時間：2022-09-10 20:02:24
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)計論文，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)現(xiàn)場施工
1．前言
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》公布以來已經(jīng)快三年。這幾年，這類工程發(fā)展，《規(guī)程》起了很大推動作用，但也陸續(xù)聽到一些令人不安的情況。今冬雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結(jié)構(gòu)壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了，找到鋼結(jié)構(gòu)委員會來了，不是雨水，是冷凝水，以前還沒有碰到過。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細，令人擔(dān)心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來搖搖幌幌，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐?，F(xiàn)在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價較低，但有的嚴重不合規(guī)定?，F(xiàn)在是市場驅(qū)動，有些企業(yè)搞承包能省就省，盡量壓低造價，管它是否符合規(guī)定。有的連規(guī)定也不清楚。利用開年會的機會，結(jié)合了解到的一些情況，就門式剛架房屋設(shè)計施工中的問題，作一個發(fā)言，拋磚引玉，希望和與會代表交流，取得一致看法。
2．設(shè)計方面
1）屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題?，F(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。
2）屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。現(xiàn)在打算做個規(guī)定，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
3）鋼柱換砼柱
少數(shù)單位設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門科學(xué)，如果不按科學(xué)辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執(zhí)行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
4）檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，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，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要高級工程師了。再有，設(shè)計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值?！兑?guī)程》3.1.7條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算，受壓強度應(yīng)按有效截面計算，穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算，變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。曾有人問，這條規(guī)定是什么意思？如果有人再提這樣的問題，我想問他，鋼結(jié)構(gòu)學(xué)過沒有？因為這是鋼結(jié)構(gòu)的基本概念問題。如果這樣的問題都簽不出，說明他還不具備鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計資格的。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。
3．施工方面
1）柱子拔出
有的剛架在大風(fēng)時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設(shè)計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。
2）沒有柱間支撐
這種情況最近較多，需要大聲疾呼，這樣不行。蒙皮作用雖然各國都在研究，但沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲備。
3）端板合不上
端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴懲影響工程質(zhì)量。
4）錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實，國外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗收規(guī)程，不少專家強調(diào)了這種方法。
5）保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設(shè)計荷載很小時，當(dāng)吸水量達至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。
6）保溫材料胡亂安裝
保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據(jù)熱功計算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內(nèi)滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網(wǎng)。現(xiàn)在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當(dāng)采用內(nèi)層鋼板吊頂時，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業(yè)時，將周邊門窗關(guān)閉，由于室內(nèi)外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了“外面不下里面下”的狀況，使工程不能交工。經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時，卷材是干燥的，無隔汽層時卷材是濕的。在水份的長期浸泡下，隨著時間的推移，保溫棉將被逐漸壓實，最終失去應(yīng)有的保溫作用，因此安裝方法是否對頭，關(guān)系很大。
4．其它
論文摘要：我國鋼結(jié)構(gòu)住宅起步很晚，只是改革開放后，從國外引進了一些低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅，才使我們有了學(xué)習(xí)與借鑒的機會。大規(guī)模研究開發(fā)、設(shè)計制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅還是近二三年才發(fā)展起來。由于具備其他結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)點，鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來了一場深層次的革命，從設(shè)計、施工、到一系列新材料的使用都出現(xiàn)了革命性的變化，因而在國際范圍內(nèi)代表了未來的住宅發(fā)展新模式。
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。
3.3 結(jié)構(gòu)抗震性能與結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性有很大關(guān)系。結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則，地震時易損壞，而且除彈性設(shè)計外還要作彈塑性層間位移驗算。因此應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求。
您好，根據(jù)作者的專業(yè)，這篇論文我把電氣內(nèi)容放在前邊，結(jié)構(gòu)內(nèi)容放后邊了
關(guān)鍵詞：高層；鋼結(jié)構(gòu)建筑；消防；電氣；結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點
中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼： A
前言：高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的電氣消防設(shè)計水平和結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全、可靠，直接關(guān)系到高層建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行業(yè)在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和消防電氣設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，做好建筑工程的消防電源及配電設(shè)計、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的設(shè)計工作,通過優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和消防電氣設(shè)計不僅可以有效避免安全隱患的出現(xiàn),防止重大安全事故的發(fā)生保障人員的人生安全。
一、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑消防電氣設(shè)計的特點
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)本身在高溫下容易失去承載力，室內(nèi)裝修的材料也是可燃的，加上存在人員及貨物過于密集、樓層過多的問題，高層建筑存在著嚴重的安全隱患。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑容易發(fā)生的“煙囪模式”是由于豎井內(nèi)電氣管線多、管道敷設(shè)彎曲、電梯間通風(fēng)設(shè)備多等多種原因造成的。煙囪模式在遇到明火的時候，會加快火勢的增大和蔓延。經(jīng)過對許多火災(zāi)事故和現(xiàn)場的分析，相關(guān)部門發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生十五分鐘之后，火勢會不斷加大并以極快的速度蔓延，煙霧的擴散程度也會迅速加快。所以，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)撲救十分困難，假如發(fā)生火災(zāi)，就會對人民的身體健康和財產(chǎn)安全造成極大的損害。
二、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防電氣設(shè)計要點
1、供配電設(shè)計
高層建筑的防火規(guī)范必須按《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95執(zhí)行。國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009規(guī)定了供電負荷等級和供電要求。一級負荷應(yīng)由獨立的雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞。許多高層鋼結(jié)構(gòu)的建筑為一類高層建筑，所以它的供電負荷等級也應(yīng)該是一級。一類高層鋼結(jié)構(gòu)的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警、漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防電氣的負荷應(yīng)該是一級負荷別重要的負荷供電。
