時(shí)間：2022-03-21 17:17:49
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篇建筑鋼結(jié)構(gòu)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(jìn)步。
1.工程概況
本工程由兩組L型組合體塊組成，建筑層數(shù)為地下2層、地上32層，建筑高度地上99.85m。本工程主體結(jié)構(gòu)類型為：H型、箱型及箱型與U型組合鋼柱等（見圖1），使用鋼材主要為Q390GJD—Z25，鋼板厚度為70～95mm。
2.工程焊接難點(diǎn)
本工程構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，涉及的焊接接頭形式主要有對(duì)接、角接和角接與對(duì)接組合接頭。由于鋼板厚度較大，故選材上采用低合金高強(qiáng)鋼，其屈服強(qiáng)度為390MPa。針對(duì)構(gòu)件類型，焊接時(shí)存在如下幾方面的難點(diǎn)：①防止正火鋼熱影響區(qū)脆化。②厚板焊接變形控制。③防止母材層狀撕裂。
3.厚板高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)
（1）高強(qiáng)鋼焊接性分析該鋼種屬于高強(qiáng)度正火鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能和加工工藝性能。其化學(xué)成分、力學(xué)性能如表1、表2所示。（2）焊接工藝技術(shù)第一，焊材的合理選擇。根據(jù)國(guó)家規(guī)范GB50661—2011中對(duì)焊接材料的推薦使用標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合焊接工藝性能、焊接材料等強(qiáng)匹配原則，以及不同焊接工藝環(huán)境下焊材使用后對(duì)母材影響程度來進(jìn)行選用（見表3）。第二，坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、難度高，若采用窄而深的小坡口進(jìn)行焊接，則不僅焊縫成形系數(shù)偏小，影響一次結(jié)晶，容易產(chǎn)生區(qū)域偏析，而且在拘束應(yīng)力大的前提下進(jìn)而導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生；若采用大坡口進(jìn)行焊接，則不僅焊接量大大增加，而且焊縫的焊接殘余應(yīng)力也會(huì)隨之增加，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的控制極其不利，同時(shí)也影響工程工期?？紤]到厚板焊接接頭填充量、焊接質(zhì)量及焊接殘余應(yīng)力等方面的影響，同時(shí)，為便于CO2焊槍在焊接過程中能適當(dāng)?shù)財(cái)[動(dòng)，采用坡口角度適中，且便于正常情況下焊接的窄間隙焊接（NGW）坡口（見圖2）。第三，焊接組合新工藝。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的厚板窄間隙焊接，需解決窄而深的坡口內(nèi)側(cè)壁焊接熔合質(zhì)量、焊接飛濺聚集、工藝參數(shù)穩(wěn)定性及焊接操作的可靠性等問題，避免坡口內(nèi)焊縫金屬的一次結(jié)晶產(chǎn)生區(qū)域偏析，進(jìn)而產(chǎn)生熱裂紋。鑒于上述原因，提出如下焊接工藝方法：打底焊：采用改造型噴嘴的實(shí)芯CO2氣體保護(hù)焊（見圖3）。該方法首先可以保證窄間隙坡口環(huán)境下的順利焊接，此外，利用GMAW的高效及熔深相對(duì)較大的優(yōu)點(diǎn)，可提高焊接質(zhì)量和效率。填充焊：采用雙弧雙絲自動(dòng)氣體保護(hù)焊接：一方面可以利用其熔嘴的優(yōu)勢(shì)取代了埋弧焊機(jī)頭熔嘴無法進(jìn)行窄而深的焊接，另一方面其焊接效率較手工焊有大幅度提高，同時(shí)保證焊縫質(zhì)量。蓋面焊：采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率，保證焊縫的表面質(zhì)量。第四，焊接工藝措施。多層多道錯(cuò)位焊接技術(shù)：多層多道焊及合理的焊接參數(shù)可減小焊接熱輸入，從而有效控制焊接變形和焊接應(yīng)力。在多層多道焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入焊接接頭每一道焊道錯(cuò)位連接，即：接頭不在一個(gè)平面內(nèi)，通常錯(cuò)位50mm以上。這種技術(shù)其顯著優(yōu)點(diǎn)就是上一層焊道對(duì)下一層進(jìn)行了有效的熱處理，特別適合于高強(qiáng)鋼厚板的焊接。在應(yīng)用時(shí)，可以消除焊接冶金過程中柱狀晶并使晶粒細(xì)化。同時(shí)，對(duì)焊接接頭的應(yīng)力應(yīng)變控制也相當(dāng)有利，能夠提高焊接接頭的綜合性能。道間溫度控制：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50661—2011要求，在焊接過程中，最低道間溫度控制在不低于預(yù)熱溫度。道間溫度應(yīng)在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測(cè)得，測(cè)量時(shí)間選擇在電弧經(jīng)過之前的焊接區(qū)域內(nèi)瞬時(shí)測(cè)得。由于焊縫較長(zhǎng)，未能焊到的地方應(yīng)采取保溫措施。防止溫度降低過快，如果焊接區(qū)域溫度過低，應(yīng)重新加熱。后熱與消氫處理：為了加速焊接接頭中氫的擴(kuò)散逸出，防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生，焊后及時(shí)后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一。特別是對(duì)于氫致裂紋敏感性較強(qiáng)的厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預(yù)熱溫度，減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學(xué)性能。焊縫錘擊消應(yīng)力措施：焊縫錘擊焊接過程中，在熱狀態(tài)下使用帶有小圓弧面的錘子錘擊焊縫金屬，使焊縫得到延展，從而減小焊件的殘余收縮應(yīng)力。錘擊應(yīng)均勻、適度，避免因錘擊過分而產(chǎn)生裂紋。當(dāng)焊縫溫度＜300℃時(shí)，錘擊力不宜過大；在100℃以下時(shí)，禁止錘擊。
4.結(jié)語(yǔ)
以上各項(xiàng)工藝技術(shù)措施和方法經(jīng)過本工程的實(shí)踐應(yīng)用，在厚板箱形構(gòu)件焊接中明顯提高了焊縫的質(zhì)量，取得了良好的效果。本工程中厚板焊接工藝的成功應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)同類工程厚板焊接技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
作者:張發(fā)榮 何志濤 姜殿忠 程登 單位:湖北精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司
關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)；安裝質(zhì)量
中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1引言
結(jié)構(gòu)鋼建筑具有自重輕、施工速度快、強(qiáng)度高、抗震性好、環(huán)保等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目之一。在利用鋼結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行高層建筑建設(shè)過程中，合理確定鋼結(jié)構(gòu)建筑的安裝施工順序、盡量采取合理的安裝措施來控制安裝質(zhì)量是保證整個(gè)建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵。下面筆者就先結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)開始本次論文的分析。
2建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
2.1鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻
從機(jī)械功能的角度來看，剛才自身材質(zhì)符合力學(xué)假定條件。同時(shí)因?yàn)殇摬膬?nèi)部結(jié)構(gòu)近乎同向，因此在受外界環(huán)境作用時(shí)，其所受波動(dòng)范圍相對(duì)較小，只要其所承受的應(yīng)力在其可承受能力范圍內(nèi)都具備很好的彈性。另外其實(shí)際受力狀態(tài)和利用工程力學(xué)計(jì)算出的結(jié)果是相近的，更容易進(jìn)行選材。因?yàn)檎f鋼材的材質(zhì)相較于其他材料更好。
2.2鋼材的塑性和韌性相對(duì)較好
鋼材的塑性和韌性都不錯(cuò)，一般的壓力環(huán)境不會(huì)引起鋼材的斷裂或損傷，因此選擇鋼材作為建筑材料即使遇到超載情況，鋼材也能夠及時(shí)分配建筑內(nèi)部各部分作用力，從而達(dá)到建筑各部分應(yīng)變力的平衡，而不會(huì)引起建筑自身的損害。另外因?yàn)殇摬淖陨磉m應(yīng)載荷能力強(qiáng)，因此即使遇到強(qiáng)震，鋼材也能夠保持很好的整體性，不會(huì)致使建筑物坍塌。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，鋼材作為建筑材料具備其他材質(zhì)建筑材料所沒有的抗震能力。
2.3鋼材自重輕且強(qiáng)度高
