外力作用下,截面產(chǎn)生的應(yīng)力稱作殘余應(yīng)力。翼緣越寬,兩個區(qū)域的溫差就會越大,則殘余應(yīng)力的峰值越大。 焊縫的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的機理與此類似,不過焊縫處的金屬處于熔融狀態(tài),它的熱望性變形受到壓縮以后,在收縮時要趨于縮得更短,因此受到的拉力要更大,有時焊縫處的殘余應(yīng)力會達(dá)到屈服點。對于雙軸對稱或極對稱的桿件一般是以彎曲屈曲作為極限狀態(tài),因此要先求出兩個方向的長細(xì)比進行比較,然后取大者來控制截面。
1.2.1彎扭屈曲與換算長細(xì)比
對于單軸對稱的構(gòu)件,在繞對稱軸的屈曲時,其極限狀態(tài)是彎扭屈曲,截面的選擇是以彎扭屈曲來控制的。計算彎扭屈曲的方法是用換算長細(xì)比的方法。工程中常用到的槽鋼,雙角鋼,T型鋼,上下翼緣不等的工型截面都是單軸對稱的構(gòu)件,只要外力的合力在截面內(nèi)不通過彎曲中心(又稱為剪心),則桿件在彎曲時必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)與彎曲的耦合,使得臨界荷載降低,彎扭屈曲的臨界荷載Nyz既小于繞對稱軸Y的彎曲臨界荷載Ney,又小于純扭轉(zhuǎn)臨界荷載Nz。雙軸對稱截面的形心與剪心是重合的,在彎曲時不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
1.2.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件與換算長細(xì)比
在軸壓力和彎矩比較大且柱子較高的情況,通常選用格構(gòu)柱,即用綴件將兩個或多個單柱連接成一體的組合柱。穿過單柱的形心軸為實軸,穿過綴件的形心軸為虛軸。格構(gòu)柱在繞虛軸發(fā)生彎曲屈曲時,由于綴件的抗剪剛度比實腹柱的腹板要弱,剪切變形比較大,必須加以考慮。正是剪切變形的影響,使得格構(gòu)柱的穩(wěn)定承載力要低于實腹柱。也用放大了的長細(xì)比來考慮剪切變形的影響。格構(gòu)柱與實腹柱的穩(wěn)定計算相比,還有兩點要加以考慮:①關(guān)于分肢的穩(wěn)定,②剪力的計算。由于格構(gòu)柱是用綴件將單個柱連接起來的組合柱,綴件之間的分肢的穩(wěn)定也必須要加以考慮。用控制長細(xì)比的方法來保證分肢的失穩(wěn)不先于整個柱的失穩(wěn)。按理只要分肢的長細(xì)比不大于整個柱的長細(xì)比就可以了,但考慮到兩個(或多個)柱的壓力不可能絕對相等以及各種缺陷的不利影響,因此將這一要求加以提高。
1.2.3支撐
為了減小構(gòu)件的長細(xì)比,有必要在構(gòu)件屈曲的方向且要通過構(gòu)件的剪心設(shè)置支撐,支撐要有必需的剛度,能提供一定的支撐力。支撐的強度和剛度要求隨柱子數(shù)量都以二次方的速度增加,另外,當(dāng)支撐同時承擔(dān)結(jié)構(gòu)上其它作用效應(yīng)時,其相應(yīng)的軸力可不與支撐力迭加。
1.2.4拉穹構(gòu)件和壓彎構(gòu)件
壓彎構(gòu)件是工程中常用的構(gòu)件,如平臺柱,框架柱,有中間荷載作用的桁架桿件等。拉彎和壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性計算壓彎構(gòu)件通常采用雙軸對稱或單軸對稱截面,其彎矩通常作用在對稱軸平面內(nèi)。當(dāng)彎矩只作用在構(gòu)件的最大剛度平面內(nèi)時稱為單向壓彎構(gòu)件;當(dāng)兩個主平面內(nèi)都有彎矩作用時稱為雙向壓彎構(gòu)件。實腹構(gòu)件彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算當(dāng)壓彎構(gòu)件兩個方向的剛度相差較大,彎矩作用在剛度較大的平面內(nèi)時,如果構(gòu)件側(cè)向剛度較小又沒有足夠的側(cè)向支撐,它就有可能首先發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲而喪失承載能力。單軸對稱截面在繞對稱軸彎曲屈曲時,必然伴隨著扭轉(zhuǎn)屈曲,對于扭轉(zhuǎn)剛度較小的開口截面,不考慮扭轉(zhuǎn)屈曲對臨界荷載的降低影響是不安全的。
1.2.5受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定
受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定主要是柱翼緣板和腹板的寬厚比應(yīng)滿足一定的要求,這樣可以 保證局部屈曲不先于整體屈曲產(chǎn)生,不至于影響構(gòu)件的承載力。事實上,在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 中,大量的構(gòu)件都采取防止板件失穩(wěn)的設(shè)計對策,防止板件失穩(wěn)的有效方法就是限制它的寬厚比。
2節(jié)點設(shè)計
節(jié)點的設(shè)計應(yīng)該遵循簡潔,可靠,便于施工的原則,并且要考慮當(dāng)前的施工水平。 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點應(yīng)多考慮盡量用高強度螺栓,少用焊接,節(jié)約人工費用,利用工廠的機械化和精度加工。
2.1柱腳
柱腳有多種形式,一般考慮與基礎(chǔ)嵌固比較合適,插入式的柱腳是一種比較好的形式。無論是設(shè)計,還是施工,都很簡單。盡管有時材料會稍多一些,但如考慮加工及安裝費用的節(jié)省,另外還可以免去交叉施工時 對地腳螺栓防護的煩惱。 二是可以增加嵌固的能力,二次澆灌層的厚度宜>l00mm,便于找平。按抗震規(guī)范的要求, 凡是考慮抗震設(shè)防,柱腳插入深度應(yīng)是兩倍柱高。
2.2操作平臺
小尺寸的操作平臺(如長向尺寸
(下轉(zhuǎn)第67頁)(上接第90頁)
好,在現(xiàn)場地面上 將整個平臺焊好,然后再安裝到支乘構(gòu)件上,不必將平臺中的每一個小梁都考慮為一個構(gòu) 件在高空進行現(xiàn)場拼裝。
2.3梁與梁的連接
梁與梁的連接最常用到的是鉸接角鋼是在工廠焊在主梁上的,它除了起連接作用外,還有定位的作用。板是用安裝螺栓臨時固定在次梁上,在現(xiàn)場用三道焊縫將次梁連接于主梁上,因此,有兩條工廠焊縫,有三條工地焊縫,不可混淆。在次梁與主梁為斜交的情況,角鋼的一個肢要彎折,不如改成兩個板的連接,此時,位于主梁上的定位板還可以兼作加勁肋,如果是用高強度螺栓連接,次梁與主粱腹板的間隙s不小于20mm即可,但是如果采用焊接,考慮施焊的可行,s則必須大于70mm,再加上螺栓的孔距80mm,因此梁要 160mm以上才行。次梁傳來的剪力的作用點離腹板近,因此附加彎矩小一些,其實除非是主梁位于邊跨,如果是中間,再考慮有鋪板的情況,這一附加彎矩是很小的。節(jié)點可以節(jié)省次梁材料,且加工,安裝都很方便。事實上,上面的連接都不是真正的鉸接,兩條垂直焊縫可以傳遞不小的彎矩,因此考慮次梁的剪力所產(chǎn)生的附加彎矩可能在大多數(shù)情況下沒有什么實際意義。
2.4梁與柱的連接
梁與柱的連接通常有剛性連接和半剛性連接,在抗震性能方面半剛性連接較比剛性連接有很多優(yōu)點。梁腹板與柱的連接是用安裝螺栓,一些用高強度螺栓摩擦型連接,兩種形式都是可以的。對于剛性連接,在柱腹板節(jié)點域規(guī)定的比較嚴(yán)格,對于輕型鋼結(jié)構(gòu),此處柱的腹板厚度往往不夠,需要局部加厚。
2.5吊車梁
帶有制動板吊車梁,以往制動板與吊車梁上翼緣的連接無論噸位大小和工作制的級 別的等級如何,都采用高強度螺栓摩擦型連接。制動板與吊車梁上翼緣的連接可以采用普通螺栓和焊縫連接。小的吊車梁甚至可以只用單面焊縫連接。當(dāng)遇到抽柱子的情況,對于跨度的吊車梁,有時是剛度控制斷面,就得增加梁的高度,但支座處高度要保持一致,就要采用變斷面的吊車梁。
2.6關(guān)于焊縫
吊車梁下翼緣的對接融透焊縫采用斜焊縫,其目的是想通過延長焊縫的長度來保證焊縫能承受母體所承受拉力。其實對于對接的融透焊縫,只要達(dá)到了二級焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),也沒有必要要求對接焊縫非要避開梁的中部受力大的區(qū)域。事實上焊縫的殘余應(yīng)力總是最后一道起作用,因此如果先焊了一條縱向焊縫,再焊橫向焊縫,在交叉點處,縱向焊縫的殘余應(yīng)力受后焊的橫向焊縫的熱影響,已經(jīng)釋放了大部分,只可能稍許增加一些而已,不存在兩者迭加的問題。相反,如果將一條十字焊縫改變?yōu)閮蓷l丁字焊縫,殘余應(yīng)力較大的區(qū)域卻增加為兩個,整個板的殘余應(yīng)力反而增大了。一些試驗研究的結(jié)果也證實了十字焊縫的性能要優(yōu)于丁字焊縫,因為這種方法便于排板和旖工方便。因此應(yīng)該在今后的鋼結(jié)構(gòu)工程中提倡優(yōu)先采用十字交叉接頭。但要如果采用丁字交叉,則兩條焊縫一定要相距200以上,否則殘余應(yīng)力影響嚴(yán)重。
參考文獻
[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范編制組,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修改說明.中國計劃出版社,2003.
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)，優(yōu)點，設(shè)計，基本原則
Abstract: this paper introduces the advantages of modern steel structure, the modern steel structure design of the basic principle, the modern steel structure design and other aspects of content for modern steel structure design personnel to provide the reference.