2、火災(zāi)事故照明和疏散指示照明
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓梯間、前室、配電室、消防控制室、消防水泵房、防煙排煙機房、供消防用電的蓄電池室、自備發(fā)電機房、電話總機房以及發(fā)生火災(zāi)時仍需堅持工作的其它房間、人員密集的場所、公共建筑內(nèi)的疏散走道和居住建筑內(nèi)走道長度超過20m的內(nèi)走道應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。疏散用的應(yīng)急照明，其地面最低照度不應(yīng)低于0.5Lx，疏散照明最少持續(xù)供電時間為30min。
3、先進可靠的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)報警系統(tǒng)按《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98的要求執(zhí)行，將火災(zāi)報警系統(tǒng)分為三種基本形式：區(qū)域報警系統(tǒng)，集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的保護對象應(yīng)根據(jù)其使用性質(zhì)、火災(zāi)危險性、疏散和撲救難度等分為特級、一級和二級。鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)基本上采用控制中心報警系統(tǒng)。控制中心報警系統(tǒng)中至少應(yīng)設(shè)置一臺集中火災(zāi)報警控制器、一臺專用消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺及以上區(qū)域火災(zāi)報警控制器；或至少設(shè)置一臺火災(zāi)報警控制器、一臺消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺及以上區(qū)域顯示器，應(yīng)能集中顯示火災(zāi)報警部位信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號，系統(tǒng)中設(shè)置的集中火災(zāi)報警控制器或火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制設(shè)備在消防控制室內(nèi)的布置應(yīng)滿足規(guī)范要求，宜用于特級和一級保護對象。
4、火災(zāi)漏電探測報警系統(tǒng)
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集，根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98的要求需設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。火災(zāi)漏電探測報警系統(tǒng)主要探測線路的漏電電流、過電流等信號，發(fā)出聲光信號報警，準(zhǔn)確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，并儲存各種故障和操作試驗信號不應(yīng)少于12個月。火災(zāi)漏電的探測模塊安裝在供配電的每一個回路的空氣開關(guān)下端，探測每一路需要檢測回路的漏電電流、過電流情況。每一個探測回路只發(fā)出聲光信號報警，準(zhǔn)確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化，不切斷回路的電源。火災(zāi)漏電探測報警系統(tǒng)的主機安裝在消防控制中心的墻上，給值班人員提供準(zhǔn)確的報警信號和故障點位置。
5、做好建筑物的防雷與接地
高層建筑的火災(zāi)中，由雷擊造成的原因占一定的比例。所以建筑設(shè)計時必須計安全可靠的防雷和接地裝置 ，防止直擊雷、側(cè)擊雷的直接破壞和雷電波的浸入造成的破壞。鋼材是良好的導(dǎo)電體，鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑像一個導(dǎo)電的鐵籠子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，還應(yīng)及時與結(jié)構(gòu)等專業(yè)溝通，合理確定位置，使其滿足規(guī)范要求，減少和預(yù)防由于雷擊造成的安全事故。
三、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題
1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要安全可靠
鋼結(jié)構(gòu)要做到安全合理、符合電氣專業(yè)相關(guān)要求、節(jié)點構(gòu)造方便可靠，并為構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、安裝提供保障。 結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計生產(chǎn)盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日；鋼結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，保證整個結(jié)構(gòu)安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)便于運輸、便于維護。而且還要注意鋼結(jié)構(gòu)使用價值和觀賞價值兼?zhèn)洹?/p>
2、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要實用、安全
鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，滿足電氣消防設(shè)計規(guī)范，建筑鋼結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)力求規(guī)則、對稱，而且避免鋼結(jié)構(gòu)帶來的建筑平、立面單調(diào)呆板；注意設(shè)計深度，保證達到有關(guān)的規(guī)定要求；注意解決鋼結(jié)構(gòu)建筑建筑防腐蝕、防火、防震問題。做好鋼結(jié)構(gòu)防銹、防腐處理，使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求，提高防震能力，保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的實用安全性統(tǒng)一。
四、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點
1、判斷鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的適用性
在進行鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計、選用結(jié)構(gòu)設(shè)計方案之前，要充分考察建筑項目建設(shè)是否適合用鋼結(jié)構(gòu) 。鋼結(jié)構(gòu)通常用于大跨度、高層、荷載、體型復(fù)雜或有較大振動、密封性要求高、吊車起重量大、要求能便于安裝拆卸的結(jié)構(gòu)。為了避免不必要的經(jīng)濟損失，要認真考察鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的適用性。
2、確定結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
“概念設(shè)計”這一理念應(yīng)貫穿于在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體過程中，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，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。國內(nèi)常見的鋼結(jié)構(gòu)類型主要有：框架、塔桅索膜、網(wǎng)架、平面架、輕鋼等。在鋼結(jié)構(gòu)選型環(huán)節(jié)，要注意依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中主體系與分體系之間試驗現(xiàn)象、破壞機理、工程經(jīng)驗、力學(xué)關(guān)系與震害等因素的綜合深入分析，從而全面性整體性的選擇最為科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)，并且注意合理布置細節(jié)。
3、分析結(jié)構(gòu)、預(yù)估截面
建筑設(shè)計在確定鋼結(jié)構(gòu)選型和布置后要注意對鋼結(jié)構(gòu)進行分析，以便鋼結(jié)構(gòu)于在實際設(shè)計中的合理應(yīng)用，例如利用線彈性分析鋼結(jié)構(gòu)。另外還需對構(gòu)件截面作初步估算，包括梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。設(shè)計時應(yīng)及時與電氣等專業(yè)溝通，使設(shè)計更加優(yōu)化，這些也是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。
結(jié)語：綜上所述，在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防電氣設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，深入了解其消防電氣的設(shè)計特點以及結(jié)構(gòu)設(shè)計特點是關(guān)鍵，做好電氣和結(jié)構(gòu)兩個專業(yè)間的相互配合工作，這既是現(xiàn)代化高層建筑物得到安全保障的體現(xiàn)，也是建筑火災(zāi)得到有效控制的體現(xiàn)，極大地保障了人們的生命財產(chǎn)安全。并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的同時，促進人們不斷在建筑電氣消防技術(shù)中引入了很多新型的現(xiàn)代化設(shè)備，不斷的完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，進而大幅度地提升了超高層建筑物的安全穩(wěn)定功能，使其更加符合現(xiàn)代化超高層建筑設(shè)計的新要求。
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【摘要】為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全和合理，必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。本文建筑設(shè)計論文主要分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，說明了提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的關(guān)注要點。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要點