眾所周知，鋼材具有很高的強(qiáng)度，且和一般的建筑材料鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑的豎向構(gòu)件截面積更小，這樣就大大增加了建筑的可使用面積。且鋼材料自身自重相對(duì)較輕，在同樣高度的建筑物中，同樣高度的鋼結(jié)構(gòu)的重量?jī)H有鋼筋混凝土的一半。此時(shí)建筑內(nèi)部的設(shè)計(jì)內(nèi)力相對(duì)較小，所以即使遇到地震等外力，建筑物也具備較高的抗震穩(wěn)定性。且鋼結(jié)構(gòu)材料的施工造價(jià)成本大大低于鋼筋混凝土材料。
3建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的關(guān)鍵技術(shù)
3.1普通單層鋼的結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)
安裝普通單層鋼時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）要遵循規(guī)定的構(gòu)件吊裝順序。吊裝平面構(gòu)件時(shí)需考慮到該類構(gòu)件主要是為了形成建筑空間結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性；在實(shí)際施工過程中應(yīng)先吊裝豎向構(gòu)件其次才考慮平面構(gòu)件。而在吊裝豎向構(gòu)件時(shí)，首先應(yīng)吊裝柱，其次才是吊車梁，再者是制動(dòng)桁架最后才是托架；（2）標(biāo)準(zhǔn)樣本間的安裝。安裝時(shí)柱和柱之間已形成排架，因此實(shí)際施工中最好選擇柱間間隙較大的鋼柱。施工中必須將安裝系統(tǒng)誤差降至最低，且不能超出規(guī)定的誤差范圍，通常只要制作孔位合適，不僅安裝效率高且安裝誤差也會(huì)相對(duì)較小。
3.2多高層建筑結(jié)構(gòu)的安裝
多高層建筑結(jié)構(gòu)的安裝需注意以下幾個(gè)方面：（1）總平面體系規(guī)劃設(shè)計(jì)。該種規(guī)劃設(shè)計(jì)必須全面考慮到建筑施工中起重機(jī)的布置、排水系統(tǒng)的布置、縱橫軸線尺寸的選擇；機(jī)械開行路線等多個(gè)因素。因?yàn)檫@些因素都決定著高層建筑的最終結(jié)構(gòu)體系；（2）鋼框架吊裝的基本順序。建筑工程中的鋼構(gòu)件多為豎向結(jié)構(gòu)鋼柱體，一般施工條件下一節(jié)2—4層即可。另外在實(shí)際施工中還需考慮到吊塔爬升過程中工程對(duì)吊塔框架穩(wěn)定性及吊裝進(jìn)度的要求。若是進(jìn)行流水段施工作業(yè)劃分，還需先組成標(biāo)準(zhǔn)的框架體系結(jié)構(gòu)然后再進(jìn)行流水作業(yè)段的劃分。
4建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中需要注意的質(zhì)量控制要點(diǎn)
4.1鋼結(jié)構(gòu)件制造過程中重點(diǎn)工序的控制
建筑鋼結(jié)構(gòu)制作過程中需要進(jìn)行一下幾項(xiàng)重點(diǎn)工序控制：（1）鋼結(jié)構(gòu)的組裝工藝。鋼結(jié)構(gòu)的組裝工藝需考慮每個(gè)組裝零件的尺寸精度，另外鋼結(jié)構(gòu)的組裝工藝對(duì)工裝精度的要求相對(duì)較高，因此在組裝時(shí)需看準(zhǔn)圖紙，編制最合理、切實(shí)實(shí)際的組裝工藝同時(shí)在組裝過程中經(jīng)常對(duì)工裝精度進(jìn)行檢查；（2）鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，要確實(shí)施工焊接在焊接前能夠制定一套完善的焊接工藝指導(dǎo)書來對(duì)施工中的焊材、焊劑和配套氣體進(jìn)行嚴(yán)格選材。同時(shí)焊接易變形構(gòu)件時(shí)可以通過嚴(yán)格控制溫度的方法來進(jìn)行焊接矯正。施工中若用到焊條、焊劑和粉芯焊絲，需在使用前嚴(yán)格按照說明書或相關(guān)工藝文件進(jìn)行烘干。若施工中某鋼種首次接受焊接，需進(jìn)行焊接工藝評(píng)定同時(shí)制定對(duì)應(yīng)的焊接工藝。為了減少焊接過程中焊接對(duì)焊材造成的壓力，需對(duì)鋼材需要焊接的部位進(jìn)行預(yù)熱處理，同時(shí)在焊接過程中確保焊材能夠隨時(shí)進(jìn)行加熱處理，從而保證實(shí)際操作中能夠一次性焊接一條焊縫。焊接完成后，還需依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊材進(jìn)行后熱處理。
4.2建筑鋼結(jié)構(gòu)緊固件連接的質(zhì)量控制
建筑鋼結(jié)構(gòu)緊固件連接的質(zhì)量控制可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）首先連接件本身的質(zhì)量要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為了確保連接件的質(zhì)量，需在實(shí)際安裝之前對(duì)連接件進(jìn)行高強(qiáng)性的螺栓摩擦面的抗滑移系數(shù)實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)螺栓的出場(chǎng)證明、螺栓批號(hào)等進(jìn)行仔細(xì)檢查，符合要求才可使用；（2）利用剛強(qiáng)性螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)體時(shí)需確保摩擦面的加工質(zhì)量，盡量減少摩擦面的污染和銹蝕，只有這樣才能夠保證摩擦面的抗滑移系數(shù)；（3）安裝高強(qiáng)性螺栓時(shí)必須是自由穿入，不能通過敲打和擴(kuò)張的方式進(jìn)行螺栓固定。
5結(jié)語(yǔ)
鋼結(jié)構(gòu)施工在我國(guó)仍然處于起步階段，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，鋼構(gòu)件建筑材料的性能優(yōu)勢(shì)必將顯現(xiàn)出來，而其在高層建筑中的應(yīng)用范圍也會(huì)越來越廣泛。在利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑施工時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工控制管理，做好施工的進(jìn)度管理和質(zhì)量管理。同時(shí)及時(shí)總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)同時(shí)對(duì)如何保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行深層分析，只有這樣才能夠確保鋼結(jié)構(gòu)工作的施工質(zhì)量，保證建筑施工最終質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳海濤．建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn) 中國(guó)新技術(shù)產(chǎn)品．2013．（11）．
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)，建筑，發(fā)展
目前國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)主要是混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)目前在我國(guó)應(yīng)用較多，而鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用沒有混凝土那樣的普遍，但其發(fā)展具有很大的潛力。由于混凝土結(jié)構(gòu)有很多缺點(diǎn)，和科技的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，鋼結(jié)構(gòu)得到了很大的發(fā)展。
一、選題背景
近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國(guó)家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個(gè)國(guó)家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時(shí)期，我國(guó)在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后。近幾年來，隨著我國(guó)改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在此期間，我國(guó)的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國(guó)鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)為發(fā)展我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展迅速，應(yīng)用擴(kuò)大、用量增大，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)軟件和科研成果不斷開發(fā)，修訂了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，編寫技術(shù)規(guī)程、設(shè)計(jì)圖集90多本，出版了大量鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)教材，論文著作和應(yīng)用手冊(cè)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范修訂已經(jīng)啟動(dòng)，鋼材單設(shè)一章，鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)修訂基本完成。一大批有實(shí)力的鋼結(jié)構(gòu)安裝企業(yè)承擔(dān)了國(guó)內(nèi)重點(diǎn)大型鋼結(jié)構(gòu)工程安裝，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備層出不窮，其施工安裝水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。鋼結(jié)構(gòu)配套產(chǎn)品齊全。2007年10月經(jīng)科技部批準(zhǔn)成立的“國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心”在中冶集團(tuán)建筑研究總院成立。2008年6月上海同濟(jì)大學(xué)成立建筑鋼結(jié)構(gòu)教育部工程研究中心。根據(jù)協(xié)會(huì)這幾年陸續(xù)統(tǒng)計(jì)出來的數(shù)據(jù)顯示，近幾年鋼結(jié)構(gòu)消耗鋼材的總量，2000年為850萬噸，今年應(yīng)該在2300萬噸左右，到2010年達(dá)到2600萬噸，占鋼材產(chǎn)量從現(xiàn)在的4.28%，發(fā)展到2010年達(dá)到5.5%。這充分說明我們鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)有很大的發(fā)展空間，發(fā)展的情況基本上還比較正常。