Key words: the modern steel structure, the advantage, the design, the basic principle
中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種建筑工程逐漸呈現(xiàn)大型化的特征，不但空間相對擴展，其跨度也在不斷延伸。在這種情況下，傳統(tǒng)的建筑材料和建筑方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足形勢發(fā)展的需要，在這種情況下，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)建筑材料的不足，逐漸成為現(xiàn)代建筑不可或缺的重要結(jié)構(gòu)。盡管現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)有著相當(dāng)多的優(yōu)點，但是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中仍然存在著許多問題和難題，為此，大力加強現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，不但可以大力推進現(xiàn)代建筑的發(fā)展速度，而且還可以大大提高現(xiàn)代建筑的安全性。
一、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
1、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)安裝布置相對靈活
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)比較均勻，其強度和彈性模量都比較高，因此可以進行大開間安排，這樣能夠使整個建筑平面分割合理，處理起來也相對靈活方便。
2、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重相對較輕
和傳統(tǒng)的建筑材料相比較，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重要輕1/3—1/2左右，這樣就可以降低處理建筑的地基或者鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的費用；同時，在發(fā)生較大震動時，鋼結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比較小，能夠抵抗較強的震動，特別是具有較強的抗地震能力。
3、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的施工周期相對較短
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中相當(dāng)多的配件以及建筑的主要構(gòu)件都是工業(yè)化制作，不但質(zhì)量能夠得到保證，而且施工時各構(gòu)件之間大多都是使用強度較高的螺栓進行連接，這樣就會使得構(gòu)件之間的組合安裝相當(dāng)迅速，施工的周期也比較短。
4、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟效益相對較高
鋼結(jié)構(gòu)由于采用現(xiàn)代設(shè)計以及現(xiàn)代化設(shè)備制造，制造比較快捷，運輸也比較方便，并且工程建造的周期也比較短，資金運轉(zhuǎn)也比較快，鋼材還可以循環(huán)使用，經(jīng)濟效益也相對較高。
二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
1、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性原則
為保證現(xiàn)代建筑的穩(wěn)定性，在進行現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須考慮整個建筑體系以及建筑各組成部分的穩(wěn)定性。盡管現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最終組建起來的是具有宏觀立體性的現(xiàn)代建筑，但是在進行設(shè)計時，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)基本上都是建立在平面基礎(chǔ)之上的。
2、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算
在進行現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，無論是單層框架結(jié)構(gòu)還是多層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員常常不對框架進行穩(wěn)定分析，只是進行框架柱的穩(wěn)定性計算。即使進行框架柱的穩(wěn)定性計算，也必須對框架進行整體性分析，在得出柱計算長度系數(shù)（此時柱計算長度系數(shù)和框架穩(wěn)定計算等效）的基礎(chǔ)上進行。但是，在實際操作中，由于框架結(jié)構(gòu)種類繁多，如果按照每一個框架結(jié)構(gòu)進行計算，那么必將浪費大量的人力物力和財力，為了能夠盡可能提高計算效率，就必須對一些特定的典型條件進行設(shè)定。
3、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計算必須和構(gòu)造設(shè)計相統(tǒng)一
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計算與構(gòu)造設(shè)計相統(tǒng)一，是每一位鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須隨時關(guān)注的問題，特別是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中的細(xì)微部位的構(gòu)造和構(gòu)件穩(wěn)定性計算都必須做到絕對的配合，只有這樣才能確保整個鋼架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
在設(shè)計過程中，對于傳遞彎矩與不要求傳遞彎矩的每一個節(jié)點進行連接時，必須滿足他們的剛度與柔度，在桁架節(jié)點應(yīng)該盡最大可能避免出現(xiàn)桿件偏心現(xiàn)象。這些內(nèi)容都是設(shè)計人員必須認(rèn)真考慮的細(xì)節(jié)問題，只有這些問題考慮清楚，現(xiàn)代鋼架結(jié)構(gòu)才有可能比較穩(wěn)定。但是，只有這些設(shè)計是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如果現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能發(fā)生改變時，在鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中必須具體問題具體分析，進行針對性設(shè)計。
三、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置
在進行鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置時，首先必須考慮組成整個鋼結(jié)構(gòu)體系的各種鋼結(jié)構(gòu)的特點。例如如果在輕型鋼結(jié)構(gòu)的建筑中，存在著相當(dāng)大的懸掛荷載，此時可以使用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，而不使用門式鋼架結(jié)構(gòu)。為了保證整個鋼架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須認(rèn)真考慮整個建筑體系的特征、荷載分布、性質(zhì)等諸多因素，并進行綜合處理。
2、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計
當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的形式確定之后，首先可以憑借自己的經(jīng)驗估算構(gòu)件截面，對構(gòu)件截面的尺寸、形狀進行假設(shè)，普通情況下鋼梁可以使用軋制、槽鋼或者H型的鋼截面。按照荷載以及支座的狀況，截面高度一般為跨度的2%—5%。在對冀梁寬度進行設(shè)計時，要嚴(yán)格按照規(guī)定對梁之間側(cè)向支撐之間的距離進行確定，盡可能不進行鋼梁的整體穩(wěn)定。
3、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的支撐設(shè)計
支撐設(shè)計是保證現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要設(shè)計，通過有效的支撐設(shè)計可以構(gòu)建合理的內(nèi)力分配體系啊，從而有效改善現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度分布狀況，鞏固其薄弱環(huán)節(jié)，從而使整個鋼結(jié)構(gòu)抵御水平荷載的能力更加強大。在進行現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)支撐體系的設(shè)計過程中，必須嚴(yán)格遵守下面的原則：實現(xiàn)縱向荷載的明確合理地進行傳遞；確保整個鋼結(jié)構(gòu)平面外穩(wěn)定，給鋼結(jié)構(gòu)以及各組成構(gòu)件的整體穩(wěn)定性設(shè)計側(cè)向支點；使鋼結(jié)構(gòu)的安裝更加快捷方便；滿足現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的強度以及剛度的要求，使其具有更強的可靠性。
4、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，節(jié)點的設(shè)計是非常重要的一個環(huán)節(jié)，節(jié)點設(shè)計是不是合理，對于整個鋼結(jié)構(gòu)的可靠度、穩(wěn)定性以及建設(shè)周期、建設(shè)成本都有著至關(guān)重要的關(guān)系。在進行節(jié)點設(shè)計時，首先必須綜合考慮節(jié)點的形式、構(gòu)件的選擇、傳力特性等內(nèi)容，然后對節(jié)點形式進行恰當(dāng)選擇究竟是使用鋼節(jié)點、半鋼節(jié)點還是鉸接點。
四、小結(jié)
總之，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的建筑材料，是現(xiàn)代科技的體現(xiàn)，大力加強現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究，可以不斷改進設(shè)計中出現(xiàn)的問題，尋找最適合的設(shè)計方法，只有這樣，才能夠不斷推進現(xiàn)代建筑的發(fā)展速度，提高現(xiàn)代建筑的安全性。
參考文獻：
1、宋雪峰 王玉潔.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干基本問題的探討[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報.2010.20.03
關(guān)鍵詞：建筑科學(xué)； 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計； 概念設(shè)計； 結(jié)構(gòu)選型； 結(jié)構(gòu)布置； 結(jié)構(gòu)分析
1判斷結(jié)構(gòu)是否適合采用鋼結(jié)構(gòu)
由于鋼結(jié)構(gòu)具有建筑整體自重小、施工周期短、施工受自然環(huán)境影響小（溫度）等特點，因此，鋼結(jié)構(gòu)通常適用于高層、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 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
設(shè)計概念在鋼結(jié)構(gòu)中是非常重要的，尤其在結(jié)構(gòu)和布置階是非常重要的。當(dāng)遇到一些比較難的問題或者一些未經(jīng)規(guī)范的問題時，可以嘗試著從整體和實際相出發(fā)，利用破壞機理來進行實驗，并從中獲得經(jīng)驗，當(dāng)然不能只從一部分來進行控制，需要從全局出發(fā)，對控制結(jié)構(gòu)采取細(xì)部措施。使用這些理論可以節(jié)省更多時間，對工程建設(shè)和構(gòu)思提供好的方法。在結(jié)構(gòu)方案上，要具有以下特點，首先是易于手算的，寫的內(nèi)容非常清晰并且是正確的，不存在大的錯誤，在運算過程中能很好的避免繁瑣的運算過程。對于鋼結(jié)構(gòu)有網(wǎng)架、網(wǎng)架（殼）、輕鋼、塔桅等幾種結(jié)構(gòu)方式。對于這些種類技術(shù)運用上都已經(jīng)非常=成熟，但是也存在著許多不足之處，需要進一步改善。因此在選擇鋼的結(jié)構(gòu)時要考慮工程特點，選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)。在一些輕鋼業(yè)中，廠房中的一些設(shè)備是不適合用門式鋼架的，原因是牢固程度不夠，所以在選擇鋼的類型時，需要考慮到實際情況。在建筑以及工藝流程允許的時候，在當(dāng)中使用支撐可能會比幾個節(jié)點來的更有用處，而且也便宜非常經(jīng)濟。當(dāng)遇到房屋面積比較大時，可以嘗試使用懸索和索膜等體系，這個體系的好處在于能夠承受壓力。在建設(shè)樓層比較高的建筑時，經(jīng)常采用的方法是鋼和混泥土相互結(jié)合在一起，在一些經(jīng)常有地震或者建設(shè)的樓層顯示不規(guī)則狀態(tài)時，在選擇布置結(jié)構(gòu)方面不怎么會特意考慮價格問題，而是從安全角度出發(fā)，選擇合適的結(jié)構(gòu)。對于這些情況時最好選擇周邊巨型SRC柱，這個模型是以周邊巨型SRC柱為核心，支撐起整個大樓。在結(jié)構(gòu)布置上，要對周圍情況進行分析，然后結(jié)合結(jié)構(gòu)自身特點，最后選擇合適的方法。在建筑時要做到以下幾點：在力學(xué)模型上一定要清楚，在有大物體移動時，不會造成影響，而且還要考慮風(fēng)，這些都是影響建筑的因素，所以這些都是需要考慮進去的。在結(jié)構(gòu)的側(cè)抗力上，應(yīng)該需要多個防線進行維護，最好有其支持作用的柱子，而且能承受很大的壓力。對于樓層平面梁上的布置，也可以進一步優(yōu)化。具體措施是減小梁截面，讓大截面的面積增加，從而能減少樓層凈高度，使得樓層整體效果不錯。
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)向支撐的間距當(dāng)按l/b限值確定時，可滿足鋼梁整體穩(wěn)定的要求。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(xì)比（λ）預(yù)估。通常取值范圍在50
4 結(jié)構(gòu)分析
對于線彈性分析一般都在鋼實際結(jié)構(gòu)分析之上，在一些條件允許的時候需要考慮P-Δ，p-δ。一些比較新的原價可以先考慮幾何非線性的彈性。這樣做的好處在于能更好對結(jié)構(gòu)進行分析。當(dāng)然并不所有的軟件都需要進行彈性分析，可以直接根據(jù)查資料等就可以解決，在遇到簡單的結(jié)構(gòu)分析時，不需要運用程序進行運算，手算就可以了，但是當(dāng)遇到比較難得問題時，需要借助軟件進行計算。現(xiàn)在工程上一般都使用sap2000、PKPM系列軟件等，這些軟件不管對簡單問題還是相對比較難得問題都能解決，其中比較有名的是探索者CAD、世紀(jì)旗云結(jié)構(gòu)設(shè)計工具箱等等，，當(dāng)在工程利用這些軟件時，做起來都是得心應(yīng)手，大大提高工作效率。
5 工程判定