Abstract: In order to ensure the security and reasonable of the high-rise buildings structural design, we must improve the level of the high-rise buildings structural design. This article analyze the basic requirements of high-level building structures design, and illustrates the increased level of attention points of high-level design of building structures.Key words: high-rise buildings; structural design; points
中圖分類號：TU972 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）04-0020-0
前言高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是針對高層建筑特性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計（Design of building stractures):在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對建筑結(jié)構(gòu)進行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算、構(gòu)造和制圖工作，并尋求優(yōu)化的過程。當(dāng)前，我國高層建筑特別是超高層建筑的發(fā)展非常迅速，其規(guī)模、形式日益豐富。高層建筑形式的這一變化使得結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了很大的變化，為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全和合理，必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括的內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計。 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容及步驟：1.根據(jù)建筑設(shè)計來確定結(jié)構(gòu)體系、確定結(jié)構(gòu)主要材料；2.結(jié)構(gòu)平面布置；3.初步選用材料類型、強度等級等，根據(jù)經(jīng)驗初步確定構(gòu)件的截面尺寸；4.結(jié)構(gòu)荷載計算及各種荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析；5.荷載效應(yīng)組合；6.構(gòu)件的截面設(shè)計。此外還包括某必要些構(gòu)造措施。需要依據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)規(guī)范、圖集等。 基礎(chǔ)設(shè)計：1，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告、上部結(jié)構(gòu)類型及上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)和當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平及材料供應(yīng)情況確定基礎(chǔ)的形式，材料強度等級，一般有淺基礎(chǔ)（如：獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等）和深基礎(chǔ)（如：樁基）；2，基礎(chǔ)底面積的確定及地基承載力驗算；3，基礎(chǔ)內(nèi)力計算及配筋計算。4，考慮必要的構(gòu)造措施 結(jié)構(gòu)設(shè)計的成果體現(xiàn)在繪制的結(jié)構(gòu)施工圖上，該圖紙是結(jié)構(gòu)工程師的語言，是直接面對施工現(xiàn)場及相關(guān)工程技術(shù)人員的，應(yīng)該按照一定的規(guī)范繪制。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求1、基礎(chǔ)設(shè)計在設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力, 必要時還應(yīng)進行地基變形驗算?；A(chǔ)設(shè)計應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報告。一般情況下, 同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的類型。2、必須對工程的設(shè)計要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進行綜合分析, 并與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商, 在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)選型, 確定結(jié)構(gòu)方案, 必要時還應(yīng)進行多方案比較,擇優(yōu)選用。3、選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點, 但與計算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。 4、堅持“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉” 原則；注意構(gòu)件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度, 尤其是鋼筋的直線段錨固長度；考慮溫度應(yīng)力的影響。 5、按均勻、對稱、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置；綜合考慮抗震的多道防線；盡量避免薄弱層的出現(xiàn)以及正常使用極限狀態(tài)的驗算等等都需要概念設(shè)計作指導(dǎo)。三、提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的關(guān)注要點 1、計算機在結(jié)構(gòu)設(shè)計中只是輔助工具,只有真正理解結(jié)構(gòu)概念的內(nèi)涵后,才能確定合理的參數(shù)取值和正確的判斷分析結(jié)果。設(shè)計人員不能過分依賴程序,將計算結(jié)果照抄照搬,要認真分析結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計中常用的軟件有TBSA、PKPM 等, 合理地根據(jù)結(jié)構(gòu)特點選用分析模塊對提高設(shè)計質(zhì)量和效率十分重要。T A T 是PKPM 系列中重要的功能模塊,其特點是可計算多塔、連體、錯層及底部不等高嵌固結(jié)構(gòu)；可計算常用的各種形狀截面的鋼梁、鋼柱和支撐的鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)截面和支撐信息由P M C A D 建模生成。2、高層建筑的平面宜采用簡單、規(guī)則、對稱的形狀, 避免過于復(fù)雜的平面形式,大量震害的資料表明,高層建筑物平面布置不對稱、過多的外凸、內(nèi)凹等復(fù)雜形式都容易造成震害。在高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中,結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、構(gòu)造措施比軟件的計算結(jié)果是否精確，更能影響結(jié)構(gòu)的安全,除了考慮結(jié)構(gòu)安全因素外,還要綜合考慮建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工和工程造價等多方面因素。在不對稱結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)在凹凸拐角等處容易造成應(yīng)力集中而遭到破壞,所以應(yīng)盡量避免。而在完全對稱的結(jié)構(gòu)中, 也應(yīng)注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分較長,要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取相應(yīng)的補救措施。結(jié)構(gòu)的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續(xù),避免結(jié)構(gòu)的剛度突變和出現(xiàn)軟弱層。剛度突變及軟弱層的出現(xiàn)往往是由于切斷剪力墻所致,如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要切斷少數(shù)剪力墻時,其他剪力墻在該切斷層處應(yīng)給以加強。 3、對于樁基礎(chǔ),樁的中心線宜與剪力墻中心線相重合,宜在剪力墻兩端及剪力墻與剪力墻相交處設(shè)樁,不宜在開洞的剪力墻處布樁。剪力墻下樁基承臺宜做成聯(lián)合承臺,不宜采用單獨承臺,聯(lián)合承臺可加強樁基承臺的整體性、減少基礎(chǔ)的不均勻沉降以及提高樁抗水平力的能力,聯(lián)合承臺可以按照反梁法計算內(nèi)力,按照梁的構(gòu)造配筋。對于電梯井或框架筒體、筒中筒結(jié)構(gòu)的筒體部分,可采用厚板或環(huán)形承臺,采用厚板承臺時可按筏板配筋。 4、高層建筑頂點位移限值的決定不僅是其數(shù)值大小而且還與其振動頻率的大小有關(guān),一般來說,人對建筑振動頻率的大小感覺很強烈,而對振動幅度(絕對位移)的大小則不是很關(guān)心,所以只要結(jié)構(gòu)擺動的頻率不太高時就可滿足人們的舒適度;對于防止結(jié)構(gòu)由于變形過大而可能遭受損壞的層間相對位移,其限值在現(xiàn)行規(guī)范中偏于嚴格,可以放松其指標(biāo)。而且由于各計算程序算法的差別,同一結(jié)構(gòu)用不同的計算程序計算,其層間位移數(shù)值差異可能會很大,其中一個原因可能就是各個軟件對“層間位移”的定義不同所致,有的是指樓層形心位移,有的則認為是考慮樓層轉(zhuǎn)動后的最大角點位移,后者通常比前者要大,對于規(guī)則建筑來說,形心位移很有意義,而角點位移卻更能反映出結(jié)構(gòu)樓層的真實位移,是結(jié)構(gòu)工程師需要注意的。四、結(jié)束語綜上論文所述,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程, 任何在這個過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設(shè)計過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計結(jié)果存在不安全因素。在設(shè)計過程中要掌握以上要點, 才能提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。
關(guān)鍵詞：鋼箱梁 ； 整體穩(wěn)定性 ； 高寬比 ； 有限元分析
箱形鋼梁的抗扭剛度很大，在實際工程中，薄壁桿件廣泛用于橋梁工程、土木工程、汽車、海洋工程、航空航天工程等，而在橋梁工程中的薄壁桿件又以箱形、工字鋼和槽鋼梁柱應(yīng)用最為廣泛。箱形梁在起重機金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用很多，由于箱形梁具有抗彎抗扭剛度大的優(yōu)點，能夠很好地抵抗大偏軌設(shè)計時偏心載荷形成的扭矩。