二、鋼結(jié)構(gòu)的定義
鋼結(jié)構(gòu)是把鋼板、圓鋼、鋼管、鋼索及各種型鋼等鋼材加工、連接、安裝組成的工程結(jié)鋼結(jié)構(gòu)需要承受各種可能的自然和人為環(huán)境的作用，是具有足夠可靠性和良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)的工程結(jié)構(gòu)物和構(gòu)筑物。由于鋼材可以回收冶煉而重復(fù)利用，所以鋼結(jié)構(gòu)是一種節(jié)能環(huán)保型、可循環(huán)使用的建構(gòu)，符合經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的要求。除了在高層建筑、大型廠房、大跨度空間結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)住宅建筑中大量采用鋼結(jié)構(gòu)外，各部門中也大量采用鋼結(jié)構(gòu)，如公路鐵路橋梁、火電主廠義鍋爐鋼架、輸變電鐵塔、廣播電視通信塔、海洋石油平臺(tái)、核電站、風(fēng)力發(fā)電、水利建設(shè)、地礎(chǔ)鋼板樁等。城市建設(shè)需要大量的鋼結(jié)構(gòu)，如地鐵、城市輕便鐵路、立交橋、環(huán)保建筑、公施、臨時(shí)建筑等。
三、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展簡(jiǎn)介
從美國(guó)、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材的主要市場(chǎng)。而目前我國(guó)與之相比還有差距。因此我國(guó)的高層建筑鋼材到目前為止還都從國(guó)外進(jìn)口，特別是大于50mm的厚鋼板，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求。國(guó)外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型： ①有高強(qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）；②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服，保證主要 結(jié)構(gòu)減少地震損失；③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃ 時(shí)屈服強(qiáng)度還能達(dá)到常溫下的2/3；④裝飾用的奧氏體不銹鋼板及鐵素體不銹鋼板（沿海用，優(yōu)于前者 ）。目前，國(guó)內(nèi)高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材幾乎都從國(guó)外進(jìn)口，工程總承包由國(guó)外承擔(dān)，制造和安裝則由國(guó)內(nèi)廉價(jià)勞動(dòng)力承包，這種局面應(yīng)從速扭轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@與我國(guó)產(chǎn)鋼大國(guó)的地位很不相稱。大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼材不像高層鋼結(jié)構(gòu)那樣突出，但設(shè)計(jì)方案經(jīng)常國(guó)外中標(biāo)，這種局面與中央強(qiáng)調(diào)建立我們自己的創(chuàng)新體系的號(hào)召相距甚遠(yuǎn)，應(yīng)該引起我國(guó)建筑界的關(guān)注，是水平低還是其它原因，值得我們深思。
四、鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景
我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入跨越式發(fā)展的新階段。鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)模越來越大、跨度越來越大、造型越來越新穎獨(dú)特，有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ郧拔覈?guó)的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)造價(jià)高（畢竟我們是發(fā)展中國(guó)家）以及鋼材產(chǎn)量有限。今非昔比，鋼結(jié)構(gòu)施工速度快，施工污染小，重量輕，這些優(yōu)勢(shì)讓它成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的同時(shí)，還推動(dòng)了新型鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)規(guī)模從幾百萬噸發(fā)展到2000萬噸以上。同屬于金屬制造業(yè)，對(duì)鋼材進(jìn)行深加工的產(chǎn)品還有焊接鋼管、金屬絲、繩、鉸線及冷彎型鋼，其產(chǎn)量已經(jīng)超過6000萬噸以上。由此可見，鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)是一個(gè)正在蒸蒸日上、向著更高階段發(fā)展的朝陽(yáng)行業(yè)。
五、結(jié)論
隨著機(jī)電鋼結(jié)構(gòu)是今后發(fā)展的一個(gè)方向，隨著科技的進(jìn)步，審美觀念改變必然使得鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷的去擴(kuò)展自身的表達(dá)語(yǔ)匯而尋求發(fā)展。我們提倡的是拋棄風(fēng)格，從結(jié)構(gòu)的理性主義出發(fā)，從現(xiàn)代和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中吸取精華，創(chuàng)造出技術(shù)和藝術(shù)有機(jī)融合的鋼結(jié)構(gòu)精品建筑。我們要分清楚，鋼結(jié)構(gòu)框架是建筑中承重體系和服務(wù)部分，它不是建筑使用中的主要部分，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)首先要遵循建筑設(shè)計(jì)的一般原則，然后才是發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。
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【關(guān)鍵詞】高層鋼框架結(jié)構(gòu)；施工工藝；焊接變形
1引言
高層結(jié)構(gòu)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》雖然已經(jīng)頒布，但在我國(guó)，真正意義上的純鋼結(jié)構(gòu)高層建筑采用的仍較少，普遍采用的是鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其具有造價(jià)低、用鋼省等優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用范圍和技術(shù)上還有待進(jìn)一步研究和完善。而且我國(guó)的建筑鋼材存在很大不足，在品種、規(guī)格和質(zhì)量水平上和發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。在高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域，技術(shù)水平高、管理能力強(qiáng)的建筑企業(yè)很少，鋼框架結(jié)構(gòu)施工成套技術(shù)尚處于完善階段。為此，有必要加強(qiáng)對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)的施工工藝及其焊接變形方面的探討，這也是本論文的研究出發(fā)點(diǎn)。
2高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝及其變形分析
2.1 鋼框架結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)分析
鋼框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，主要包括鋼柱、鋼梁、樓梯的吊裝、測(cè)量校正、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等工序，但在鋼結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)往往要穿插土建、機(jī)電等部分的施工。鋼框架結(jié)構(gòu)的施工必須要與土建等其它單位進(jìn)行密切配合，做到統(tǒng)籌兼顧，才能高效、高質(zhì)地完成施工任務(wù)。其主要特點(diǎn)有：