首先要學(xué)會對軟件正確使用，然后對于軟件輸出的數(shù)據(jù)要加以判斷。要對總剪力，變形特征等方面進行檢測。根據(jù)工程需要來確定是修改原先的模型還是數(shù)據(jù)，從而使得工程運行更加流暢，不存在太大的困難。當(dāng)然對于軟件中不同的結(jié)構(gòu)成分是為了適應(yīng)不同條件的使用者，因為使用者的水平不同，因此軟件中的結(jié)構(gòu)成分也并不一樣。在工程中的計算和理論計算還是存在一定差距的，原因是工程中會有誤差出現(xiàn)，而在理論中沒有誤差出現(xiàn)，因此會存在理論查，對于這種誤差，需要通過概念設(shè)計的手段來使結(jié)構(gòu)安全。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于概念設(shè)計和定量計算是一樣重要的，兩種發(fā)揮著同樣的作用。當(dāng)然對于軟件，工程師并不要十分信賴它，而是要結(jié)合自己專業(yè)知識和自己經(jīng)驗，使得設(shè)計非常合理，而且規(guī)范要求。
6 構(gòu)件設(shè)計
構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235（類似A3）和Q345（類似16Mn）。通常主結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使用單一鋼種，以便于工程管理。從經(jīng)濟角度考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當(dāng)強度起控制作用時，可選擇Q345；當(dāng)穩(wěn)定起控制作用時，宜選擇Q235。當(dāng)前的結(jié)構(gòu)分析軟件，都提供截面驗算的后處理功能。一些軟件可以將驗算時不滿足的構(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，這就是常說的截面優(yōu)化設(shè)計功能之一。例如sap2000、PKPM系列軟件等就可以提供這種功能，它雖然可以提高結(jié)構(gòu)工程師的工作效率，但是設(shè)計人員至少應(yīng)注意2點：
（1）在對軟件做截面構(gòu)建時對于有些數(shù)據(jù)的取值并不是那么的符合規(guī)定，存在不規(guī)范性。對于這個問題，直到目前為止，工程上還是沒能找出辦法進行解決。因此在節(jié)點這個層面上，工程師是特別要注意的，一定要把這個問題解決好。
（2）對于工程師所預(yù)估的面積沒有那么大時，對于這個情況要分兩種進行考慮：①對于強度不足時，要對鋼板進行強度增加，使得鋼板的厚度和強度達(dá)到原先標(biāo)準(zhǔn)。②在出現(xiàn)變形超出限制的情況下，要考慮這種方法，即不應(yīng)該盲目的增加鋼板厚度，而是應(yīng)該考慮能不能加大鋼板截面的厚度或者高度，不然的話，或造成很大的浪費，在初次碰到這個問題時，會覺得很難。對于上述情況，舉個例子分析一下，在整個設(shè)計的過程中，設(shè)計人員并么有考慮到浪費這一點，因此在滿足柱頂位移時，使用了鋼板加厚的方法，但是這樣之后，就不能稱之為輕型式鋼架結(jié)構(gòu)。對于這種方法使用，大大造成了材料浪費。在設(shè)計的過程中，一般都使用PKPMCAD計算軟件，軟件能自動加大截面優(yōu)化設(shè)計，但是在難度上很難分開。所以一般都覺得并不是十分合適。因此對這個軟件需要更加完善才是有效的。
7結(jié)束語
作為一名專業(yè)設(shè)計人員，設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、經(jīng)濟適用的設(shè)計產(chǎn)品是我們的職責(zé)，文本通過鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的探討，指出了在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題，可為專業(yè)設(shè)計人員提供借鑒。
參考文獻
[1]許寧.淺談石化工程鋼結(jié)構(gòu)的特點及其結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2011（06）
[2]代朝輝，秦洪濤.？探討鋼結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計思路[J].科技致富向?qū)? 2009（22）
懸挑鋼結(jié)構(gòu)通常設(shè)置在建筑物主體結(jié)構(gòu)外側(cè)，根據(jù)使用要求的不同來確定懸挑的長度。根據(jù)使用及安全需要的不同，懸挑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)布置也有所區(qū)別。工程中常見的懸挑鋼結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：
1.1拉桿（撐桿）式懸挑鋼結(jié)構(gòu)
拉桿（撐桿）式懸挑鋼結(jié)構(gòu)常見于建筑門廳處，07J501圖集中也列出了常用的鋼結(jié)構(gòu)雨棚，且適用跨度達(dá)到了6m。已經(jīng)能滿足大部分新建民用和工業(yè)建筑的使用要求。但在工業(yè)和民用建筑項目中，經(jīng)常需要更大的懸挑雨棚來滿足使用要求。這種情況下圖集已不能滿足要求，需要根據(jù)實際懸挑長度進行結(jié)構(gòu)計算。當(dāng)懸挑長度較大時，工程中普遍通過設(shè)置拉桿（撐桿）來設(shè)計雨棚。而且往往由于懸挑雨棚凈空要求的限制，更多的是在雨棚上部設(shè)置拉桿。根據(jù)懸挑結(jié)構(gòu)的受力特點可知，在荷載作用下，懸挑梁彎矩由根部到端部逐步減小，根部最大，因此鋼梁也隨之設(shè)置成變截面形式。由于懸挑鋼結(jié)構(gòu)處于建筑主體外側(cè)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》8.3.3條規(guī)定，此類結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載體型系數(shù)取-2.0，即風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)作用風(fēng)力與恒、活載方向相反，不考慮在風(fēng)荷載作用下承受壓力。拉桿式懸挑鋼結(jié)構(gòu)中拉桿按單拉桿考慮，拉桿在風(fēng)吸力作用下受壓失效，風(fēng)吸力作用由梁根部支座剛接點抵抗。由于是單拉桿，長細(xì)比限制較小，因此拉桿截面較細(xì)，顯得更為輕盈。
1.2梁式懸挑鋼結(jié)構(gòu)
此類懸挑結(jié)構(gòu)與拉桿（撐桿）式懸挑結(jié)構(gòu)相似，但無拉桿（撐桿），僅僅靠懸挑鋼梁受力。在風(fēng)荷載作用時，受力方式與拉桿式懸挑鋼結(jié)構(gòu)相同，此時兩者均由鋼梁承擔(dān)風(fēng)吸力作用。在恒荷載及活荷載共同作用下，特別是當(dāng)懸挑長度較大時，懸挑鋼梁在沒有拉桿的情況下，所承受的荷載作用較大。計算此類懸挑鋼結(jié)構(gòu)時，懸挑鋼梁按懸挑構(gòu)件計算，鋼梁強度很容易滿足要求，懸挑長度較大時，往往是變形對截面起控制作用，因此在鋼材材質(zhì)上可選強度較低的Q235B等級。鋼梁的撓度變形分為平面內(nèi)和平面外。平面內(nèi)即主要考慮恒、活載及風(fēng)載組合作用下的計算撓度，而平面外主要考慮由山墻傳遞的風(fēng)荷載的作用，主要通過在懸挑鋼梁間設(shè)置的鋼系桿來傳遞。與拉桿式懸挑鋼結(jié)構(gòu)相比，同樣的截面下其變形會更大，由于缺少拉桿的作用，其在平面內(nèi)、外的穩(wěn)定性相對較差。因此在懸挑長度較大時，不建議使用。
1.3橋架式懸挑結(jié)構(gòu)
當(dāng)建筑工程中需要更大的懸挑長度時，由于鋼梁式結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)受力及經(jīng)濟性能上均不能較好的滿足使用要求，此時懸挑構(gòu)件不再是型鋼梁，而是鋼桁架。根據(jù)懸挑長度及實際荷載情況的不同，鋼桁架的桿件截面可選用不同的形式，弦桿及腹桿可采用圓（矩形）鋼管、角鋼、H型鋼等。工程上常見的為圓鋼管桁架，且根據(jù)需要桁架可設(shè)計成單片桁架或倒三角桁架。此類懸挑結(jié)構(gòu)由于其懸挑長度大，承受荷載作用大，因此對桁架根部主體結(jié)構(gòu)柱的要求較高，適用于主體柱為大型鋼管柱或混凝土柱。考慮到桁架結(jié)構(gòu)的撓度變形及排水需要，因此工程上常將懸挑桁架做成由外至內(nèi)傾斜的形式。此類懸挑結(jié)構(gòu)目前已較多的應(yīng)于大型場館及火車站項目中。
2懸挑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題
懸挑鋼結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用越來越廣泛，尤其是對空間有特殊使用要求的大型場館、車站、鐵路貨場倉庫等項目。對于這些大型公共項目，安全性顯得更為重要。因此在做懸挑鋼結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)結(jié)合具體使用要求及現(xiàn)場情況，充分注意設(shè)計中涉及到的各種問題。
2.1構(gòu)件的的選擇
針對不同的懸挑長度，選取不同的截面類型，懸挑構(gòu)件為鋼梁時，可選取為T型或H型鋼變截面梁，經(jīng)常為了外觀需要，型鋼梁在腹板位置進行開孔，即形成蜂窩梁。此類梁在進行計算的時候需對腹板高度按“擴大比”進行換算，考慮到安全性，擴大比應(yīng)謹(jǐn)慎選取。且開孔如果較大，還應(yīng)適當(dāng)對開孔處進行補強。除此之外，結(jié)構(gòu)縱向的鋼梁（系桿）也應(yīng)適當(dāng)選擇。懸挑結(jié)構(gòu)未設(shè)置拉桿時，懸挑梁間的連接系桿可選取為圓鋼管，鋼管與懸挑梁之間設(shè)置成鉸接連接，此時鋼管只考慮受壓，截面選取時通過長細(xì)比進行控制；結(jié)構(gòu)設(shè)置拉桿時，則需要將系桿設(shè)置成鋼梁，鋼梁與懸挑梁之間設(shè)置成剛接連接。而對于桁架式懸挑結(jié)構(gòu)，桿件之間均為焊接。
2.2構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)柱的連接
主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)時，懸挑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)柱之間通過焊接進行連接，并根據(jù)需要對連接處柱進行加強。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土?xí)r，懸挑鋼構(gòu)件需要固接于鋼筋混凝土柱上，鋼村與混凝土構(gòu)件連接，需要在混凝土柱中設(shè)置預(yù)埋件，懸挑鋼構(gòu)件再與預(yù)埋件上的鋼板進行焊接。實際工程中，在設(shè)置預(yù)埋件時，規(guī)范要求預(yù)埋鋼筋的植入深度常常會超出混凝土柱的截面長度，此時則需要在混凝土柱的兩側(cè)均設(shè)置預(yù)埋鋼板，預(yù)埋鋼筋與兩側(cè)的鋼板進行焊接。
2.3懸挑結(jié)構(gòu)高度的控制
由于懸挑結(jié)構(gòu)是設(shè)置于建筑主體的外側(cè)，因此懸挑結(jié)構(gòu)的高度會影響到整個結(jié)構(gòu)的受力，進而對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面產(chǎn)生影響。不同高度處設(shè)置懸挑結(jié)構(gòu)，其對結(jié)構(gòu)柱產(chǎn)生的彎矩影響會有較大差異，直接影響到柱腳的設(shè)計，進而影響到基礎(chǔ)的設(shè)計。因此，在滿足建筑使用要求的前提下，應(yīng)合理控制好懸挑結(jié)構(gòu)的高度，使整個結(jié)構(gòu)的安全性及經(jīng)濟性得到保證。
3總結(jié)
關(guān)鍵詞：多層鋼結(jié)構(gòu)住宅 結(jié)構(gòu)設(shè)計
一 現(xiàn)狀分析
在現(xiàn)代社會中，經(jīng)濟取得了高速的發(fā)展，人民的生活水平和生活質(zhì)量有了極大地改善，但是我們在獲取財富，推動時代進步的同時，卻也給整個環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，生態(tài)環(huán)境遭受了巨大的破壞。所以，現(xiàn)在人們提出綠色發(fā)展觀念。改善經(jīng)濟的增長模式。在建筑業(yè)中，人們一直渴望采取一種新的技術(shù)既能滿足社會居民的需求又能實現(xiàn)綠色建筑的構(gòu)想。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展?jié)M足了人們的愿望，這種技術(shù)的應(yīng)用不僅在設(shè)計施工和使用過程中展現(xiàn)自身的優(yōu)勢，同時也能有效地減少之前混凝土建筑產(chǎn)生的環(huán)境污染和垃圾廢棄物，可謂是一舉兩得。在國外鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計應(yīng)經(jīng)有了很大的發(fā)展，國外有將近一半的高檔建筑采用鋼結(jié)構(gòu)，就亞洲范圍來說，日本和韓國的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)也是取得了很大的進步。中國是世界上最大的產(chǎn)鋼大國，相應(yīng)的煉鋼技術(shù)也得到了完善。并且我國的建筑業(yè)在近些年來呈現(xiàn)出迅速增長的態(tài)勢，所以鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國有非常理想的發(fā)展前景。雖然現(xiàn)在我國在這方面和國外有很大的差距，我國的住宅還是以混凝土為主要的結(jié)構(gòu)形式，但是政府的相關(guān)部門已經(jīng)采取了很多措施來加快推進我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。并且在之前十中擴大民用建筑用鋼被建筑部確定為新世紀(jì)住宅發(fā)展的重點。所以我們相信只要能夠積極的開發(fā)和應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，努力研究相應(yīng)的設(shè)計技術(shù)，我國的鋼結(jié)構(gòu)住宅業(yè)將會取得長足的發(fā)展。
二 結(jié)構(gòu)設(shè)計分析
我們現(xiàn)在就多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計中的相關(guān)問題進行分析。具體的內(nèi)容主要包括涉及設(shè)計結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計過程的注意要點。
結(jié)構(gòu)選擇。
結(jié)構(gòu)的選擇對于整個建筑有著重要的影響，只有清楚地了解各種結(jié)構(gòu)體系的特點和內(nèi)容，才能更好地進行選擇，更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。目前我國現(xiàn)在常用的多層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系主要包括：鋼框架體系、框架支撐體系、框架核心筒體系。當(dāng)然國外還有框架剪力墻體系、大型框架-輕鋼填充體系等等，這些在國內(nèi)還處在研究的過程中，并沒有應(yīng)用到實際的施工建筑中。所以我們主要介紹一下廣泛應(yīng)用的鋼框架和框架支撐體系。1對于鋼框架體系來說，主要分為鋼框架和勁性柱框架兩種，我們重點分析鋼框架的相關(guān)內(nèi)容。鋼框架體系的主要特點是：使用空間較大，剛度均勻，平面布置靈活；構(gòu)建比較容易標(biāo)準(zhǔn)化和定型化；框架結(jié)構(gòu)延性和自振周期長，重量輕，比較適合應(yīng)用于抗震建筑；同時在承載力和穩(wěn)定性上由于框架側(cè)向的剛度較柔，受重力二階效應(yīng)的影響較大等等。其中在鋼框架結(jié)構(gòu)梁柱上，半剛性連接方式在受力特征上介于剛接和鉸接，這種特征經(jīng)過設(shè)計可以使框架的外在受力更加的合理，也可以更好地優(yōu)化結(jié)構(gòu)彎矩減少結(jié)構(gòu)用鋼量。但是這種半剛性的連接鋼框架在實際的建筑中很少應(yīng)用，這主要是因為它的受力變形是非線性的，這給實際的測算帶來很多的不便，并且具體的安裝和施工過程中也存在著一些問題。2對于框架支撐體系來講它有中心支撐和偏心支撐兩種，中心支撐框架的側(cè)向剛度較大。在受壓時它的能量吸收能力主要取決于它的長細(xì)比例和在反彈變形時對于局部屈曲的抗力。中心支撐框架耗能能力受到支撐屈曲的影響，在多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計中，抗側(cè)剛度不足的情況下不宜采用這種中心支撐框架。對于偏西支撐框架而言，它主要是在高烈度的情形之下，它的消能梁段就如同整個結(jié)構(gòu)的保險絲一樣，能夠很好的消耗掉地震在建筑中產(chǎn)生的能量，從而保護建筑的穩(wěn)定性。