在工程結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件、部件及整個結(jié)構(gòu)體系都不允許發(fā)生失穩(wěn)。失穩(wěn)不僅使工程結(jié)構(gòu)發(fā)生過大的變形，還往往導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。而且在現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中，輕質(zhì)高強度材料的不斷利用，使得在大跨度結(jié)構(gòu)和高層結(jié)構(gòu)中，穩(wěn)定問題顯得尤為突出。
一、問題提出
為了提高抗彎剛度，節(jié)省鋼材和空間，鋼梁截面一半做成高而窄的形式，受載荷方向剛度大側(cè)向剛度小，如果梁的側(cè)向力支撐較弱，梁的彎曲會隨載荷大小的不同而呈現(xiàn)兩種截然不同的平衡狀態(tài)。因此，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能是決定其承載能力的一個特別重要的因素?！镀鹬貦C設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了不需要驗算箱形梁整體穩(wěn)定性時的高寬比和寬跨比的范圍，即鋼箱梁滿足高寬比h/b0≤3.0時可不驗算整體穩(wěn)定性，反之則需要驗算。隨著現(xiàn)在高而窄的箱形截面梁的應(yīng)用越來越多，設(shè)計時超出規(guī)范規(guī)定的高寬比限值得情況時有發(fā)生，而且隨著高寬比的增加，相同型號的鋼材達到屈服應(yīng)力時的跨度是不同的。而《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定截面尺寸滿足h/b0≤6.0，l1/b0≤95（235/fy）的箱形簡支梁可不計算整體穩(wěn)定性。式中l(wèi)1為梁受壓翼緣側(cè)向支撐間距離；fy為鋼材的屈服強度。
本文結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對h/b在3.0～6.0之間的哪些條件范圍鋼箱梁起重設(shè)備可不進行驗算進行研究。
二、 鋼箱梁不需要驗證整體穩(wěn)定的理論分析
鋼箱梁不需要驗算整體穩(wěn)定性的條件是臨界應(yīng)力σcr不小于鋼材的屈服應(yīng)力σs。但是，由于模擬時沒有考慮材料的彈塑性、焊接參與應(yīng)力和構(gòu)件的初始缺陷，算得的臨界應(yīng)力值不能直接用于穩(wěn)定性分析，必須對其臨界應(yīng)力進行折減，經(jīng)折減后的臨界應(yīng)力σcr’≥ σs時則不需要計算鋼箱梁的整體穩(wěn)定性。本文借用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于工字型截面鋼梁臨界應(yīng)力的折減公式進行折減。
按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性按Mx/（φbWx）≤f計算。式中：Mx為繞強軸作用的最大彎矩；Wx為按受壓纖維確定的梁毛截面模量；φb為梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)；f為鋼材的抗彎強度設(shè)計值。當(dāng)穩(wěn)定性系數(shù)φb=σcr /σs≥0.6時，應(yīng)按φb=1.07-0.282/φb≤1.0對穩(wěn)定性系數(shù)進行修正，而φb=σcr’ /σs。當(dāng)修正后的穩(wěn)定性系數(shù)φb=1.0時，即修正前的穩(wěn)定性系數(shù)φb=4.0時可不計算整體穩(wěn)定性。
三、 鋼箱梁整體穩(wěn)定性模擬計算
根據(jù)上節(jié)分析，本文采用有限元分析的AN-SYS通過軟件模擬計算，其思路是模擬均布載荷、跨中集中載荷及3個分別位于梁跨1/4、1/2和3/4的集中載荷作用下的工況，用特征值屈曲分析，先求出其載荷特征值，然后用這一特征值求解臨界彎矩Mcr，再利用AN-SYS模擬臨界應(yīng)力σcr，最后按不同材料、不同跨度及不同高寬比模擬計算出不需要驗算整體穩(wěn)定性的鋼箱梁高寬比范圍。
3.1 計算模型
本文利用beam189單元對不同高寬比的鋼箱梁模型在均布載荷、跨中集中載荷及3個分別位于梁跨1/4、1/2和3/4的集中載荷作用下的工況繼續(xù)擰模擬。梁寬500mm時取翼緣板lw=10mm、腹板和翼緣板的厚度比值取tf/lw=3，不同工況下模型圖及其變形圖如圖1～圖2所示。
3.2 鋼箱梁不需要計算整體穩(wěn)定性的高寬比范圍
本文以h/b0=3.0～6.0、b0=500mm、tw=10mm、tf/tw=3的截面，載荷以3個集中載荷作用在梁上，最大允許撓跨比1/250為例，計算了鋼材型號取Q235～Q690，當(dāng)=4.0時不同材料的鋼箱梁不需要計算整體穩(wěn)定性的最大跨度及其相應(yīng)的撓度和允許撓度值，列于表1。由表1可見：
（1）當(dāng)h/b0=3.0～4.5之間，除h/b0=4.5、設(shè)計材料為Q235、跨度Lk=59m時需要計算整體穩(wěn)定性外，其它各種類型材料和各種跨度均可不驗算整體穩(wěn)定性；h/b0等于或大于5.0以后的大部分情況均需驗算整體穩(wěn)定性。
（2）當(dāng)鋼材型號相同時，截面高寬比不同，對整體穩(wěn)定性有影響，隨著截面高寬比的增大，不需要驗算整體穩(wěn)定性的跨度逐漸減小。以Q345為例，當(dāng)h/b0≤4.0時可不需驗算整體穩(wěn)定性的跨度達到42.0m，而h/b0=4.5時不需要驗算整體穩(wěn)定性的跨度僅有39.8m。
（3）當(dāng)截面高寬比相同時，不需驗算整體穩(wěn)定性隨鋼材型號不同而變化，且隨鋼材強度的增高而計算跨度減低。以h/b0=4.0為例，當(dāng)材料為Q235時，不需要驗算整體穩(wěn)定性的跨度為62.2M；而當(dāng)材料為Q345時，不需要驗算整體穩(wěn)定性的跨度為42.0m，跨度對穩(wěn)定性的影響加大。
四、 結(jié)束語
《起重機設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)條文規(guī)定h/b0≤3.0時無須驗證鋼箱梁的整體穩(wěn)定性略顯保守，而且近些年超出規(guī)范規(guī)定高寬比限值得箱形梁時有現(xiàn)，根據(jù)本文的研究成果，設(shè)計時可以將高寬比放寬到4.0，對于高寬比大于4.0的截面建議進行驗算，在設(shè)計前可采用模擬軟件進行模擬，以保證鋼箱梁的整體穩(wěn)定性。
參考文獻
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[3]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T3811-2008起重機設(shè)計規(guī)范[S].北京；中國標(biāo)準(zhǔn)出版社
關(guān)鍵詞：鋼筒倉；貯料壓力；有限元分析
鋼板筒倉廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、化工、電力、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域的散料儲存。相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，鋼板筒倉具有建筑自重輕、建設(shè)周期短、投資見效快、有利于生產(chǎn)工藝的變更等諸多優(yōu)點。本文針對某輸送系統(tǒng)項目中鋁土礦的給料倉，開展了全鋼結(jié)構(gòu)筒倉工藝結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計。
1 總體工藝流程
料倉前后流程：堆料場中物料通過11YH-CV-O4帶式輸送機將物料輸送到破碎站機房的料倉中。這個料倉分三個口分別向三臺板式給料機卸料，三臺板式給料機再分別向三臺破碎機喂料，如圖1所示。
圖1 料倉工作布置圖
2 系統(tǒng)工作環(huán)境和工作能力要求
2.1 帶式輸送機（11YH-CV-01/02/03/04/05）工作能力及其工藝要求
額定生產(chǎn)能力：2000 t/h
設(shè) 計 能 力：2400 t/h
帶 寬：1600 mm
帶 速：2.5 m/s
工 作 制 度：335天/年，3班/天，5時/班
2.2 礦石性質(zhì)
原料類型： 鋁土礦石
松散密度： 1.3t/m3
物料最大塊度：50 mm
水分含量： 平均9.5%，最大14%
自然堆積角：38°
3 鋼筒倉的總體方案選擇
3.1 鋼筒倉的結(jié)構(gòu)選擇
鋼筒倉按照其幾何型式分為矩形斗倉、圓型斗倉、雙曲線漏斗以及拋物線槽型貯倉等幾種。其各種倉型使用范圍見表1。
鋼筒倉按其結(jié)構(gòu)形式又可以分為兩大類：落地式鋼筒倉和高架式鋼筒倉，其中高架式鋼筒倉可以分為裙承式和柱承式兩種。
表1 鋼倉各種倉型適用范圍
根據(jù)以上分析和實際工程需要，選擇高架式鋼筒倉。
3.2 料倉分岔口處的過渡形式的選擇
料倉分岔口處的過渡形式分為以下三種：
（1）弧線過渡式（見圖2），此種形式包括兩種支撐形式，一種為平臺支撐，另外一種則是采用球鉸支撐。
缺點：過渡段會出現(xiàn)死區(qū)90m3，這部分料由于長時間擱置，容易板結(jié)，最終將形成比折線式更大的錐角。
圖3 折線過渡式料倉結(jié)構(gòu)簡圖
（2）折線過渡式（見圖3），此種形式采用平臺支撐。
缺點：中間料倉的儲存量為1072m3后才可以向兩側(cè)料倉分料。此后還可存料1650m3。
（3）分體式（見圖4），此種形式亦采用平臺支撐。
優(yōu)點：三部分各成一體，互不影響，每個倉體的容積相等，均能對系統(tǒng)產(chǎn)生緩沖作用，工藝流程變換自如。
綜上所述，方案3最佳。
圖4 分體式料倉結(jié)構(gòu)簡圖
3.3 局部結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新
傳統(tǒng)鋼倉的橫斷面形式多為矩形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖簡單，但由于豎壁在儲料水平壓力作用下，對相鄰豎壁產(chǎn)生水平拉力，其作用點在豎壁與斜壁的交肋處，并沿豎壁高度呈三角形分布，而且錐斗（倉底）在自重以及儲料垂直荷載作用下，對豎壁底部產(chǎn)生垂直拉力，作用在豎壁與斜壁交肋處，并沿豎壁水平方向均勻分布。斜壁在儲料法向壓力的作用下，對相鄰斜壁產(chǎn)生水平拉力，造成豎壁與豎壁連接處、豎壁與斜壁連接處以及斜壁與斜壁連接處的局部應(yīng)力過大，從而對結(jié)構(gòu)和選材產(chǎn)生影響，而造成不必要的浪費，并且增加了制造和焊接工藝的難度。為了解決這一問題，本論文研究的料倉將側(cè)壁連接處設(shè)計成弧形連接面，卸料口設(shè)計為跑道型法蘭。
3.4 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)以上分析和所選擇的結(jié)構(gòu)方案，確定鋼倉的具體結(jié)構(gòu)： （1）料倉選擇Q345-B鋼，壁厚為30、20mm，頂蓋板厚為16mm，且頂蓋處需適當(dāng)采用角鋼加強。（2）加勁肋型材為T型鋼，且要求圈焊。（3）在側(cè)壁上需加設(shè)倉壁震動器，外壁上開口，以便人工破拱。（4）襯板采用16mm厚的高錳鋼，栓接固定。（5）單個料倉最大容積為580m3，最大承重754t。（6）最大分片尺寸為10mx2.1mx2.1m。（7）圈梁板厚都為20mm。（8）下側(cè)圈梁支撐可采用部分接觸式。以釋放焊接應(yīng)力及過約束的問題。
4 結(jié)束語
本文通過鋼筒倉主體結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論的分析，對比分析了幾種鋼結(jié)構(gòu)筒倉的設(shè)計方案，最后根據(jù)工程實際需要，確定了鋼結(jié)構(gòu)鋁土礦給料倉的結(jié)構(gòu)，本料倉將側(cè)壁連接處設(shè)計成弧形連接面，卸料口設(shè)計為跑道型法蘭，并進行了詳細的機構(gòu)設(shè)計。
參考文獻
[1]貯倉結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編寫組.貯倉結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[G].中國建筑工業(yè)出版社，1999，12.