2.1.1 測(cè)量、定位、放線精度要求高。測(cè)量、定位、放線是貫穿制作和安裝階段的控制重點(diǎn)。在高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中，由于體型大，誤差積累將非常顯著，柱子或其它構(gòu)件微小的偏移會(huì)造成上部很大的變位，極大地改變結(jié)構(gòu)的受力，影響設(shè)計(jì)效果，甚至產(chǎn)生工程事故。
2.1.2 鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中，由于鋼材熱脹冷縮現(xiàn)象突出，天氣、溫度等條件影響大，溫度變化會(huì)對(duì)安裝精度產(chǎn)生較大影響。特別是在鋼構(gòu)件連接中，焊接和螺栓連接受天氣、溫度影響更大。在焊接技術(shù)規(guī)程中規(guī)定，自然條件不能滿足焊接環(huán)境要求時(shí)，要采取人工措施給焊接創(chuàng)造條件，比如焊條的預(yù)熱、鋼板的預(yù)熱加溫等。
2.1.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝對(duì)起重、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械的性能要求高。由于鋼構(gòu)件重量大、體型大，高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝中高空作業(yè)多，對(duì)吊裝過程中的技術(shù)要求高，吊裝中不同工況條件下的施工荷載必須同其自身設(shè)計(jì)承載力相吻合，鋼構(gòu)件在運(yùn)輸、堆放、起吊、就位及安裝過程中，要按事先模擬設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行。
2.1.4 由于鋼材的特點(diǎn)，決定了鋼框架結(jié)構(gòu)要求防腐、防火嚴(yán)格。
2.1.5 高層鋼框架結(jié)構(gòu)安裝工程量大，構(gòu)件多，現(xiàn)場(chǎng)往往必須設(shè)置臨時(shí)堆放場(chǎng)地及相應(yīng)的中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)才能滿足安裝需要。
2.2 鋼框架焊接變形分析
2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)變形類型
鋼結(jié)構(gòu)變形類型，可分為總體變形和局部變形兩類。總體變形是指整個(gè)結(jié)構(gòu)的外形和尺寸發(fā)生變化，局部變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在局部區(qū)域出現(xiàn)變形。二者可能單獨(dú)出現(xiàn)，但更多地是組合出現(xiàn)。它們都會(huì)影響結(jié)構(gòu)的諸多方面，如外觀、剛度和穩(wěn)定性等，降低承載力，危及結(jié)構(gòu)安全。
2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)變形原因
鋼材的初始變形；加工制作中的變形；運(yùn)輸及安裝過程中產(chǎn)生的變形；使用過程中產(chǎn)生的變形等。
2.2.3 變形控制方法
傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法是制定合理的吊裝、焊接方案等，如采用先內(nèi)而外的吊裝順序、對(duì)稱焊接等，在測(cè)量控制上預(yù)留變形等，這種籠統(tǒng)地控制方法在一定條件下可以取得較好的效果，但遇到復(fù)雜、多變的條件，效果有限。
焊接變形是高層鋼結(jié)構(gòu)框架變形的主要構(gòu)成因素，但相關(guān)的論文分析也多以靜態(tài)、局部的分析為主，如針對(duì)于某個(gè)焊接面或焊接構(gòu)件的分析，針對(duì)建筑鋼框架結(jié)構(gòu)焊接變形的整體分析方法尚未出現(xiàn)。
3 高層鋼框架結(jié)構(gòu)焊接施工工藝及其變形矯正探討
3.1 焊接變形原因分析
鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)性能良好、建設(shè)工期短、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)與民用建筑中廣泛應(yīng)用。焊接對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的高速度，但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)產(chǎn)生的變形問題，也會(huì)極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)變形是不可避免的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。
焊接變形產(chǎn)生的主要原因是由于焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻加熱，以及隨后的不均勻冷卻作用和結(jié)構(gòu)本身或外加的剛性拘束作用，通過力、溫度和組織等因素的變化，從而在焊接接頭區(qū)產(chǎn)生不均勻的收縮變形，焊縫的縱向和橫向縮短是引起各種復(fù)雜變形的根本原因。
3.1.1 結(jié)構(gòu)剛度
剛度就是結(jié)構(gòu)抵抗拉伸和彎曲變形的能力，它主要取決于結(jié)構(gòu)的截面形狀及其尺寸大小。如桁架的縱向變形，主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸；再如工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形，主要取決于截面的抗彎剛度。
3.1.2 焊縫位置和數(shù)量
在鋼結(jié)構(gòu)剛性不大時(shí)，焊縫在結(jié)構(gòu)中對(duì)稱布置，施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性縮短；當(dāng)焊縫布置不對(duì)稱時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生彎曲變形；焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時(shí)，只要施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性縮短；當(dāng)焊縫截面重心偏離接頭截面重心時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生角變形。
3.1.3 焊接工藝
焊接電流大，焊條直徑粗，焊接速度慢，都會(huì)造成焊接變形大；自動(dòng)焊接的變形較小，但焊接厚鋼板時(shí)，自動(dòng)焊比手工焊的焊接變形稍大；多層焊時(shí)，第一層焊縫收縮量最大，第二、三層焊縫的收縮量則分別為第一層的20%和5%～10%，層數(shù)越多焊接變形也越大；斷續(xù)焊縫比連續(xù)焊縫的收縮量?。粚?duì)接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2倍～4倍；焊接次序不當(dāng)或未先焊好分部構(gòu)件，然后總拼裝焊接，都易產(chǎn)生較大的焊接變形。所以在施工時(shí)要制定合理的焊接工藝措施。
3.2 焊接變形矯正措施探討
3.2.1 焊接工藝措施
焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序，以減少變形。焊接金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先焊短，后焊長(zhǎng)；先焊立，后焊平；先焊對(duì)接縫，再焊搭接縫，應(yīng)從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應(yīng)采用跳焊法，長(zhǎng)焊縫采用分段退步焊和對(duì)稱焊接法。
3.3.2 機(jī)械矯正法
機(jī)械矯正法是利用機(jī)械力的作用，以矯正焊接變形，常采用撐直機(jī)、壓力機(jī)、千斤頂及各種小型機(jī)具頂壓矯正構(gòu)件變形。矯正時(shí)，將構(gòu)件變形部位放在兩支撐之間，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件凸出部位緩慢施力，即可矯正變形。
3.3.3 火焰矯正法
采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過給金屬輸入熱量，使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，從而產(chǎn)生變形，構(gòu)件被局部加熱后，依靠加熱區(qū)的膨脹與收縮差，使構(gòu)件按照預(yù)定的方向發(fā)生變形，從而達(dá)到矯正的目的。
3.3.4 剛性固定法
焊接時(shí)在平臺(tái)上或在重疊的構(gòu)件上設(shè)置夾具固定構(gòu)件，增加剛性后，再進(jìn)行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應(yīng)塑性較好的低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不適應(yīng)中碳鋼和可焊性更差的鋼材，因?yàn)楹附討?yīng)力常使焊件產(chǎn)生裂紋。
4 結(jié)語(yǔ)
高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝與焊接變形分析的影響因素多而且具有較強(qiáng)的模糊性和不確定性，本論文重點(diǎn)對(duì)高層鋼框架結(jié)構(gòu)的焊接施工工藝進(jìn)行了分析研究，詳細(xì)探討了焊接變形的原因及其矯正措施，對(duì)于進(jìn)一步提高鋼材鋼框架結(jié)構(gòu)的施工工藝水平具有較好的理論指導(dǎo)時(shí)間。
參考文獻(xiàn)：
[1]日本.渡邊幫夫等著.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.