設(shè)計過程中的注意要點。
1在多層鋼架結(jié)構(gòu)的布置方面，設(shè)計人員為了滿足不同的需要，主要是通過調(diào)整框架的荷載傳遞方向來實現(xiàn)，一般會通過減小次梁截面從而使其沿著短向進行布置，但這樣會導(dǎo)致主梁截面加大，減少樓層的凈高，進而對頂層邊柱造成影響，所以相關(guān)人員在結(jié)構(gòu)的布置方面一定要進行合理的設(shè)計分析，從整體的角度進行把握，不可只關(guān)注一個方面。2梁柱截面的選擇方面，一般在只有一個方向和梁剛連接時使用雙軸對稱的軋制或者是焊接的工字型的截面，而出現(xiàn)兩個互相垂直的方向和梁剛連接的時候最好選擇箱型的截面。3多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的荷載除了按照相關(guān)的明文規(guī)定之外還要充分考慮到安裝載荷以及樓層的附加水平載荷，這樣才能更好地保證安全性和可靠性。4在一些地震的多發(fā)區(qū)我們需要對于他們的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力進行相應(yīng)的調(diào)整，比如說對于框架支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可以通過使用端部鉸接桿計算；進行內(nèi)力分析計算時先對地震作用下內(nèi)力進行調(diào)整，然后在進行其他方面的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進行相關(guān)的組合等等。在整個的抗震設(shè)計中要按照強柱弱梁的基本要求進行，同時重視結(jié)構(gòu)的抗震延性，在這方面美國有比較科學(xué)的研究，他們對于結(jié)構(gòu)延性的要求很高，主要通過延性指數(shù)來表示延性，在這方面我們應(yīng)該想他們虛心學(xué)習(xí)。當(dāng)然除了上述的相關(guān)要點之外還要注意梁柱的剛性連接、結(jié)構(gòu)的分析等方面。
結(jié)束
總之，對于多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個十分復(fù)雜工程，對此我們應(yīng)該堅持以我為主的方針，積極地學(xué)習(xí)和借鑒國外先進的技術(shù)方法，根據(jù)我國的實際情況進行綜合分析，統(tǒng)籌安排，從而一步步的提升我國在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的整體水平。
參考文獻
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；廠房；設(shè)計
中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，人們對建筑建設(shè)的要求也在不斷提高，如不僅要滿足施工速度，還要求具有很好的環(huán)保性、靈活性和抗震性等。同時隨著各種工藝技術(shù)也在不斷進步。鋼結(jié)構(gòu)廠房在這方面就很好的凸顯了其優(yōu)越性，不斷獲得普遍的推廣和使用。
一、鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)越性及其特點
（一）鋼結(jié)構(gòu)廠房具有施工速度快，安裝極其方便的優(yōu)點。
由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以工廠化批量化生產(chǎn)，同時采用設(shè)備下料、焊接、開孔，并作表面處理，可極大的方便現(xiàn)場拼裝施工，大大縮短了施工的周期。
（二）由于鋼結(jié)構(gòu)廠房體系使用的材料具有強度高、投資低等特點，所以鋼結(jié)構(gòu)廠房拆遷也方便，可多次回收利用，大大節(jié)約了材料消耗，環(huán)保性好，結(jié)構(gòu)壽命使用長。而且節(jié)省了制模工序，屬于環(huán)保型綠色建筑體系。
（三）鋼結(jié)構(gòu)相對于混凝土結(jié)構(gòu)主要優(yōu)勢在重量上，這也可以大大減輕地基的負(fù)載，而且混凝土結(jié)構(gòu)建筑工藝復(fù)雜，防震程度低，鋼結(jié)構(gòu)體系都可以有效彌補這些不足。
二、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的特點
鋼結(jié)構(gòu)廠房是指采用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材，通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的國際流行的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)體系形式。
門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房在國內(nèi)技術(shù)成熟，受到用戶普遍接受和認(rèn)可，成為目前國內(nèi)發(fā)展速度最快的一種鋼結(jié)構(gòu)形式。門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房可以做成大跨度，大空間，便于內(nèi)部靈活布置和使用。（鋼結(jié)構(gòu)廠房采用門式剛架體系其單跨度甚至可達(dá)到80米。多跨可達(dá)到180米甚至跨度更大）鋼結(jié)構(gòu)廠房主要是用在不承受大載荷的承重建筑。采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門形剛架支承，C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁，壓型鋼板或輕質(zhì)夾芯板作屋面、墻面圍護結(jié)構(gòu)，采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的門式剛架鋼結(jié)構(gòu)體系。
鋼結(jié)構(gòu)廠房在全球范圍內(nèi)，特別是在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程領(lǐng)域中得到更合理、廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)廠房可廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房，凈化車間，倉儲庫房，超市，會館展廳。
鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計特點：鋼結(jié)構(gòu)廠房自重輕，強度大，跨度大，空間大。設(shè)計先進，采用最先進的設(shè)計方法，充分發(fā)揮鋼材抗震性好、抗沖擊性好、剛性好、變形能力強的特點。而且還可以重復(fù)再利用，可以節(jié)約大量鋼材。結(jié)構(gòu)新穎、簡潔、輕巧，占用面積小，使用面積大，有效擴大了建筑物的內(nèi)部空間，彩鋼夾芯復(fù)合板，金屬壓型板等新型墻體屋面材料圍護，更顯示出建筑的時代感。安裝快捷，構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)，制作精良，施工安裝簡便、快捷、安全
三、鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
多層廠房因為工藝布置的要求，一般都需要大空間，結(jié)構(gòu)通常采用框架結(jié)構(gòu)，在層數(shù)較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)布置的原則是:盡量使柱網(wǎng)對稱均勻布置，使房屋的剛度中心與質(zhì)量中心相近，以減小房屋的空間扭轉(zhuǎn)作用，結(jié)構(gòu)體系要求簡捷、規(guī)則、傳力明確。避免出現(xiàn)應(yīng)力集中和變形突變的凹角和收縮以及豎向變化過多的外挑和內(nèi)收，力求沿豎向的剛度不突變或少突變。
（一）地震區(qū)的廠房宜少設(shè)或不設(shè)防震縫
地震區(qū)房屋的伸縮縫是合一的，當(dāng)房屋較長時，宜采取下列一些
構(gòu)造措施和施工措施以少設(shè)伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設(shè)置一道800mm~1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設(shè)在結(jié)構(gòu)受力影響最小的區(qū)段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內(nèi)縱墻端開間的墻體等部位，適當(dāng)提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設(shè)置架空層形成通風(fēng)屋面。
（二）合理布置電梯間的位置
多層廠房由于設(shè)備、貨物很重，豎向運輸?shù)男枰O(shè)置電梯。鋼筋棍凝土電梯井筒剛度很大，應(yīng)充分考慮電梯井筒對建筑物的偏心影響，在結(jié)構(gòu)布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端
部。
（三）控制橫向框架與縱向框架的周期
由于多層廠房跨度方向尺寸較大，柱子少；而柱距方向尺寸較小，柱子多。一般都是橫向控制，使縱橫向的抗震能力大致相同，不僅有利于抗震，也使設(shè)計更為經(jīng)濟合理。
四、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計應(yīng)注意的重要方面
（一）鋼結(jié)構(gòu)廠房圖紙設(shè)計的重要性
無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據(jù)。在鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計期間，要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對圖紙進行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，力爭把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對工程質(zhì)量、進度的影響。
（二）對鋼結(jié)構(gòu)廠房支撐系統(tǒng)的設(shè)計原則
為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的變形，避免壓桿失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式，車間吊車的設(shè)置，振動設(shè)備以及廠房的跨度、高度，溫度區(qū)段的長度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng)，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。
（三）鋼結(jié)構(gòu)廠房耐熱能力設(shè)計的重要性
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差，當(dāng)鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象;當(dāng)溫度超過250℃時鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象；當(dāng)溫度達(dá)500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。
（四）鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震性設(shè)計的重點
在對鋼結(jié)構(gòu)廠房做抗震設(shè)計時應(yīng)注意：首先，在廠房建設(shè)前要充分考慮加強其結(jié)構(gòu)的抗震性，以應(yīng)對復(fù)雜多變的地質(zhì)變化，雖然鋼材在重力剛性等條件上有抗震的優(yōu)勢，但是在總體布置方面也要力求安全最大化，要求廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度均勻分布，使廠房受力均勻，使其受到外力作用時，可以將作用力均勻抵消，這樣就不會加劇作用力在剛性弱的地方聚積，給安全造成威肋，同時還要多采用剛架和橫向結(jié)構(gòu)，利用鋼結(jié)構(gòu)的受力性來減少橫向結(jié)構(gòu)變形。
其次，在建設(shè)過程中要充分考慮杠桿失穩(wěn)的問題，鋼結(jié)構(gòu)在強度上可以充分滿足建設(shè)需要，所以要在支撐系統(tǒng)上多做文章，提高廠房結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，對鋼結(jié)構(gòu)廠房尤為重要。
最后，在地震作用下，存在著低周疲勞作用，設(shè)計時應(yīng)注意其對
廠房的影響。對結(jié)構(gòu)連接點的設(shè)計，應(yīng)保證節(jié)點的破壞不先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全截面屈服，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能進入塑性工作，充分吸收地震能量發(fā)揮其抗震能力。
五、結(jié)束語
總而言之，在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的過程中，我們應(yīng)嚴(yán)格按照和采用相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，同時隨著鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的日趨成熟，設(shè)計師也要緊跟時代步伐，堅持與時俱進。只有這樣，才能設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)廠房，滿足經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的要求。
參考文獻
[1]劉榮來.鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計技術(shù)總結(jié).內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟.2011-03-15
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；重要性；策略
1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性分析