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性；失穩(wěn)；穩(wěn)定性驗算
1．引言
由于失穩(wěn)造成的工程事故增多，穩(wěn)定性問題也成為了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注和研究的重點問題之一。例如: 美國哈特福特城的體育館平面92m×110m的網(wǎng)架結(jié)構(gòu) ,由于壓桿屈曲失穩(wěn)，墜落地面; 1988年我國也曾發(fā)生鋼網(wǎng)架因腹桿穩(wěn)定不足在施工過程中塌落的事故; 2010年1月3日下午,昆明新機場38m鋼結(jié)構(gòu)橋跨突然垮塌,原因是橋下鋼結(jié)構(gòu)支撐體系突然失穩(wěn), 8m高的橋面隨即垮塌下來。
從以上案例中可以看出，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。為了保證建筑的安全性，我們更應(yīng)該重視穩(wěn)定性的設(shè)計。
2．鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的定義
2.1 強度與穩(wěn)定的區(qū)別：穩(wěn)定計算是在結(jié)構(gòu)變形后的幾何形狀和位置上進行計算的。穩(wěn)定主要是找出外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間不穩(wěn)定的平衡狀態(tài),即變形開始急劇增長而需設(shè)法避免進入的狀態(tài),因此它是一個變形問題。強度是指結(jié)構(gòu)或者單個構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起的最大應(yīng)力(或內(nèi)力)是否超過建筑材料的極限強度,因此它是一個應(yīng)力問題。
2.2 鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是一個過程，是一個整體行為，和構(gòu)件剛度有關(guān)，和軸心拉力作用無關(guān)。即軸心拉桿不需要進行穩(wěn)定計算，壓彎桿需要進行穩(wěn)定驗算。失穩(wěn)可分為分支點失穩(wěn)、極值點失穩(wěn)。
2.2.1 分支點失穩(wěn)也是有平衡分岔的問題，完善直桿在軸心受壓的失穩(wěn)以及平板在中心面受壓的失穩(wěn)都歸屬于這一類。
2.2.2 極值點失穩(wěn)也是沒有平衡分岔的問題，由建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件,當(dāng)塑性發(fā)展到一定程度后的極值點失穩(wěn)都歸屬于這一類。
3．鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計方法
3.1 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。幾何缺陷和力學(xué)缺陷都是引起結(jié)構(gòu)整體不穩(wěn)定的因素。幾何缺陷主要是初始的彎曲和初始偏心影響的。力學(xué)缺陷主要是殘余應(yīng)力影響的。穩(wěn)定性不能孤立的考慮單個構(gòu)件，還要考慮相鄰構(gòu)件對其影響。局部屈曲不一定導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)承載能力的喪失，但他卻影響著整體穩(wěn)定的臨界力。
3.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題分析方法是在外力荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的條件下進行的，此變形是與構(gòu)件失穩(wěn)時的變形相對應(yīng)的。穩(wěn)定計算屬于幾何非線性問題，所以應(yīng)采用二階分析的方法。結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件的長度、連接方式、截面的形狀尺寸、殘余應(yīng)力的分布以及外荷載作用等一系列的條件都將影響穩(wěn)定計算的結(jié)果。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力可以通過穩(wěn)定計算得出的屈服荷載或極限荷載來體現(xiàn)。穩(wěn)定計算不能應(yīng)用應(yīng)力的疊加原理，可以應(yīng)用疊加原理的構(gòu)件必須滿足以下二個條件，一是不存在材料的非線性，二是不存在幾何非線性。而彈性穩(wěn)定計算不符合第二個條件，非彈性穩(wěn)定計算二個條件都不符合。所以穩(wěn)定性計算不能應(yīng)用疊加原理。
3.3 壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算分為平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算和平面外穩(wěn)定性驗算。
平面內(nèi)失穩(wěn)—壓彎構(gòu)件在彎矩和軸線壓力共同作用下，可能在彎矩作用的平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。其受力條件相當(dāng)于偏心壓桿。計算公式為：
平面外失穩(wěn)—開口截面壓彎構(gòu)件的抗扭剛度和彎矩作用平面外的抗彎剛度通常都不大，當(dāng)側(cè)向沒有足夠支承以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時，構(gòu)件可能因彎扭屈曲而破壞。計算公式為：
注：閉口截面η=0.7其他截面η=1.0
4．穩(wěn)定問題的主要計算方法
下面分別從有限自由度體系和無限自由度體系兩個方面研究臨界荷載的計算方法。穩(wěn)定的自由度即一個體系發(fā)生彈性變形時，確定其變形狀態(tài)所需的獨立幾何參數(shù)的數(shù)目。
4.1 靜力法—有限自由度體系。在原始平衡路徑之外尋找行的平衡路徑，確定二者交叉的分支點，求出臨界荷載。根據(jù)小撓度理論，列出其平衡方程。平衡方程是充分考慮變形后幾何尺寸的變化，根據(jù)變形后的結(jié)構(gòu)新位置列出的方程。該平衡方程是以位移為未知量的齊次方程，要想得到非零解，系數(shù)應(yīng)為零，得出穩(wěn)定方程，兩條平衡路徑交點即分支點，分支點對應(yīng)的荷載即為臨界荷載。
能量法—有限自由度體系。根據(jù)勢能為駐值且位移有非零解，從而可以得出臨界荷載。計算步驟如下：根據(jù)能量守恒原理寫出勢能表達式(勢能=彈簧應(yīng)變能+荷載勢能)，建立勢能駐值條件，根據(jù)位移有非零解的條件，得出特征方程，求出特征荷載，取特征荷載中的最小值即臨界荷載。
能量法與靜力法都是同樣的齊次方程，計算步驟也完全相同。
4.2 靜力法—無限自由度體系。在變形狀態(tài)下建立平衡方程，再根據(jù)平衡形式的二重性建立特征方程，最后求出臨界荷載。無限自由度體系不同于有限自由度體系的是平衡方程是微分方程而不是齊次方程。
能量法—有限自由度體系。通過一些可能的位移狀態(tài)，根據(jù)能量守恒原理，求出勢能(勢能=彈簧應(yīng)變能+荷載勢能)，由勢能為駐值條件，可得齊次方程組，為了得到非零解，齊次方程的系數(shù)行列式應(yīng)為零，由此求出特征荷載值，特征荷載值中的最小值即為臨界荷載。
無限自由度體系不同于有限自由度體系的是平衡方程，有限自由度體系是齊次方程，而無限自由度體系是齊次微分方程。
5．鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的幾點體會
5.1 軸心受拉構(gòu)件不用驗算整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。
5.2 軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，由于存在各種缺陷，所以比較容易喪失穩(wěn)定，因而需要穩(wěn)定驗算。驗算局部穩(wěn)定有兩種方式:一是控制翼緣板自由外伸長度與翼緣厚度之比;二是控制腹板凈高度與腹板厚度之比。對于圓管截面的受壓構(gòu)件,應(yīng)控制外徑與壁厚之比，圓管的徑厚比限值和鋼材屈服強度成反比。
6．結(jié)束語
通過加強對穩(wěn)定性的了解，更加重視整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定驗算，盡量避免結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，以免在設(shè)計過程中發(fā)生失穩(wěn)，造成不必要的損失。隨著對鋼結(jié)構(gòu)研究的不斷深入和新型鋼結(jié)構(gòu)的研發(fā)，設(shè)計人員應(yīng)該更好的了解其性能，不斷完善鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計，從而鋼結(jié)構(gòu)能得到長足的發(fā)展。
參考文獻:
[1]GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)，防損，措施
近年來，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施因為遇到強風(fēng),暴雨、暴雪而遭受損失的情況時有發(fā)生，盡管這是天災(zāi)，但面對天災(zāi)，我們應(yīng)該采取什么樣的辦法來解決這一問題，盡可能的減少損失呢？
強風(fēng)、暴雨、暴雪造成輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑損壞,從大多數(shù)實例來看都是從北坡屋面、設(shè)有女兒墻、有高差積雪堆積處的屋面壓型鋼板開始。受損較輕的是屋面壓型鋼板局部壓折、C型鋼檁條變形，保溫屋面底板壓折或接縫處拉開；受損較重的是屋面壓型鋼板凹陷，C型鋼檁條失穩(wěn)，門式剛架橫梁變形；受損最重的是屋面壓型鋼板和檁條塌陷，把門式剛架梁柱拉倒，整個廠房倒塌。針對這些特點在今后的設(shè)計與應(yīng)用中需要注意以下幾個方面的問題.