關(guān)鍵詞：房屋建筑；鋼筋混凝土；框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)措施
Abstract: according to the author in recent years practice, the housing the advantages of the reinforced concrete frame mainly reflects in: flexible space space, it is light weight, saving material, etc. The article to the housing construction steel reinforced concrete frame structure characteristics, the scope of application, this paper expounds the design principle, the combination of case and discuss the specific construction measures.
Keywords: housing construction; Reinforced concrete; Frame structure; Measures designed
中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
0. 概 述
框架結(jié)構(gòu)又統(tǒng)稱為構(gòu)架式結(jié)構(gòu)。目前，房屋的框架按跨數(shù)分有單跨、多跨；按層數(shù)可以分有單層、多層；按立面構(gòu)成可以分有對(duì)稱、不對(duì)稱；按所用材料分有鋼框架、混凝土框架、膠合木結(jié)構(gòu)框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。其中最常用的是鋼筋混凝土框架，它包括現(xiàn)澆整體式、裝配式、裝配整體式等。其中這里面的裝配式、裝配整體式混凝土框架和鋼框架適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好，其余的適合房屋建筑使用。
1. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
根據(jù)筆者近年來實(shí)踐來看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：空間分隔靈活，它自重輕，節(jié)省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體性、剛度較好，設(shè)計(jì)處理好也能達(dá)到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。
2. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍
根據(jù)現(xiàn)在建筑的使用性質(zhì)來看，房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廣泛用于住宅、學(xué)校、辦公樓等地方，也有根據(jù)需要對(duì)混凝土梁或板施加預(yù)應(yīng)力，以適用于較大的跨度；框架鋼結(jié)構(gòu)常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途的建筑物中，如劇場(chǎng)、商場(chǎng)、體育館等。但總體來說，現(xiàn)在施工框架結(jié)構(gòu)種類比較多，在選擇起來應(yīng)靈活多變。
3.房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則一般地，房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的原則，這樣方能確保房屋的建筑質(zhì)量。
3.1遵循有抗震性能的原則。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)框架結(jié)構(gòu)來說有足夠的承載能力和變形能力是兩個(gè)同時(shí)需要滿足的條件。不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當(dāng)?shù)膭偠?。房屋建筑結(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、維護(hù)墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計(jì)算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說明兩種結(jié)構(gòu)體系滿足剛度要求。
3.2遵循經(jīng)濟(jì)性原則。 在房屋建筑結(jié)構(gòu)體系中，在保障節(jié)約資金的情況下確保工程質(zhì)量是關(guān)鍵。根據(jù)筆者工作實(shí)踐，通過對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、大開間剪力墻結(jié)構(gòu)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)直接費(fèi)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)單位面積直接費(fèi)相差不是很多，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最大，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最小，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出12.5%，比大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出7.3%，大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出4.9%。
4. 房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜多變的過程，筆者在此建議在設(shè)計(jì)中要注意以下幾方面：
4.1抗震設(shè)計(jì)問題。房屋在抗震設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般不要采用單跨框架。如果不可避免的話，建議可設(shè)計(jì)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，多層建筑也可僅在單跨方向設(shè)置剪力墻。但是，后者框架結(jié)構(gòu)部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)選用，而剪力墻部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)選用。
4.2框架結(jié)構(gòu)選擇。在目前的小高層結(jié)構(gòu)體系里比較適合采用框架結(jié)構(gòu)，筆者建議首先盡可能將過于狹長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)用伸縮縫脫開。如果建筑專業(yè)不允許，可通過加大端部開間的抗側(cè)剛度達(dá)到限制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的目的。具體可將邊框架的角柱斷面增大，加大框架梁的高度，如條件允許，中間增加框架住，既增加框架的跨數(shù)。這些方法可以顯著增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。
5.房屋建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施
根據(jù)筆者實(shí)踐，結(jié)合案例來簡(jiǎn)單闡述下這方面的措施。某小區(qū)工程為6-8層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，按8度抗震設(shè)防，場(chǎng)地土類別為Ⅲ類，各建筑單體設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為70年，建筑安全等級(jí)為2級(jí)，建筑抗震類別為丙類。根據(jù)有關(guān)要求，柱混凝土強(qiáng)度等級(jí):一～三層為C25,三層以上為C20;樓面為C20,屋面板、為C25密實(shí)性混凝土。
5.1計(jì)算分析。根據(jù)工程建筑要求，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性三個(gè)基本指標(biāo)。我們一般采用彈性設(shè)計(jì)方法，即在正常使用情況下，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于彈性受力狀態(tài)中，結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，這一點(diǎn)施工人員要做好這方面的計(jì)算分析。
5.2防雷主要措施。我們可以采取該工程住宅屋面采用φ12鍍鋅圓做避雷帶，組成不大于20m×20m的網(wǎng)格。所有突出屋面的金屬構(gòu)件均應(yīng)與避雷帶可靠焊接。
這其中引下線利用柱內(nèi)的兩根直徑大于φ16的對(duì)角主筋通長(zhǎng)焊接作為避雷引下線，上端與避雷帶連接，下端與地梁兩根主筋焊接。
5.3梁、柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。我們?cè)诜课菰O(shè)計(jì)梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)，通常出現(xiàn)多根梁交叉在一起的現(xiàn)象，主次梁的負(fù)彎矩鋼筋多層也會(huì)疊加在一起，這樣會(huì)對(duì)梁截面截面造成較大的影響。這也是房屋在建時(shí)它的成本很難控制的一方面。在此，筆者建議可采取降低次梁底面的標(biāo)高和降低主梁底面標(biāo)高的有關(guān)措施來加以控制。