在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是至關(guān)重要的組成部分，其主要是指將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計藍(lán)圖到鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的演變過程，對于現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著關(guān)鍵性的影響。從建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的的性質(zhì)來看，其中存在的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅具有幾何成分，更具體表現(xiàn)了技術(shù)性的相關(guān)因素。因此，這就對設(shè)計人員的專業(yè)知識能力提出了較高的要求，設(shè)計者在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的設(shè)計藍(lán)圖要求，其實結(jié)合建筑工程項目的施工性質(zhì)，充分掌握工程圖紙中的設(shè)計要點，并將藍(lán)圖中的平面線條聯(lián)想出一個完整清晰的立體結(jié)構(gòu)，以此來保障鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的高質(zhì)量。但是，在這一設(shè)計工程中，設(shè)計人員應(yīng)該清楚的認(rèn)知到，如果其中任何一個設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，都將會嚴(yán)重影響構(gòu)件的安裝質(zhì)量，極有可能危及到建筑結(jié)構(gòu)整體的安全穩(wěn)定性，這就很容易引發(fā)重大的安全事故，造成人員的傷亡。除此之外，設(shè)計師還要切實遵守建筑建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范，真正了解到構(gòu)造要求、結(jié)構(gòu)受力特點等方面的要求。只有這樣，才能設(shè)計出合理的連接接地玩形式，使其能夠滿足于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。與此同時，設(shè)計人員還需要加強對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵部位的優(yōu)化設(shè)計，從根本意識上認(rèn)知到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，以此來不斷提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計效率與質(zhì)量，促使建筑工程施工的順利開展。
2.當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析
2.1鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析
通常，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)應(yīng)該分成兩個方面來進行分析，一個是局部出現(xiàn)了失穩(wěn)的現(xiàn)象，而與之對應(yīng)的就是整體的失穩(wěn)，在這一過程中需要注意的一點就是鋼結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的狀況通常都是由結(jié)構(gòu)本身的局部失穩(wěn)現(xiàn)象造成的。特別是當(dāng)受彎部分的尺寸大小發(fā)生了改變或者是其超出了一定的范圍之后，就非常容易出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的情況是由多種因素共同影響而形成的，在這之中最為顯著的一個特征就是設(shè)計者在設(shè)計的過程中沒有對其自身的支撐作用予以充分的考量，而這也成為了結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的一個十分重要的原因。局部失穩(wěn)通常就是指當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處的吊裝位置出現(xiàn)了一定的變動時，網(wǎng)架和桁架在整體受力方面都會產(chǎn)生非常明顯的變化，這樣一來也就非常容易出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。籠統(tǒng)的來說，只要建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中有鋼結(jié)構(gòu)的存在，就會出現(xiàn)失穩(wěn)的隱患，因此在工程設(shè)計和施工的過程中，工作人員必須要對此予以高度的重視，做好一切有效的防護措施，只有這樣，才能更好的保證工程設(shè)計和施工的質(zhì)量和水平。
2.2腐蝕問題分析
鋼結(jié)構(gòu)自身并沒有非常好的抗腐蝕性，特別是在潮濕的環(huán)境當(dāng)中，如果其處在有侵蝕性的環(huán)境里面，鋼材就會在很短的一段時間之內(nèi)就發(fā)生生銹的情況，這樣就使得構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的承載力都發(fā)生了非常大的轉(zhuǎn)變，相關(guān)的研究和統(tǒng)計表明，鋼屋架倒塌事故占所有事故類型的比重在逐年上升，同時在這些事故中，許多都是因為結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，長期得不到維修所導(dǎo)致的。
2.3鋼材受溫度的影響明顯
眾所周知，鋼材性能隨溫度升降而變化，耐溫性較差，當(dāng)溫度達(dá)到430-540℃之間時，鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇下降，失去承載能力。用耐火材料對鋼結(jié)構(gòu)進行必要的維護，是鋼結(jié)構(gòu)研究的一個重要課原地垂直塌落，形成"扁餅"效應(yīng)。這起震驚世界的事故，其直接原因是火災(zāi)。建筑物的耐火能力取決于建筑構(gòu)件耐火性能的好壞，在火災(zāi)發(fā)生時其承載能力應(yīng)能延續(xù)一定時間，使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災(zāi)。
3.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計思路和步驟
3.1鋼結(jié)構(gòu)的形式與布置
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(xì)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。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
3.2結(jié)構(gòu)分析
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通常有杉線性彈性分析來作為結(jié)構(gòu)分析，只有當(dāng)和構(gòu)件允許時才會考慮P-，P-δ。利用有限元軟件可以對幾何非線性及鋼材的彈塑性能進行考慮，可以為精確分析結(jié)構(gòu)奠定良好的基礎(chǔ)。但在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，則需要建模運行程度，同時還要進一步對結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)的分析。當(dāng)結(jié)構(gòu)較為簡單時，可以利用手算來對其進行分析。典型結(jié)構(gòu)在對其內(nèi)力和變形進行確定時，可以直接通過工具書來獲得。在對鋼結(jié)構(gòu)進行分析時，需要充分的對建筑物的穩(wěn)定性和安全性進行考慮，特別是對于多層建筑鋼結(jié)構(gòu)，需要布置一定數(shù)量的支撐，從而有效的減少建筑物層間位移的發(fā)生。
3.3構(gòu)件設(shè)計
在構(gòu)件設(shè)計時，需要合理進行材料的選擇，通常會采用Q235和Q345鋼結(jié)構(gòu)材料。為了確保構(gòu)件設(shè)計能夠具有較好的經(jīng)濟性，則需要選擇不同強度鋼材的截面組合。當(dāng)前在鋼結(jié)構(gòu)鋼件設(shè)計時，多會采用單一的鋼種作為主結(jié)構(gòu)。而且結(jié)構(gòu)軟件的應(yīng)用可以對設(shè)計中的結(jié)構(gòu)進行全面的優(yōu)化，并能夠?qū)?yōu)化后的截面進行調(diào)整，確保其能夠達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。另外在構(gòu)件設(shè)計時還需要重視模型建立和部分計算參數(shù)。
3.4節(jié)點的設(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，如不能確信這種不一致造成的偏差在工程允許的范圍內(nèi)，就必須避免，按傳力特性不同，，節(jié)點分剛接，鉸接和半剛接。初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大。具體設(shè)計內(nèi)容：焊接、栓接、連接板、梁腹板、節(jié)點設(shè)計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進行現(xiàn)場定位與臨時固定；節(jié)點設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。
結(jié)束語
近年來，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理念更新的速度也較快，這對于我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到了積極的推動作用。因此，在實際的設(shè)計工作中，要針對具體的細(xì)節(jié)進行落實，保證鋼結(jié)構(gòu)的防火、防腐蝕，確保所設(shè)計的結(jié)構(gòu)合理，安全可靠。
參考文獻：
[1]郭建華.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析[J].科技資訊，2014，27：58.
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)。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點相一致的。
（二）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
此處僅簡單介紹。詳請參考相關(guān)專業(yè)書籍。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛，做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗豐富的工程師指導(dǎo)下進行。
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(xì)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。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡化近似設(shè)計方法。[20]
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面（木行）架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。
其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設(shè)計方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。
結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)考慮它們不同的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架。基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網(wǎng)殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經(jīng)濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國半數(shù)以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學(xué)模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力（風(fēng)震）的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。比如有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少應(yīng)能單獨承受1/4的總水平力。
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
（三）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(xì)比預(yù)估。通常50
初學(xué)者需注意，對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)，規(guī)范中對截面的構(gòu)造要求有很大的不同。如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。
除此之外，構(gòu)件截面形式的選擇沒有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況，合理的選擇安全經(jīng)濟美觀的截面。
（四）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。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件：
典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形。
簡單結(jié)構(gòu)通過手算進行分析。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。
（五）工程判定
要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對其輸出結(jié)果的做"工程判定".比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計算結(jié)果。
不同的軟件會有不同的適用條件。初學(xué)者應(yīng)充分明了。此外，工程設(shè)計中的計算和精確的力學(xué)計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設(shè)計方法，有時會用誤差較大的假定，但對這種誤差，會通過"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來保證結(jié)構(gòu)的安全。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，"適用條件、概念及構(gòu)造"是比定量計算更重要的內(nèi)容。
工程師們不應(yīng)該過分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件。美國一位學(xué)者曾警告說：“誤用計算機造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個時 間的問題。”
注重概念設(shè)計和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法。
（六）構(gòu)件設(shè)計
構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235（類似A3）和Q345（類似16Mn）。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。當(dāng)強度起控制作用時，可選擇Q345；穩(wěn)定控制時，宜使用Q235.