第一，確定好鋼架間距.鋼架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān)。當(dāng)鋼架跨度較小時，選用較大的間距會增加檁條的用鋼量，是不經(jīng)濟的。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，鋼架柱距宜為6m，7.5m，9m，不宜過大。
第二，應(yīng)用好鋼結(jié)構(gòu)體系.有的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑將門式鋼架的鋼柱更改為鋼筋混凝土柱，并簡單的把鋼斜梁靠放在鋼筋混凝土柱上。鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，其屋面主要構(gòu)件可以鋼梁或鋼屋架，并且與鋼筋混凝土柱頂鉸接，鋼筋混凝土柱腳與基礎(chǔ)剛接。很明顯，門式鋼架和鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)是兩種完全不同的結(jié)構(gòu)體系，在材料、剛度和承載力上都有很大的不同，不能簡單的代替；而且鋼斜梁與鋼筋混凝土柱難以實現(xiàn)剛接。因此，不能隨意將鋼柱改為鋼筋混凝土柱，簡單地模仿鋼剛架的連接方法。這樣做既不能節(jié)省工程投資，構(gòu)造也不簡單，還可能造成整個工程倒塌。
第三，做好柱腳抗風(fēng).在工程實例中，有的鋼架在大風(fēng)時柱子被拔起，其主要原因不是鋼架計算失誤，而是設(shè)計柱間支撐時未考慮支撐傳給柱腳的力，尤其是房屋縱向尺寸較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，若柱腳沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，如錨栓端部設(shè)錨板等。論文參考網(wǎng)。
第四，加強構(gòu)造措施.強風(fēng)、暴雨、暴雪造成建筑設(shè)施受損大多從女兒墻處開始，今后設(shè)女兒墻時必須限制高度且采取加強措施。輕鋼結(jié)構(gòu)中的檁條除用于承擔(dān)梁的功能外往往兼作支撐體系中的壓桿，同時還通過隅撐對門式剛架的梁和柱提供側(cè)向支承，檁條通常由薄鋼板冷彎成型，在風(fēng)吸力作用下，檁條的自由翼緣受壓，因此，當(dāng)檁條下翼緣無面板側(cè)向支撐時，必須對檁條的下翼緣進行穩(wěn)定性驗算。對于檐口處檁條要加密，壓型鋼板與檁條的連接要加強。隅撐可以用來提高屋面梁式柱的受壓翼緣穩(wěn)定能力，因此在檐口位置，剛架斜梁與柱內(nèi)翼緣交接點附近的檁條和墻梁處，各設(shè)置一對隅撐。有吊車的廠房支撐的設(shè)置非常關(guān)鍵，在廠房的頭、尾跨設(shè)置柱間支撐，在設(shè)置柱間支撐的同一跨并設(shè)屋面支撐。
第五，處理好設(shè)計、施工中的常見問題.輕鋼結(jié)構(gòu)如果有維護磚墻，一定要提前與建設(shè)單位及土建施工單位對接好，因為這涉及到土建和鋼結(jié)構(gòu)兩個方面的問題，因為土建的磚墻很可能搞不平直，可彩鋼板的泛水又不可能做得忽大忽小，結(jié)果是彩鋼板與磚墻的縫隙忽大忽小，彩鋼板與磚墻的泛水處理時很難搞好，讓建設(shè)單位有心里準(zhǔn)備。論文參考網(wǎng)。節(jié)點板無加勁肋，有的是設(shè)計者也沒設(shè)計，導(dǎo)致后續(xù)焊時，節(jié)點板變形。門口上層條形窗與門口上框太近，沒有雨蓬的位置。窗框上下相鄰檁距間的拉條沒布置好，拉條端頭與窗框發(fā)生沖突。屋面檁條布置圖和鋼梁的詳圖要認真核對，常有發(fā)現(xiàn)屋面檁條布置圖與鋼梁詳圖的檁條數(shù)量不合。做大型工程時，深化圖編號一定要考慮到生產(chǎn)、發(fā)貨、安裝的便捷。水平支撐上花籃螺栓位置的布置要合理，不要過于偏離主梁，應(yīng)該考慮方便安裝,否則工人在安裝時必須探出身子來擰緊花籃螺栓或者用爬梯上去，要么等檁條安裝結(jié)束后爬上檁條擰緊花籃螺栓這樣非常不安全。論文參考網(wǎng)。另外也要考慮一下隅撐的布置位置，不要在布置水平支撐時與隅撐打架。屋面板采用夾芯平板，那么估計半年內(nèi)就要漏水。
結(jié)束語
輕型門式剛架結(jié)構(gòu)具有造價低、重量輕、安裝方便、施工周期短等優(yōu)點，在工業(yè)廠房中得到較為廣泛的應(yīng)用。只要設(shè)計人員轉(zhuǎn)變設(shè)計觀念解決存在問題，就能確保工程的設(shè)計質(zhì)量，推動門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展。
【參考文獻】
［1］鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.
［2］門式剛架輕型技術(shù)規(guī)程.
［3］建筑結(jié)構(gòu).