5.4變形的分析。一旦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了過度變形，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)之相對(duì)應(yīng)的裂縫。一般來說，結(jié)構(gòu)的過度變形是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足或者剛度不足的標(biāo)志，它并沒有直接反映出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的質(zhì)量和荷載等，結(jié)構(gòu)變形是鑒定房屋安全的重要內(nèi)容。所以在進(jìn)行房屋安全鑒定時(shí)，需要對(duì)房屋的綜合情況進(jìn)行考慮。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；抗震；鋼結(jié)構(gòu)彈塑性
中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
鋼結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、工業(yè)化程度高、便于加固、有利于環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，特別是近年來我國(guó)引進(jìn)的數(shù)條熱軋H型鋼生產(chǎn)線為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，在這種大背景和形勢(shì)下，高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)的開發(fā)推廣就勢(shì)在必行。由于鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，與其他結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相差很小，也是鋼結(jié)構(gòu)的特色之一。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)與在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有截面輪廓尺寸小、構(gòu)件細(xì)長(zhǎng)和板件柔弱的特點(diǎn)。因此，鋼結(jié)構(gòu)分析理論尤其是穩(wěn)定性理論的發(fā)展不僅僅具有理論上的意義，而且具有重要的實(shí)用
價(jià)值。
一、鋼結(jié)構(gòu)框架的優(yōu)點(diǎn)
鋼材是一種很適宜建造抗震結(jié)構(gòu)的材料，原目在于鋼材具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，可減輕結(jié)構(gòu)的自重。從而減輕結(jié)構(gòu)所受的地震作用。鋼材材質(zhì)均勻，強(qiáng)度易于保證，因此結(jié)構(gòu)的可靠性大。它的延性好，使結(jié)構(gòu)具有很大的變形能力，即使在很大的變形下仍不倒塌，從而目保證結(jié)構(gòu)的安全性。鋼結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
1、密封性能好
由于焊接結(jié)構(gòu)可以做到完全密封，一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫(kù)、氣柜、管道等板殼結(jié)構(gòu)都采用鋼結(jié)構(gòu)。
2、具有一定的耐高溫性
溫度在250度內(nèi)，鋼的性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到300度以上，強(qiáng)度逐漸下降，達(dá)到450度～650度時(shí)，強(qiáng)度降為零。因此，鋼結(jié)構(gòu)適用于溫度不高于250度的場(chǎng)臺(tái)。在自身有特殊防火要求的建筑中，鋼結(jié)構(gòu)必須月耐火材料予以維護(hù)。
3、鋼結(jié)構(gòu)的彈、塑性好，抗震能力強(qiáng)
在承載力相同的條件下，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)相比，構(gòu)件較小，重量教輕、便于運(yùn)輸和安裝。與鋼材料的勻質(zhì)性和強(qiáng)韌性，可有較大的變形，能很好地承受動(dòng)力的荷載，具有很好的抗震能力。其中，屈強(qiáng)比是衡量鋼的加工硬化能力的一個(gè)重要參數(shù)。屈強(qiáng)比越低，鋼結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)震的能力就越強(qiáng)。歐洲建筑鋼要求屈強(qiáng)比小于0.91，而日本要求建筑鋼屈強(qiáng)比小于0.80。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)具有良好的彈、塑性和抗沖擊能力，在一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)荷載的適應(yīng)能力較強(qiáng)，其良好的延性和耗能能力可以保證它不因?yàn)橥獠亢奢d的變化而突然斷裂，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗震是非常有利的。
4、施工周期短，裝配化程度高
二、鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的主要應(yīng)用
1、重型工業(yè)廠房。
例如大型冶金企業(yè)、火力發(fā)電廠和重型機(jī)械制造廠等的一些車間，由于廠房跨度和柱距大、高度高、車間內(nèi)設(shè)有工作繁忙和起重量大的起重運(yùn)輸設(shè)備和有強(qiáng)大振動(dòng)的生產(chǎn)設(shè)備，因而常必需采用由鋼屋架、鋼柱和鋼吊車梁等組成的全鋼結(jié)構(gòu)。
2、高層房屋鋼結(jié)構(gòu)
房屋高度愈大，所受側(cè)向水平荷載如風(fēng)荷載及地震作用的影響也愈大，所需柱截面也大大加大。采用鋼結(jié)構(gòu)可減小柱截面而增大建筑物的使用面積和提高房屋的抗震性能。
3、大跨度結(jié)構(gòu)。
由于受彎構(gòu)件在均布荷載下的彎矩M與跨度L的平方成正比，當(dāng)跨度增大到一定程度時(shí)，為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，也就需要采用自重較輕的鋼結(jié)構(gòu)。一般情況下，跨度等于或大于60m的結(jié)構(gòu)就稱為是大跨度結(jié)構(gòu)。在我國(guó)主要應(yīng)用于體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、演出場(chǎng)館、飛機(jī)庫(kù)、航空站和火力發(fā)電廠的大煤庫(kù)等。
4、高聳結(jié)構(gòu)。
電視塔和煙囪等高聳結(jié)構(gòu)同樣由于風(fēng)荷載和地震作用隨高度的加大而加大，需要采用鋼結(jié)構(gòu)。同事，建造在軟土地基上的高聳結(jié)構(gòu)，為了減少地基處理費(fèi)用，在一定高度時(shí)也宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
此外，需要使用鋼結(jié)構(gòu)的還有很多，如電力工業(yè)中的高壓輸電塔、高壓容器、煤氣柜、塔式起重機(jī)、采油井架等。
綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)和其他各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。
二、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究
1、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本概念
工程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在荷載和其它作用的影響下處于某種平衡狀態(tài)，例如薄腹工字形梁在橫向荷載作用下處于平面彎曲的平衡狀態(tài)；樓蓋結(jié)構(gòu)中柱子處于壓彎平衡狀態(tài)等等。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于平衡形式的不穩(wěn)定，從初始平衡位置轉(zhuǎn)變到另一個(gè)平衡位置，稱為屈曲，或稱為失穩(wěn)。穩(wěn)定分析是研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定的問題。處于平衡位置的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，在任意微小外界擾動(dòng)下，將偏離其平衡位置，當(dāng)外界擾動(dòng)除去后，仍能自動(dòng)回復(fù)到初始平衡位
置時(shí)，則初始平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。如果不能回復(fù)到初始平衡位置，則初始平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的。
2、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)判定
（1）判斷平衡穩(wěn)定性的最根本準(zhǔn)則
我們最常采用一剛性小球在光滑平面上的三種不同位置來引出平衡穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則。在三種情況下，小球雖然都處于平衡狀態(tài)，但是它們所對(duì)應(yīng)的平衡特征卻是不相同的，由此引出的判斷平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定的最根本準(zhǔn)則為：
假設(shè)對(duì)處于平衡狀態(tài)的體系施加一微小干擾，當(dāng)干擾撤去后，如體系能恢復(fù)到原來的平衡位置，則該平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的；反之，若體系偏離原來的平衡位置越來越遠(yuǎn)，則該平衡位置是不穩(wěn)定的；如體系停留在新的位置不動(dòng)，則該平衡狀態(tài)是隨遇的。