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。但是，初學(xué)鋼至少應(yīng)注意兩點：
1.軟件在做構(gòu)件（主要是柱）的截面驗算時，計算長度系數(shù)的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以，尤其對于節(jié)點連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個檢查。
2.當(dāng)上面第（三）條中預(yù)估的截面不滿足時，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對待。
（1）強度不滿足，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。
（2）變形超限，通常不應(yīng)加大板件厚度，而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則，會很不經(jīng)濟。
使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設(shè)計功能，很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分，實際上，常常并不合適。
（七）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。初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式。
連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大。比如，有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題，但會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動，不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定。會導(dǎo)致實際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
連接節(jié)點有等強設(shè)計和實際受力設(shè)計兩種常用的方法，初學(xué)者可偏安全選用前者。設(shè)計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計者查用，比較方便。也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來自動完成。
具體設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：
1.焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守。焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)。E43對應(yīng)Q235，E50對應(yīng)Q345. Q235與Q345連接時，應(yīng)該選擇低強度的E43，而不是E50.
焊接設(shè)計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定。
2.栓接：
鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。
高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12.常用M16~M30.超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計中應(yīng)慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結(jié)構(gòu)的連接。
3.連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗算凈截面抗剪等。
4.梁腹板：應(yīng)驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
5.節(jié)點設(shè)計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運到現(xiàn)場無法安裝是初學(xué)者長犯的錯誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進行現(xiàn)場定位與臨時固定。
6.節(jié)點設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數(shù)控機床等設(shè)備才能完成。
（八）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。
1.設(shè)計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)。深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。在設(shè)計圖中，對于設(shè)計依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計要求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗的等級、涂裝及運輸?shù)龋⒔Y(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。
2.施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表。
設(shè)計圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)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[3]，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單步驟和設(shè)計思路
（一）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)。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點相一致的。
（二）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
此處僅簡單介紹。詳請參考相關(guān)專業(yè)書籍。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛，做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗豐富的工程師指導(dǎo)下進行。
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(xì)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。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡化近似設(shè)計方法。[20]
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面（木行）架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。
其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設(shè)計方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。
結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)考慮它們不同的特點。在輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架。基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網(wǎng)殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經(jīng)濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國半數(shù)以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計；問題；解決措施
中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
隨著經(jīng)濟的快速增長，加大了我國鋼的產(chǎn)量。鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)替代鋼材應(yīng)用于建筑主體結(jié)構(gòu)。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計存在問題，導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)建筑的一些缺陷。本文將進行分析。
1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原則
1.1因地制宜原則
因地制宜，根據(jù)不同的情況采用不同的結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計思路，我們認(rèn)為很難找到一種一成不變的能適用于各種結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法或思路。在結(jié)構(gòu)布置上必須與建筑師密切配合互相照顧，使結(jié)構(gòu)具有必要的側(cè)向剛度和承載力，并使其在平面和立面上分布均勻，既定結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上再選擇柱網(wǎng)尺寸確定樓蓋結(jié)構(gòu)體系及其它問忍，這樣才能做出經(jīng)濟合理的設(shè)計。
1.2 改建可能性和簡便性原則
在工業(yè)建筑物或構(gòu)筑物的設(shè)計中應(yīng)該考慮這個問題。隨著世界科技的進步，工藝革新的機率加快，勢必對建筑物或構(gòu)筑物提出改建的要求，而且為早日恢復(fù)生產(chǎn)，技術(shù)改造的施工工期越短越好。因此在新設(shè)計時就需要考慮將來改建的可能性和簡便性，從這個角度看空間結(jié)構(gòu)就不如平面結(jié)構(gòu)。
2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的若干問題
2.1 設(shè)計質(zhì)量出現(xiàn)下降趨勢
由于缺乏較為統(tǒng)一的監(jiān)管體系，當(dāng)前設(shè)計市場的秩序比較混亂，各單位對法律的認(rèn)識不太充分，出現(xiàn)了許多設(shè)計事故。由于當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展比較迅速，造成許多大型設(shè)計院的任務(wù)量比較大，或者缺乏比較豐富的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)不接或者推辭給別的單位。這樣一旦設(shè)計有什么問題和缺陷，方案修改是一個大難題。而且一旦設(shè)計成果出現(xiàn)安全患，責(zé)任方的責(zé)任承擔(dān)也是一個問題。鑒于以上情況，只有規(guī)范設(shè)計市場，建立健全的監(jiān)管體系，才能保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的正常穩(wěn)定發(fā)展。
2.2 設(shè)計資格不足
設(shè)計任務(wù)的來回轉(zhuǎn)接會造成設(shè)計質(zhì)量的下降，由于許多設(shè)計單位在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面缺乏豐富經(jīng)驗，設(shè)計水平比較低下，知識體系也不夠健全，設(shè)計思路當(dāng)然也過于古板，只知道盲目套程序，搬規(guī)范，盲目性太強，設(shè)計質(zhì)量也不會很高，存在很大的安全隱患。有些材料生產(chǎn)廠家為了節(jié)省材料增加利潤，盲目偷工減料，會造成重大施工事故等等。這類事情如果避免不了，會極大影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展前途。
2.3 自主設(shè)計能力較差
由于我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)起步較晚，經(jīng)驗較少，技術(shù)較為生疏，所以在一些大型項目上還是主要依賴于國外的設(shè)計方案。但是由于地域不同，對建筑環(huán)境了解也不近完全，造成許多設(shè)計方案不合理，既造成了材料的浪費，而又達(dá)不到設(shè)計要求。所以要加強自主設(shè)計能力的培養(yǎng)和提高。
2.4 設(shè)計方案與實際情況有差距
有些設(shè)計人員只顧埋頭設(shè)計，只照著自己的想法想怎么做就怎么做，不考慮施工難度，并且不去現(xiàn)場考察實際情況，不了解施工情況，理論脫離實際，施工難度增大，造成設(shè)計缺陷，不能有效節(jié)約資源。設(shè)計者有時候過分追求高標(biāo)準(zhǔn)，造成設(shè)計過分保守，安全系數(shù)過高，但實際情況卻用不到那么高，這就造成了各方面資源的浪費。如果設(shè)計過分超前，則又會造成設(shè)計達(dá)不到要求，危險系數(shù)升高，后續(xù)工作也很麻煩。所以說要做好設(shè)計師的實事求是的意識培養(yǎng)，既不要冒進超前，也不要封閉保守，要切合實際情況。
2.5 設(shè)計規(guī)范法律與當(dāng)前設(shè)計需要逐漸脫節(jié)
隨著時間不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計需要面臨許多新的問題，而相關(guān)法律法規(guī)卻停滯不前，不能滿足需求，造成了二者的逐步脫節(jié)。一旦而這差距過大，就會有鉆法規(guī)漏洞的情況出現(xiàn)，對設(shè)計結(jié)果會產(chǎn)生不利影響。所以，在大力發(fā)展設(shè)計理論技術(shù)的時候，相關(guān)法規(guī)的修改工作也應(yīng)該做到位，要做到二者保持共同步伐發(fā)展，避免脫節(jié)。
2.6 鋼材焊接質(zhì)量等級的確定不符合實際
鋼結(jié)構(gòu)中焊接過程是不可避免的，也是連接的最基本方法。焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全，所以要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況來確定適合的焊接質(zhì)量等級。確定適宜的焊接等級不僅可以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定牢固，還能是焊接面美觀，不影響結(jié)構(gòu)的整體視覺效果。
3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題解決措施
3.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了體系穩(wěn)定外還需要考慮單個鋼構(gòu)件的變形限制值和自身穩(wěn)定，而鋼結(jié)構(gòu)因其材料強度高，塑性和韌性好，構(gòu)件截面一般肢寬壁薄，屬于長細(xì)構(gòu)件，在設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸往往不是由材料的計算強度控制，而是由變形、穩(wěn)定、或疲勞應(yīng)力來控制。這一認(rèn)識在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要建立在地震區(qū)、沿海風(fēng)作用大的地區(qū)、大跨度索網(wǎng)、長懸臂結(jié)構(gòu)、高大剛架和拱架、及有較大起重量吊車的鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計時尤其要注意構(gòu)件的穩(wěn)定問題。
3.2 建立完善的結(jié)構(gòu)受力體系
結(jié)構(gòu)方案確定之后，建立完善的結(jié)構(gòu)受力體系是結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要工作。這在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)多為桿系結(jié)構(gòu)，因鋼材強度高，構(gòu)件截面尺寸較小、剛度較差，且可工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場組裝，構(gòu)件間相互約束作用也較小，因此要求支撐布置完善，節(jié)點連接構(gòu)造可靠，才能保證整個結(jié)構(gòu)受力體系的穩(wěn)定。
3.3 合理選擇鋼材
我國鋼鐵工業(yè)與建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用都有迅速的發(fā)展，我國的年鋼產(chǎn)量已居世界首位。但在我們設(shè)計人員中間不清楚如何合理選用鋼材的問題還是很普遍的，不少人對鋼號的差別及質(zhì)量等級的含義、脫氧方法及鋼材厚度不同的影響、結(jié)構(gòu)選材。因此，盡量按規(guī)范推薦的鋼號及材質(zhì)選用鋼材，并在設(shè)計說明中明確注明所用鋼材的鋼號、質(zhì)量等級、脫氧方法及附加性能要求。
3.4 加強鋼結(jié)構(gòu)建筑的細(xì)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(xì)部設(shè)計的要求也越高。因為細(xì)部設(shè)計決定一個地方最終是否得到確認(rèn)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(xì)部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，值得提倡。
3.5 加強鋼結(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)計中函待解決的主要問題，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(yán)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(rèn)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。
3.6 加強鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
對于彈塑性地震反應(yīng)計算問題、抗震設(shè)計問題，我們可以通過設(shè)置新型消能減震裝置的設(shè)計方法來進行解決。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法是利用結(jié)構(gòu)自身能力來耗散振動能量，如加大構(gòu)件尺寸、提高材料強度等。這些傳統(tǒng)的方法不僅增加結(jié)構(gòu)造價，而且，由于地震荷載的不確定性而難以達(dá)到預(yù)期效果。隨著社會的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)形式日益多樣，對結(jié)構(gòu)抗震防振功能的要求不斷提高，很多重要建筑物要求在強震時保證正常運行，傳統(tǒng)的抗震設(shè)計方法已遠(yuǎn)不能滿足這樣的要求。可通過采用隔震墊、消能支撐、消能剪力墻、消能器、子結(jié)構(gòu)或施加外力等方法，調(diào)整或改變結(jié)構(gòu)的動力參數(shù)或動力作用，使結(jié)構(gòu)在地震(或風(fēng))作用下的動力反應(yīng)(加速度、速度、位移)得到合理控制。對于設(shè)置新型消能減震裝置的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法成為新的研究方向，這也是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)體系不斷完善的趨勢。
4 結(jié)束語
綜上所述，通過對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題的分析，對解決措施有了詳細(xì)了解，這多加強建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量具有積極的作用。
參考文獻
[1]申海嘯，張玉生，蔡鵬.談鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般過程[J].陜西建筑，2012.