關(guān)鍵詞：基站桅桿 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 施工規(guī)范 要求
移動建設(shè)是一項應(yīng)用時間很長的項目，對于工程質(zhì)量的要求必須非常嚴格，對于塔桅來說，安裝使用非常頻繁，不僅在建設(shè)期需要安全的保證，同時也要在今后的使用維護中給于充分的安全保障。本文正是基于此，讓從事塔桅建設(shè)的人員有個規(guī)范性的操作要求依據(jù)，以求達到建設(shè)安裝的功能目的。
一、基站桅桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
（一）范圍
1、本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了桅桿的技術(shù)要求，包括生產(chǎn)工藝、施工規(guī)范等技術(shù)性能指標(biāo)。
2、本標(biāo)準(zhǔn)適用安裝于屋頂為主的桅桿（自立式和拉線式）設(shè)計，其它通信桅桿設(shè)計可參照使用。
3、本規(guī)范的編制是以國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068為準(zhǔn)則，執(zhí)行和引用以下技術(shù)規(guī)范。1) GB50135-2006《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》；2) GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》；3) GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》；4) YD/T5131-2005《移動通信工程鋼塔桅結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》；
(二）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1、桅桿正常使用極限狀態(tài)的控制條件應(yīng)符合下列規(guī)定
1.1在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，桅桿結(jié)構(gòu)任意點的水平位移不得大于該點離地高的1/ 7。
1.2在風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，當(dāng)塔（桿）上掛有微波天線時，微波天線所在位置的塔身撓度角和扭轉(zhuǎn)角，應(yīng)不超過微波天線的1/2半功率角。
1.3在已有建筑物上加建移動通信工程塔桅結(jié)構(gòu)時， 8米以上桅桿結(jié)構(gòu)物必須經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計許可，確保建筑物的安全。未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計許可，不得改變移動通信工程塔桅結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境。
1.4 所有構(gòu)件均應(yīng)進行熱浸鋅防腐，現(xiàn)場焊接部分應(yīng)采用有效的防腐措施。
2、材料選用
2.1移動通信桅桿采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證。
2.2移動通信桅桿的鋼材，宜采用Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、Q345低合金結(jié)構(gòu)鋼、有條件時也可采用Q390鋼或鋼材強度等級更高的結(jié)構(gòu)鋼、以及優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700）、《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591）和《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》（GB699）的規(guī)定。需要焊接的構(gòu)件不得采用Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A級；主要受力構(gòu)件在冬季工作溫度等于或低于-20oC時，不宜采用Q235沸騰鋼。
2.3桅桿鋼管構(gòu)件宜采用材質(zhì)為20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼的無縫鋼管。
2.4拉線塔的拉索宜采用鍍鋅鋼絞線。
2.5連接材料應(yīng)符合下列要求：
2.5.1焊接一般采用手工電弧焊，選用的焊條，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳鋼焊條》（GB5117）或《低合金鋼焊條》(GB5118)的規(guī)定，焊條型號應(yīng)與構(gòu)件鋼材的強度相適應(yīng)，可按下列原則選用：1）、對于Q235鋼，宜選用E43××型焊條；2）、對于Q345鋼，宜選用E50××型焊條；3）、對于Q390鋼，宜選用E55××型焊條；4）、對于不同強度鋼材的連接焊縫，可采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。
3、采用自動焊接或半自動焊接時，焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬強度相適應(yīng)，不同強度的鋼材相焊接時，可按強度較低鋼材選用焊接材料。焊絲和焊劑應(yīng)符合《熔化焊用鋼絲和焊劑》GB1300的規(guī)定。
4、鋼管采用法蘭連接時宜選用高強度材料的普通螺栓，高強度螺栓可采用45號鋼、40Cr、40B、或20MnTiB鋼制作并應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》（GB/T1228～GB/T1231）的規(guī)定。
（三）構(gòu)造及工藝技術(shù)要求
本節(jié)規(guī)定是根據(jù)移動通信鋼塔桅結(jié)構(gòu)的特點及工程實踐，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定所制定。
3.1鋼管注意開鍍鋅工藝孔。在熱浸鋅前鋼材表面除銹應(yīng)符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。處理后的鋼材表面不應(yīng)有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。
3.1.1鍍鋅的鋅層厚度應(yīng)符合下列規(guī)定：鍍件厚度小于5mm時，鋅層厚度應(yīng)不低于65μm 。鍍件厚度大于或等于5mm時，鋅層厚度應(yīng)不低于86μm 。
3.1.2應(yīng)嚴格控制浸鋅過程的構(gòu)件熱變形，每根構(gòu)件的長度伸縮量≤L/5000，彎曲變形≤L/1000。（L-構(gòu)件長度）
3.1.3構(gòu)件鍍鋅表面應(yīng)平滑，無滴瘤、粗糙和鋅刺，無起皮、無漏鍍，無殘留的溶劑渣。
3.1.4鍍鋅后的鋅層應(yīng)于基本金屬結(jié)合牢固，且鋅層應(yīng)均勻。
3.1.5對運輸和安裝中破壞部位，應(yīng)采取可靠的補救措施。
3.2螺栓的螺紋不應(yīng)進入剪切面，以提高螺栓抗剪的可靠性。
3.3桅桿在風(fēng)荷載反復(fù)作用下螺栓受拉壓作用，螺帽容易松動，應(yīng)加彈簧墊圈或采用扣緊螺母、雙螺母防止螺帽松動。
（四）桅桿的制作要求
4.1. 根據(jù)實際需要采用Φ89、Φ95或Φ114熱鍍鋅無縫鋼管。管壁厚度不小于4.0mm。
關(guān)鍵詞 ：輕鋼結(jié)構(gòu)；單層廠房；設(shè)計；
中圖分類號： TU391 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
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
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[2]李春祥,黃金枝,金兢.高層鋼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)抗震控制若干問題探討[J]. 振動與沖擊,2000.
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；影響因素；選型方法
高層建筑是隨著社會生產(chǎn)力和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在一定的技術(shù)經(jīng)濟和社會條件下出現(xiàn)的一種建筑物類型。它有利于節(jié)約和集約化地利用土地資源，解決住房緊張，減少市政基礎(chǔ)設(shè)施和美化城市空間環(huán)境。可以說高層建筑的發(fā)展開創(chuàng)了整個建筑業(yè)的新紀元。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策的必要性
建造高層建筑有其不經(jīng)濟的一面。例如：按單位建筑面積計算高層建筑的造價和管理費用都遠遠超過多層建筑，高層建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)備占去更多的空間，便有效使用的建筑面積減少。高層建筑的供熱通風(fēng)系統(tǒng)消耗更多的能量等等。但在另一方面，幾十層乃至上百層的建筑集中了成千上萬的人在一起工作生活，極大地提高了土地的利用率，可節(jié)省土地資源，增加綠化面積改善城市環(huán)境。而在高層建筑的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計占有重要的地位。如果說建筑設(shè)計決定了建筑物的造型和功能，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計就是賦予建筑物一個支撐骨架。這個骨架的型式及其空間關(guān)系的合理性，不僅直接關(guān)系到建筑物的安全，而且關(guān)系到建筑物能否實現(xiàn)其預(yù)定的功能和能否達到預(yù)期的經(jīng)濟效益。所以，正確進行高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，如果高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型不當(dāng)，那么任憑用再先進的結(jié)構(gòu)理論和精確的計算方法也難以做出安全可靠經(jīng)濟合理的高層建筑。結(jié)構(gòu)設(shè)計正確處理高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題，對于高層建筑的設(shè)計施工乃至使用維護而言都具有至關(guān)重要的意義。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策的特點
高層建筑結(jié)構(gòu)的選型決策，就是針對某一幢建筑在建筑方案已經(jīng)確定的情況下通過比較分析確定一個滿足建筑功能要求的，結(jié)構(gòu)受力合理的，綜合經(jīng)濟效應(yīng)最佳的結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)選型決策具有以下特點：所選結(jié)構(gòu)類型應(yīng)對建筑的功能有較大的適應(yīng)性、工程造價和投資能力、施工條件技術(shù)條件和施工工期的要求、建筑材料和能源的供應(yīng)、建筑的美學(xué)要求包括建筑群及其與環(huán)境的配合、建設(shè)場地的地形地貌和自然災(zāi)害的特點。
無疑，結(jié)構(gòu)選型有賴于先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和計算手段與技術(shù)，同時要具備一定的相關(guān)學(xué)科的知識。但由于結(jié)構(gòu)選型決策工作中包含大量隨機性、模糊性和未確知性信息，使得決策中較多地是對判斷性問題，而非分析性、非技術(shù)問題進行處理。這種決策判斷是基于理論的積累規(guī)則的應(yīng)用，啟發(fā)式思維和對工程的直觀感覺。