以上述最根本準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，從隨遇平衡的靜力特征可得到判斷平衡穩(wěn)定性的靜力準(zhǔn)則：從穩(wěn)定平衡和隨遇平衡的動(dòng)力特征可得到判斷平衡穩(wěn)定性的動(dòng)力準(zhǔn)則；從不同平衡狀態(tài)的能量特征可得到判斷平衡穩(wěn)定性的能量準(zhǔn)則。
（2）靜力準(zhǔn)則
又稱平衡法，是求解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限荷載的最基本的方法。對(duì)于有平衡分岔點(diǎn)的彈性穩(wěn)定問題，在分岔點(diǎn)存在著兩個(gè)極為鄰近的平衡狀態(tài)，一個(gè)是原結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，一個(gè)是已經(jīng)有微小變形的結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)。平衡法是根據(jù)已產(chǎn)生了微小變形后結(jié)構(gòu)的受力條件建立平衡方程而后求解的。如果得到的符合平衡方程的解有不止一個(gè)，那么其中最小值的一個(gè)才是該結(jié)構(gòu)的分岔屈曲荷載。平衡法只能求解屈曲荷載，不能判斷結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性。
3動(dòng)力準(zhǔn)則
動(dòng)力法屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定問題。處于平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)體系，如果施加微小干擾使其發(fā)生振動(dòng)，這時(shí)結(jié)構(gòu)的變形和振動(dòng)加速度都和已經(jīng)作用在結(jié)構(gòu)上的荷載有關(guān)。當(dāng)荷載小于穩(wěn)定的極限值時(shí)，加速度和變形的方向相反，因此干擾撤去后，運(yùn)動(dòng)趨于靜止，結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的；當(dāng)荷載大于極限值時(shí)，加速度和變形的方向相同，即使將干擾撤去，運(yùn)動(dòng)仍是發(fā)散的，因此結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的；臨界狀態(tài)的荷載即為結(jié)構(gòu)的屈鹽荷載，可由結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率為零的條件解得。
三、設(shè)計(jì)時(shí)常用的鋼結(jié)構(gòu)的加固方法
1．減輕荷載：改用輕質(zhì)材料或其它減少荷載的方法。如工業(yè)廠房的屋架可在下弦增設(shè)臨時(shí)支柱，或組成撐桿式結(jié)構(gòu)的方法來卸荷；托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊車梁作為支點(diǎn)使托架卸荷；柱子一般采用設(shè)置臨時(shí)支柱卸去屋架和吊車梁的荷載；平臺(tái)結(jié)構(gòu)因其高度不高，一般采用臨時(shí)支柱進(jìn)行卸荷。
2．改變結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算圖形：采取措施使結(jié)構(gòu)發(fā)生符合設(shè)計(jì)意圖的內(nèi)力重分布，以調(diào)整原有結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力，改善被加固構(gòu)件的受力情況。如增加支撐或輔助構(gòu)件以增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使結(jié)構(gòu)可以按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，挖掘結(jié)構(gòu)潛力，也可以改善結(jié)構(gòu)的抗振性能；變更荷載的分布情況，或變更構(gòu)件的支座情況，或施加預(yù)應(yīng)力等來改變構(gòu)件的彎矩圖形；增設(shè)撐桿、加設(shè)拉桿或?qū)㈧o定結(jié)構(gòu)變?yōu)槌o定結(jié)構(gòu)來改變精架的內(nèi)力；將被加固構(gòu)件與其它結(jié)構(gòu)共同工作形成混合結(jié)構(gòu)，以改善受力情況。
3．原結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面和連接進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。此方法在鋼結(jié)構(gòu)加固中是常用的方法，因其涉及面窄，施工較為簡(jiǎn)便，尤其是在一定的前提條件下，可在負(fù)荷狀態(tài)下加固，這對(duì)廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)影響較小。采用此方法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)注意加固時(shí)凈空的限制，要使桿件不與其它桿件或零件相碰；
(2)能適應(yīng)原有構(gòu)件的幾何尺寸或己發(fā)生的變形清況，以利于施工；
(3)應(yīng)盡量減少加固施工的工作量；
(4)盡可能使補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件的重心位置不變，減少偏心所產(chǎn)生的彎矩；
(5)當(dāng)采用焊接補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)采用合理的焊接順序，減小焊接變形和焊接應(yīng)力；
(6)補(bǔ)強(qiáng)后構(gòu)件應(yīng)便于維護(hù)和油漆。
結(jié)束語(yǔ)：鋼結(jié)構(gòu)在抗震方面的優(yōu)點(diǎn)使得它在建筑方面得到了廣泛的應(yīng)用，但是鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題鋼結(jié)構(gòu)的加固問題一直以來都是被廣為關(guān)注的熱點(diǎn)。所以，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要掌
握地域、場(chǎng)地特性，考慮結(jié)構(gòu)特征、用途和坍塌時(shí)的危害性，在最新資料的基礎(chǔ)上，重新認(rèn)識(shí)既定的一些數(shù)值、公式、方法的適用性。同時(shí)，抗震設(shè)計(jì)應(yīng)在執(zhí)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，盡量全面地考慮結(jié)構(gòu)各種地震受力工況，根據(jù)力學(xué)原理簡(jiǎn)化、評(píng)估其力學(xué)行為。
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關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；質(zhì)量控制；焊縫處理
中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)相比，它有其自身的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)工程由于其自重輕，跨度大、施工快速等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具備施工難度大、對(duì)技術(shù)水平要求高等特點(diǎn)。目前在國(guó)內(nèi)各類大跨度建筑工程中，得到越來越多的使用。結(jié)合實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)和常見質(zhì)量問題，我們主要談?wù)勪摻Y(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制的一些做法。
1 鋼結(jié)構(gòu)工程簡(jiǎn)介
1.1 鋼結(jié)構(gòu)工程
鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)工程一般包括鋼結(jié)構(gòu)焊接工程、鋼結(jié)構(gòu)緊固件連接工程、鋼零件及鋼部件加工工程、鋼結(jié)構(gòu)組裝工程、鋼構(gòu)件預(yù)拼裝工程、鋼結(jié)構(gòu)安裝工程、壓型金屬板工程和鋼結(jié)構(gòu)涂裝工程等。
1.2 鋼結(jié)構(gòu)工程優(yōu)點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)工程由于自身的特點(diǎn)和優(yōu)越性突出：抗震性、抗風(fēng)性、耐久性、保溫性、隔音性、健康性、舒適性、快捷、環(huán)保、節(jié)能；鋼結(jié)構(gòu)建筑重量輕、強(qiáng)度高、整體剛性好、變形能力強(qiáng)；全部采用高效節(jié)能墻體，保溫、隔熱、隔音效果好，可達(dá)到50%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
2 鋼結(jié)構(gòu)工程常見質(zhì)量問題
鋼結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)生質(zhì)量問題的分析；鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量難以保證的原因有很多，也很復(fù)雜，既有工藝不當(dāng)導(dǎo)致的問題，也有違反工藝操作造成的問題，還有由于施工人員的技術(shù)水平和責(zé)任心造成的問題，還有決策者失誤造成的質(zhì)量問題。
2.1 鋼結(jié)構(gòu)工程所用的原材料與設(shè)計(jì)或規(guī)范不符