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；特點；關(guān)鍵問題
1 鋼結(jié)構(gòu)的特點
鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點：一是鋼結(jié)構(gòu)可工廠化制作，減少現(xiàn)場施工的工作量，施工周期短；二是由于鋼結(jié)構(gòu)自重輕、結(jié)構(gòu)荷載小，減少了地基處理的工作量和費用；三是鋼結(jié)構(gòu)利于抗震，給投資方帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益；四是鋼結(jié)構(gòu)由于其材料本身的性能好，強度高，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)斷面小，可以節(jié)省一部分空間，更容易滿足工藝靈活布置的要求。
根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（CB50017-20 03）的規(guī)定，承重結(jié)構(gòu)應(yīng)進行承載能力極限和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計。成功的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計必須解決好其穩(wěn)定設(shè)計及構(gòu)造措施的問題，且在使用規(guī)范過程中還應(yīng)避免孤立或片面地對規(guī)范條文進行理解。
2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容
2.1 概念設(shè)計
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。對一些難以做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(xì)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)分析階段不必要繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
2.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析
2.2.1 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，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，它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量。
2.2.2 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。
2.2.3 具體設(shè)計。具體設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：①焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守，焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng)。焊接設(shè)計不得任意加大焊縫。焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。②栓接：鉚接形式在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用，通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用，高強螺栓使用日益廣泛，而超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計中應(yīng)慎重使用。③連接板：可簡單取其厚度為粱腹板厚度加4ram，然后驗算凈截面抗剪等。梁腹板：應(yīng)驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。④節(jié)點設(shè)計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。此外，節(jié)點設(shè)計還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平，比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數(shù)控機床等設(shè)備才能完成。
2.3 工程設(shè)計圖紙的編制。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。
設(shè)計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)，深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余。在設(shè)計圖中，對于設(shè)計依據(jù)、荷載資料(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計要求(包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗的等級、涂裝及運輸?shù)?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計的意圖。
施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等．深度須能滿足車間直接制造加工；不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表。
3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題
3.1 柱間支撐不要設(shè)置在有門、安裝孔及膠帶輸送機棧橋與主廠房連接處，否則將影響使用或必須把柱間支撐換位置。由于主廠房門比較多，還有設(shè)備吊裝孔及進出主廠房的膠帶輸送機，對柱間支撐的位置有一定限制，因此要在布置柱間支撐仔細(xì)核對。
3.2 主梁與柱、次梁之間連接螺栓不要過多，否則將給施工帶來很大麻煩。抗風(fēng)柱與鋼梁的連接盡量采用彈簧板連接，因為中間跨的梁安裝后下?lián)媳容^大，山墻的梁若用螺栓與抗風(fēng)柱連接，會造成屋面不平。
3.3 屋面檁條布置圖和鋼梁的詳圖要認(rèn)真核對，常發(fā)現(xiàn)屋面檁條布置圖與鋼梁詳圖檁條數(shù)量不符。檁條是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓構(gòu)件或壓彎板件的寬厚比較大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能像熱軋型鋼那樣全截面有效。此外，在設(shè)計中往往忽略用凈截面計算，忽略了孔洞造成的削弱，而這種削弱一般達(dá)到6％～15％，對小截面穿翼緣的檁條影響較大。
3.4 板型對建筑物的外觀及使用效果影響很大，如屋面板施工中常采用暗扣式壓型彩板，此板為咬邊隱蔽連接，防水、防腐、防風(fēng)性能優(yōu)于其他板型，經(jīng)咬邊成型后的屋面無螺栓孔，保證屋面板各處同等使用壽命，表面光潔美觀。因此設(shè)計中不僅要寫明板的材料，還應(yīng)注明板型。
5、高強螺栓的位置要合理，要考慮扭斷器及扭矩扳手的施工空間，不要因為安裝空間太小，扭斷器及扭矩扳手無法使用，導(dǎo)致高強螺栓梅花頭無法擰斷或高強螺栓無法擰緊。窗框上下相鄰檁條間的拉條應(yīng)布置好，以避免拉條的端頭與窗框發(fā)生沖突。
3.6 注意包角和屋脊的設(shè)計。包角設(shè)計不好，直接影響外觀效果和使用性能。壓型鋼板屋面漏水問題大部分集中在屋脊處，設(shè)計中可考慮采用雙層屋脊蓋板的做法，這樣既能防止雨水由于風(fēng)力作用而倒灌，又能防止上層屋脊蓋板涂敷密封膏不嚴(yán)而漏水。
3.7 內(nèi)天溝若不做保溫層，室內(nèi)形成一道“冷橋”，產(chǎn)生滴水和結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)在天溝下涂刷防結(jié)露漆，或者噴涂聚氨酯保溫層，也可做其他保溫處理。
3.8 當(dāng)廠房屋面設(shè)屋頂風(fēng)機時，因其只能固定在屋面檁條上，故要與工藝專業(yè)協(xié)商盡量采用自重較輕的，避免檁條變形過大使屋面漏水，再處理會很困難。
總之，鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的優(yōu)點決定其必將具有強大的生命力。設(shè)計階段技術(shù)創(chuàng)新、選材配套、設(shè)計優(yōu)化是控制造價、促進建筑鋼結(jié)構(gòu)走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段。為此，強調(diào)以下幾點：提高設(shè)計人員的素質(zhì)，重視設(shè)計人員的繼續(xù)教育和業(yè)務(wù)知識的更新培訓(xùn)。同時，要強調(diào)技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合，設(shè)計中注重價值工程的運用，要做多方案比較，把控制工程造價放到重要位置；在設(shè)計中引進競爭機制，開展設(shè)計招標(biāo)，方案優(yōu)化競賽。以技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、節(jié)約投資為目的；采用限額設(shè)計和設(shè)計出圖前的審查制度，不能只注重技術(shù)性而忽視經(jīng)濟性。
參考文獻
[1] 鄭曉峰.淺談鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中應(yīng)關(guān)注的問題[J].科技風(fēng).2011(3)
[2] 李紅明等.鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干值得注意的問題探討[J].2007(5)
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；節(jié)點設(shè)計
Abstract: the author discusses the steel structure design in practice, in view of the steel structure design should be followed in design steps and the attention of the corresponding points are discussed thoroughly, put forward the concept of steel structure design ideas, make steel structure design more reasonable in economy, safe, reliable, and provide reference for counterparts.
Keywords: steel structure; Structure design; The conceptual design; Node design
中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：
引言
鑒于鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工速度快等優(yōu)勢而被廣泛地應(yīng)用到高層建筑、體育場館中。同時由于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的廣泛性，掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點有著重要的意義。筆者自從參加工作以來設(shè)計了多棟鋼結(jié)構(gòu)建筑。隨著設(shè)計經(jīng)驗的積累，對規(guī)范認(rèn)識的逐步加深，從中總結(jié)了一些對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，以供同行人員參考及討論。
鋼結(jié)構(gòu)概念設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)選型及其構(gòu)件布置是設(shè)計的首要步驟，合理的結(jié)構(gòu)選型以及構(gòu)件布置將為結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來經(jīng)濟合理的方案，否則將大大增加工程造價。鑒于鋼結(jié)構(gòu)選型方案較多，而要選取較經(jīng)濟合理的方案以及構(gòu)件布置，這就需要強調(diào)概念設(shè)計。概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)選型是核心理念，即在鋼結(jié)構(gòu)選型時對于規(guī)范未規(guī)定的問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合整體結(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，從多角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。工程實踐表明，對鋼結(jié)構(gòu)采取概念設(shè)計，可有效地對結(jié)構(gòu)進行構(gòu)思、比較與選擇，同時可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運算。因此筆者認(rèn)為對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)重視概念設(shè)計。
2.1類型選取
鑒于鋼結(jié)構(gòu)類型的較多，其可設(shè)計有框架結(jié)構(gòu)、平面桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)型式。對于這些結(jié)構(gòu)來說，部分結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在一些難點。進行鋼結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)所處的地區(qū)環(huán)境以及其使用特點。例如對于輕鋼工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架。對于基本雪壓較大以及降雨量較大的地區(qū)，則屋面鋼結(jié)構(gòu)選型應(yīng)當(dāng)考慮有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載 ），如采用三心圓網(wǎng)殼。
2.2結(jié)構(gòu)布置
在鋼框架結(jié)構(gòu)中適當(dāng)?shù)夭贾弥蜗鄬唵蔚墓?jié)點剛接的鋼框架結(jié)構(gòu)更具有客觀的經(jīng)濟效益；而對于屋面覆蓋跨度較大的建筑選型，則可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式，而是應(yīng)當(dāng)適當(dāng)在周邊設(shè)置有巨型SRC柱，核心采取支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。
另外鋼結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的體系特征、荷載分布情況以及性質(zhì)而采取綜合考慮。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，筆者認(rèn)為對于要求結(jié)構(gòu)剛度均勻.、力學(xué)模型清晰，則應(yīng)盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)，為此柱間抗側(cè)支撐布置應(yīng)當(dāng)分布均勻，使其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線，否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)；同時對鋼結(jié)構(gòu)抗側(cè)設(shè)計采取多道防線，如布置有支撐框架結(jié)構(gòu)，其鋼柱至少能單獨承受1/4的總水平力。
鋼框架結(jié)構(gòu)的鋼梁構(gòu)件布置，可采取調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。構(gòu)件布置時通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大而導(dǎo)致樓層凈高減小，同時增大了頂層邊柱截面，因此構(gòu)件布置時適宜把次梁支撐在較短的主梁上。
鋼結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計首先要確定材料選取，常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn)。材料選取要考慮到經(jīng)濟方面，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面；如果對于桿件為強度起控制作用時，材料可選取Q345，若桿件是由穩(wěn)定控制時則適宜選取Q235。進行設(shè)計構(gòu)件時，應(yīng)當(dāng)按照現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)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)前鋼結(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，這大大地減少了設(shè)計師的很多工作量。但結(jié)合筆者的設(shè)計實踐，進行鋼結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：