面對結(jié)構(gòu)選型中的復(fù)雜問題，普通設(shè)計人員缺乏從總體把握，彼此有連鎖反應(yīng)的各種制約因素，常顧此失彼或僅從一些能夠量化的指標(biāo)上作簡化處理。這將導(dǎo)致決策結(jié)果失效，只有具備大量的工程設(shè)計經(jīng)驗的各方面專家（包括結(jié)構(gòu)理論、結(jié)構(gòu)工程、建筑經(jīng)濟、建筑美學(xué)、施工管理和工程企業(yè)經(jīng)營等方面的專家）發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同配合協(xié)商解決選型決策問題，這是選型決策有別于其它設(shè)計決策的一大特色。
高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策的自身特點，表明它同時具有確定型決策和非確定型決策的一些特征。所以，在具體的決策工作中，既要考慮確定性的因素，又要考慮不確定性因素的影響，既要善于運用數(shù)學(xué)計算等技術(shù)手段，又要重視專家的經(jīng)驗和直覺判斷才能得出正確的決策。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策的原則
從以上分析可知，高層結(jié)構(gòu)的選型是一個綜合性很強的決策過程。它與眾多的不確定性因素有關(guān)，這些不確定性因素錯綜復(fù)雜，相互影響。大大增加了決策工作的難度，但這并不是說高層建筑結(jié)構(gòu)的選型是不可把握無章可循的。相反，從設(shè)計施工建材等角度考慮，為了選出經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系，使建筑物的綜合經(jīng)濟效益最佳至少應(yīng)考慮以下基本原則：建筑設(shè)計原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、建筑施工原則、建筑設(shè)備原則、建筑材料原則、經(jīng)濟角度原則等。
結(jié)構(gòu)選型決策在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的三階段決策中占有很重要的地位。它既有一般決策的基本特點。同時還具有自身的特殊性。諸如，綜合性強與各種非技術(shù)因素關(guān)聯(lián)性強等。故選型時需要從設(shè)計施工建材經(jīng)濟性等方面遵循一定的基本原則，在這些基本原則的指導(dǎo)下，決策者首先應(yīng)全面了解決策中的全部備選方案，不同備選方案所采用的結(jié)構(gòu)體系的特點、使用范圍和對建筑物綜合經(jīng)濟社會效益的影響等方面。因此，要有效地進行高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策，決策者必須首先對各種高層建筑結(jié)構(gòu)體系進行比較分析。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)選型方法
高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策受諸多確定性因素和不確定性因素的影響。這些因素中有的能直接量化為定量指標(biāo)，而另有相當(dāng)一部分要憑經(jīng)驗做出主觀判斷。做好調(diào)查研究，掌握大量的數(shù)據(jù)資料是進行結(jié)構(gòu)方案的定性分析和定量分析的共同前提，只有這樣，才能使分析結(jié)果更充實、更可靠、更科學(xué)。重視定性分析，要避免主觀臆斷；重視定量分析，要避免單純依靠數(shù)學(xué)方法，更要傾聽專家意見。兩者必須做到有機結(jié)合，才能使決策結(jié)果、結(jié)論符合實際。
在結(jié)構(gòu)選型的決策工作中，根據(jù)具體問題，可以只考慮可定量化的影響因素，忽略那些本身及其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不易轉(zhuǎn)換成計量單位供評估比較的因素，只采用定量方法進行結(jié)構(gòu)選型。只要控制好結(jié)構(gòu)方案的比選范圍，把握好影響因素“取舍”的“度”，則選型決策的結(jié)果還是可信的。例如，同濟大學(xué)李國強教授就曾對上海地區(qū)高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行了綜合經(jīng)濟效益比較分析。高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)占用面積比采用混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)占用面積小，建筑的有效使用面積相對增加，在銷售上就能體現(xiàn)出其經(jīng)濟效益，可以抵消一部分因采用鋼結(jié)構(gòu)而增加的費用。施工工期對整體成本的影響主要體現(xiàn)在“時間即是成本”的關(guān)系上。
高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土結(jié)構(gòu)與采用混凝土結(jié)構(gòu)相比，在建筑有效使用面積與施工工期方面具有一定的優(yōu)勢，能取得較可觀的經(jīng)濟收益，從而可抵消一部分因采用鋼結(jié)構(gòu)而增加的費用，進而使得工程的整體成本明顯降低。因各工程的總建筑面積不同，為統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn)，在整體成本分析時以每平方米建筑面積的等效造價為標(biāo)準(zhǔn)進行比較分析。
5 結(jié)語
由于高層建筑結(jié)構(gòu)選型的“軟”科學(xué)性，對于結(jié)構(gòu)選型中的許多不確定因素的考慮要求助于專家的經(jīng)驗來解決。為了充分利用人類的這筆寶貴的精神財產(chǎn)，發(fā)揮它們在結(jié)構(gòu)選型中的作用，很有必要針對高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策問題建立起專家系統(tǒng)，更好地為結(jié)構(gòu)設(shè)計服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)工程；抗震設(shè)計
一、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性
地震是一種隨機振動，有難于把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確預(yù)測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前尚難做到。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、結(jié)構(gòu)材料的非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，同時也存在著不準(zhǔn)確性。因此，工程抗震問題不能完全依賴“計算設(shè)計”解決，而必須立足于“概念設(shè)計”。概念設(shè)計是指設(shè)計人員從結(jié)構(gòu)的宏觀整體出發(fā)，用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的觀點，著眼于結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)，正確地解決總體方案、材料使用、分析計算、截面設(shè)計和細部構(gòu)造等問題，力求得到最為經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以達到合理抗震設(shè)計的目的。結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果僅集中在少數(shù)薄弱部位，必會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞，目前各種抗震設(shè)計方法的前提之一就是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震作用進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件截面設(shè)計并輔以相應(yīng)的構(gòu)造措施，必要時采用彈性時程分析法進行補充計算，試圖達到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。
二、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計策略
1、從建筑的全局出發(fā)
高層混凝土建筑結(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。
2、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，在房間結(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)嚴謹分析。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。
3、高度的確定
按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的?？蓪嶋H上，已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要有模型振動臺試驗。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。
4、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系（框—筒、筒中筒和框架—支撐體系），都是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別在地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗。在高層建筑中采用框架———核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)簡往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔(dān)，且效果不大，有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值；此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強層及轉(zhuǎn)換層時，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。
在高層建筑中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?，F(xiàn)在我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，建筑鋼材的類型及品種也在逐步增多，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小而且較柔，為減小風(fēng)振而需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。
另外，許多高層建筑底部幾層柱雖然長細比小于4，但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值，柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。
總之，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱端與節(jié)點的破壞較為嚴重，其抗震設(shè)計中應(yīng)該鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)抗震關(guān)鍵設(shè)計，另外，必須滿足“強柱弱梁”“、強剪弱彎”“、強節(jié)點”“、強底層柱底”等延性設(shè)計原則和有關(guān)規(guī)定。
5、運用延性設(shè)計
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。始終遵循“強柱弱梁，強煎弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。
三、結(jié)語
總之，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和技術(shù)是不斷變化和進步的，需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。
參考文獻：
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