（1）軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗算時，計算長度系數(shù)的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)定，目前所有的程序都不能完全解決這個問題。因此，對于節(jié)點連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)采取逐個檢查。
（2）設(shè)計桿件截面時，如果出現(xiàn)截面面積不足，則應(yīng)當(dāng)采取不同情況來進行處理。對于強度不滿足的桿件，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足時適宜加大翼緣厚度，抗剪不滿足時則適宜加大腹板厚度。對于變形超限的鋼桿件，通常不應(yīng)加大板件厚度，而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則將使得桿件設(shè)計很不經(jīng)濟。在使用軟件的上述所提到的自動加大截面的優(yōu)化設(shè)計功能，很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分，實際上往往并不合適。
鋼節(jié)點設(shè)計
鋼節(jié)點設(shè)計作為構(gòu)件傳遞力的介質(zhì)，其在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計起著相當(dāng)關(guān)鍵作用。工程實踐表明，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計一般有鉸接和剛接，而鉸接節(jié)點由于其力學(xué)關(guān)系明確，在工程一些部位應(yīng)用較多。對于梁柱剛性連接設(shè)計中，在工程實際中采用的也大部分是這類節(jié)點。采用精確設(shè)計法進行鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計時，腹板抗彎很難滿足要求，必須較大程度地加厚腹板。顯然采取加厚腹板的做法很不經(jīng)濟，所以工程中大多采用常用設(shè)計法，這種計算模型力學(xué)關(guān)系明確，但在設(shè)計中一定要注意采取抗震加強措施，如采用使塑性鉸外移的梁端增強式連接或在離梁端不遠(yuǎn)處削弱梁上下翼緣的犬骨式連接。如果不加強梁端翼緣，而是只考慮腹板連接螺栓承擔(dān)剪力，則彎矩全部由翼緣焊縫承擔(dān)，這時翼緣焊縫的抗彎能力只有梁抗彎能力的80%左右，即梁翼緣截面模量只有梁全截面模量的80%左右，再按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第3.2.2條，考慮現(xiàn)場施工條件焊縫強度設(shè)計值乘以折減系數(shù)0.9，則其連接的抗彎承載力只有梁抗彎承載力的70%～75%。顯然這種節(jié)點比等強連接還要低30%～25%，不符合強節(jié)點的設(shè)計理念。針對此，節(jié)點設(shè)計應(yīng)當(dāng)采用《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》01SG519圖集第19、20頁所示的抗震加強措施。
鋼結(jié)構(gòu)計算分析
進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一般對結(jié)構(gòu)分析采取線彈性分析，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，但其并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件。例如對于典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊之類的工具書直接獲得內(nèi)力和變形，對于簡單結(jié)構(gòu)可通過手算進行分析；而對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)則必須建模運行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析。
進行鋼結(jié)構(gòu)模型建立后，為了準(zhǔn)確地設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)，必須對計算分析輸出結(jié)果做"工程判定"。比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計算結(jié)果。不同的軟件會有不同的適用條件，對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說，由于工程設(shè)計中的計算和精確的力學(xué)計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設(shè)計方法，有時會用誤差較大的假定，但對這種誤差會通過"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來保證結(jié)構(gòu)的安全，因此這也間接反映了上述所提到的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中"適用條件、概念及構(gòu)造"是比定量計算更重要。
結(jié)論
鑒于鋼結(jié)構(gòu)相對于混凝土結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工速度快、性能好、環(huán)保、工廠化程度高、勞動強度小等優(yōu)點。結(jié)合工程實踐，筆者建議在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)采用概念設(shè)計理念進行結(jié)構(gòu)選型；在結(jié)構(gòu)設(shè)計中把大跨度、小跨度構(gòu)造合理劃分，減小設(shè)計難度；同時在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點中應(yīng)首選結(jié)構(gòu)簡單，制作和施工方便的節(jié)點；這些設(shè)計想法希望能對相關(guān)的設(shè)計人員提供有益的借鑒作用。
參考文獻：
[1] 王立虎．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J]．包鋼科技，2007，27（11）31~33．
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計；步驟
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，國民對居住生活環(huán)境的要求越來越高，對于與人們居住生活相關(guān)的建筑業(yè)就要與時俱進，不斷更新?lián)Q代、推陳出新，從各個方面滿足人們的居住需求。近年來，在我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，因其獨特的優(yōu)點，越來越多的受到人們的青睞，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，其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、鋼結(jié)構(gòu)選型與布置
結(jié)構(gòu)選型是設(shè)計的首選環(huán)節(jié)，選擇合適的結(jié)構(gòu)類型，對于后續(xù)的設(shè)計及整個結(jié)構(gòu)的成功與否至關(guān)重要，常用的鋼結(jié)構(gòu)類型有：輕鋼、網(wǎng)架、框架、桁架、索膜及塔桅等。到底選擇哪一種結(jié)構(gòu)類型，需要根據(jù)實際情況和上述結(jié)構(gòu)類型的特點綜合考慮。如果是懸掛或移動荷載較大的輕鋼廠房，最好選用網(wǎng)架形式；如果工程是在我國東北地區(qū)，還要考慮到冬季積雪荷載，宜選用網(wǎng)殼形式；如果是在南方夏季多雨地區(qū)建房，要考慮到雨水荷載，優(yōu)先選用網(wǎng)殼形式；如果是在高層建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)，考慮到地震烈度，可采用周邊支柱，核心筒體形式；如果是體育場或展覽館等跨度較大的建筑，宜選擇索膜形式。
對于鋼結(jié)構(gòu)的布置，要根據(jù)建筑的荷載分布、使用性質(zhì)、體型特征等綜合權(quán)衡，要以最直接的途徑把荷載傳遞到基礎(chǔ)為原則來布置。概念設(shè)計對整個的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計來講非同小可，需要重視鋼結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。做好概念設(shè)計，既對整體設(shè)計進行了控制和規(guī)劃，又能節(jié)省計算量，可以說是不可或缺的設(shè)計流程。比如說門式剛架，根據(jù)剛架跨度和檐口高度l/h 之比，科學(xué)的進行柱腳形式剛接或鉸接的選取和假設(shè)，對風(fēng)荷載進行選取，需要參考建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范還是門剛規(guī)程；依據(jù)有無吊車荷載和地震烈度情況，科學(xué)進行柱頂側(cè)移的控制，需要參考鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范還是門剛規(guī)程；同時，對于構(gòu)件的驗算規(guī)范，要與荷載選取情況相一致，綜合比較后選擇出最為經(jīng)濟合理的構(gòu)件截面。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟分析
2.1 估算截面
在結(jié)構(gòu)選型和布置完成后，就要進行截面的估算工作，通常首先要假設(shè)梁柱及支撐的截面和尺寸，再來估算構(gòu)件的截面，依據(jù)設(shè)計規(guī)范確定構(gòu)件截面類型，例如H型鋼、圓管及方管等，鋼材材質(zhì)不同，計算要求各異，需要弄清是普通鋼還是輕鋼。根據(jù)筆者設(shè)計經(jīng)驗，在符合規(guī)范的基礎(chǔ)上，權(quán)衡經(jīng)濟和安全因素，盡可能的選用既經(jīng)濟又美觀的截面形式。
2.2 結(jié)構(gòu)分析
伴隨著計算機及科技的發(fā)展，我們也可以進行結(jié)構(gòu)非線性部分的分析，這樣以來，使得分析會更加的準(zhǔn)確。通常在設(shè)計實際中，較易的機構(gòu)可以用手算，稍微復(fù)雜一些的結(jié)構(gòu)，需要用分析軟件進行分析，再就是對于一些較為典型的結(jié)構(gòu)，也就是說我們常用的結(jié)構(gòu)，我們可以查詢相關(guān)書籍及文獻，根據(jù)經(jīng)驗來取值直接分析即可。
2.3 工程判斷
使用軟件時常常會有一些計算假定條件來模擬實際工程結(jié)構(gòu)形式，這些條件無疑與實際工程存有誤差，有時候誤差還不小，這樣以來，分析結(jié)果會有不精確性和理論化，為了盡可能使分析結(jié)果與現(xiàn)實相符，對于較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在做出分析結(jié)果的同時，還要對結(jié)果進行“工程判斷”，據(jù)評判結(jié)果，需要修正的及時進行修正或修改，以期分析數(shù)據(jù)精確化、現(xiàn)實化和可行化。對于本環(huán)節(jié)，熟悉常用分析軟件的使用條件和范圍很重要，對于較好的處理分析結(jié)果，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理選型和數(shù)據(jù)判斷都至關(guān)重要。
2.4 構(gòu)件設(shè)計
構(gòu)件設(shè)計的第一步是鋼材的選用。鋼結(jié)構(gòu)建筑中的所用鋼材，應(yīng)當(dāng)符合屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎、冷拉、和硫、磷含量的基本保證；此外，對于焊接類結(jié)構(gòu)，還應(yīng)具有合格的含碳量。對于地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)房屋，鋼材除了上述要求外，還有具有良好的沖擊韌性，符合抗震設(shè)計規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，規(guī)范里面對鋼材的各項物理和力學(xué)指標(biāo)都進行了詳細(xì)的規(guī)定。一般來講，鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要受力構(gòu)件，要優(yōu)先選用Q235B及以上等級的碳素鋼，或者是Q345B及以上等級的低合金高強鋼，原因是Q235A鋼材不能保證焊接要求的含碳量規(guī)定。
在使用設(shè)計軟件進行計算時，設(shè)計人員不要太依賴于設(shè)計軟件而忽略了概念設(shè)計，有時候軟件也有誤差，設(shè)計人員在重視概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，還要重視軟件設(shè)計結(jié)果的復(fù)核工作，及時糾正偏差。例如SFCAD 網(wǎng)架計算軟件中節(jié)點系數(shù)值的選取會直接影響計算結(jié)果及工程量，必須反復(fù)驗算及復(fù)核至滿足要求為止；再如PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件中STS 模塊計算門式剛架的參數(shù)設(shè)置中默認(rèn)構(gòu)件凈截面系數(shù)是0.85，設(shè)計人員也可以自行修改，3D3S 空間結(jié)構(gòu)計算軟件中此項默認(rèn)為1，此時就要了解如何復(fù)核、對比不同計算軟件的計算結(jié)果，熟悉針對不同的強度計算類別選擇使用毛截面模量或凈截面模量進行計算。
2.5 節(jié)點設(shè)計
節(jié)點設(shè)計也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要一環(huán)，需要加強這方面的工作。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接主要有3種，分別是剛接、鉸接和半剛接。剛接要考慮彎矩和轉(zhuǎn)動情況，避免只符合彎矩或只符合轉(zhuǎn)動而忽視另一種情況的出現(xiàn)，否則會產(chǎn)生較大的變形，出現(xiàn)劣質(zhì)工程。節(jié)點常用的設(shè)計方法是等強設(shè)計，節(jié)點連接形式主要是焊接、螺栓連接以及鉚釘連接等，現(xiàn)在主要是前兩種，鉚釘連接已經(jīng)不太常用，具體連接需要查閱相關(guān)設(shè)計規(guī)范。另外，設(shè)計人員一定要嚴(yán)格遵循設(shè)計規(guī)范進行節(jié)點設(shè)計，還要考慮施工安裝等要求，合理科學(xué)的對承載力折減系數(shù)進行取值，力爭在節(jié)點設(shè)計環(huán)節(jié)精益求精。
2.6 構(gòu)件防腐
鋼結(jié)構(gòu)的缺點之一就是不耐腐蝕，因此，防腐問題對鋼結(jié)構(gòu)而言，顯得異常關(guān)鍵。目前，鋼結(jié)構(gòu)防腐主要是以鍍鋅或涂抹防腐油漆為主，對于無防火要求的建筑，防腐說明要注明除銹方法及防腐等級等；對于有防火要求的建筑，要注明構(gòu)件不同的耐火極限要求，并說明如所用防火涂料不起防銹作用，還應(yīng)涂刷防銹底漆，有的建筑對外觀效果要求較高，還要在防火涂料外表面涂刷面漆，此時選用油漆時就應(yīng)考慮到它勿與防火涂料進行化學(xué)反應(yīng)問題，以期結(jié)合牢靠。防腐對于鋼結(jié)構(gòu)而言，顯得甚是關(guān)鍵，對于以后工程的耐久性有著直接聯(lián)系，因此，設(shè)計人員需要高度重視該環(huán)節(jié)的設(shè)計。
3、結(jié)束語
本文從鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計選型入手，分析研究了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟，主要包括估算截面、結(jié)構(gòu)分析、工程判斷、構(gòu)件設(shè)計、節(jié)點設(shè)計、構(gòu)件防腐等，由于篇幅有限，還不甚全面，希望通過本文的研究能為提高我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計水平提供理論參考，也希望為研究本課題的同仁起到拋磚引玉的作用。
參考文獻：
[1]申海嘯、張玉生、蔡鵬. 談鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般過程[J]. 陜西建筑. 2008 （09）.
[2]賴少峰. 分析現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題[J]. 建材與裝飾（中旬刊）. 2008 （06）.
[3]萬迎春. 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計及節(jié)點設(shè)計分析[J]. 黑龍江科技信息. 2010（14）.
[4]陳雯. 論鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟和設(shè)計思路[J]. 科教文匯（中旬刊）. 2008 （20） .
[5]高志嶺、趙海陸. 淺析工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟[J]. 黑龍江科技信息. 2008（31）.