有部分工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，出廠的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)格，規(guī)章制度不完善， 檢驗(yàn)方法滯后， 一些假貨、偽劣產(chǎn)品、小地方劣質(zhì)鋼產(chǎn)進(jìn)入建筑市場(chǎng)所致，鋼構(gòu)用鋼材不符設(shè)計(jì)要求，只保證抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和冷彎性能，而鋼構(gòu)耐沖擊韌性、可焊性都很差。
2.2 焊縫處理存在的質(zhì)量問題
不按有關(guān)操作規(guī)程施工，焊接電流不控制，焊接順序顛倒，涂裝間隔時(shí)間不控制，嚴(yán)重的將影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和安全；鋼構(gòu)參建單位常常對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫的檢測(cè)不夠重視，甚至漠視現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫的質(zhì)量，對(duì)構(gòu)件的正常承載與使用帶來不安定因素。
2.3 地質(zhì)勘探報(bào)告有誤或者設(shè)計(jì)計(jì)算處理不當(dāng)
由于未適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行地質(zhì)勘查，報(bào)告內(nèi)容不詳細(xì)、數(shù)據(jù)有誤，均會(huì)導(dǎo)致采用錯(cuò)誤的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，造成地基不均勻沉降，使上部結(jié)構(gòu)傾斜。設(shè)計(jì)質(zhì)量是質(zhì)量控制真正的起點(diǎn)，如果結(jié)構(gòu)處理不合理，內(nèi)力計(jì)算不正確，選用節(jié)點(diǎn)不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
3 鋼結(jié)構(gòu)工程過程質(zhì)量控制
鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制的原則：以用戶為中心，以保證鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和最終質(zhì)量能使用戶滿意。要始終把質(zhì)量第一放在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)的首位，預(yù)防為主，鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制貫穿與整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)階段，是動(dòng)態(tài)的、主動(dòng)的、可預(yù)防的控制。建立健全質(zhì)量管理責(zé)任制通過控制每個(gè)工程參與人的工作質(zhì)量，進(jìn)而控制鋼結(jié)構(gòu)工程的總質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量管理采用三全質(zhì)量管理，即全面質(zhì)量管理、全過程質(zhì)量管理和全員參與質(zhì)量管理。
3.1 施工前質(zhì)量控制
嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，其內(nèi)涵包括兩層意思，一是強(qiáng)調(diào)質(zhì)量目標(biāo)的計(jì)劃預(yù)控，二是按質(zhì)量計(jì)劃進(jìn)行質(zhì)量活動(dòng)前的準(zhǔn)備工作狀態(tài)控制。對(duì)于材料質(zhì)量的控制，是保證整個(gè)鋼構(gòu)件工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。在整個(gè)施工階段中推行動(dòng)態(tài)控制為主、事前預(yù)防為輔的管理辦法。事前控制就是為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量計(jì)劃目標(biāo)而進(jìn)行科學(xué)合理地安排預(yù)控計(jì)劃，在施工前，要嚴(yán)格審核施工圖紙，確保圖紙數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、表述清楚、設(shè)計(jì)合理。在材料進(jìn)場(chǎng)前，要進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)采取多種預(yù)控措施。主要控制措施有組織措施、技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)措施和合同措施等。
3.2 施工階段質(zhì)量控制
加強(qiáng)基礎(chǔ)工程質(zhì)量控制，焊接是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工過程中工作量最大、也最重要的環(huán)節(jié)，焊接的質(zhì)量直接影響著鋼構(gòu)件的質(zhì)量。焊接施工中利用安裝模版對(duì)預(yù)埋螺栓進(jìn)行定位，并且控制螺栓預(yù)埋的質(zhì)量。首先，根據(jù)施工圖紙及有關(guān)規(guī)范編制焊接工藝；其次，對(duì)焊條的合格證進(jìn)行檢查，按說明書要求使用，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤，不合格的焊縫不得擅自處理。
鋼構(gòu)件的除銹和涂料防護(hù)是保證結(jié)構(gòu)耐久性的重要手段，構(gòu)件表面的防銹方法和除銹等級(jí)應(yīng)與設(shè)計(jì)采用的防銹涂料相適應(yīng)，具體的適應(yīng)性規(guī)范已明確表明。涂裝施工的涂裝質(zhì)量也起著重要作用，即刷漆防腐質(zhì)量。
3.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)
3.3.1 安裝精度和變形的控制以及應(yīng)力集中的預(yù)防
建立空間測(cè)量控制體系，及時(shí)分析測(cè)量成果，預(yù)防和糾正施工偏差；嚴(yán)格工廠預(yù)拼裝，做好端接口的臨時(shí)固定措施，減少運(yùn)輸、裝卸等環(huán)節(jié)對(duì)構(gòu)件的影響；從整體到局部，應(yīng)保持按序施工和焊接，安裝由兩頭往中間安裝，焊接跟隨進(jìn)行，接口焊接對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行；選擇合適的焊接環(huán)境，確保焊接質(zhì)量，預(yù)防焊接應(yīng)力；選擇適合操作的焊接空間是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵問題；嚴(yán)格超聲檢查，執(zhí)行自檢、監(jiān)檢程序，保證檢查驗(yàn)收關(guān)。
3.3.2 焊接質(zhì)量保證措施
配置專職質(zhì)量檢查員，監(jiān)控材料、焊接、檢查、驗(yàn)收的質(zhì)量全過程；操作焊工持證上崗，具有多年重型鋼結(jié)構(gòu)焊接經(jīng)驗(yàn)；根據(jù)焊接工藝評(píng)定，編制焊接工藝規(guī)程、工藝卡，施焊前作好焊接技術(shù)交底；制定專項(xiàng)測(cè)量方案和預(yù)拼裝程序，保證安裝質(zhì)量；焊接過程認(rèn)真執(zhí)行“三檢制”并作好焊前、焊中、焊后的質(zhì)量檢查記錄。
結(jié)語(yǔ)
隨著鋼結(jié)構(gòu)體系在建筑行業(yè)的廣泛采用，我們決不能僅僅體現(xiàn)在提高效率和降低成本上，更多的應(yīng)體現(xiàn)在施工質(zhì)量的提高上。鋼結(jié)構(gòu)施工是建筑工程中的重要組成部分，因此，在施工過程中，要優(yōu)化施工技術(shù)，合理采用施工方法，優(yōu)化配置資源，加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的控制，促進(jìn)整個(gè)建筑工程質(zhì)量的提高，嚴(yán)格按照施工圖紙和相關(guān)的國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工建設(shè)，才能有效地保證鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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論文摘要：本文通過工程實(shí)例，針對(duì)工程難點(diǎn)，詳細(xì)地闡述了高層建筑鋼框架結(jié)構(gòu)的吊裝與安裝、焊接技術(shù)。
1 工程概況
某超高層辦公建筑由主樓和裙房組成。地上49層，地下3層，地面高度為183.75m，邊長(zhǎng)41.16m。外框?yàn)橄湫武撝蚣芰簽镠型鋼，結(jié)構(gòu)還采用了懸挑的巨大的對(duì)角斜支撐結(jié)構(gòu)體系，斜支撐采用寬翼緣H型鋼。結(jié)構(gòu)體系所受的水平力主要由鋼筋混凝土核心筒及斜撐承擔(dān)。核心筒各層樓板均為鋼筋混凝上現(xiàn)澆而成，核心筒與外框筒間梁為鋼梁，剪力釘將焊于鋼梁翼緣上，以形成組合樓板，樓層是由51mm深的壓型鋼板上澆筑74mm厚的混凝土而形成125mm厚的復(fù)合樓板。三層裙房承重體系為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓蓋為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，屋頂為鋼結(jié)構(gòu)支承的玻璃頂。
2 工程難度特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)的大截面鋼斜撐是主要受力構(gòu)件，承受上部分9層結(jié)構(gòu)的豎向力及整個(gè)建筑的水平力。斜撐跨越9個(gè)結(jié)構(gòu)層，每根斜撐長(zhǎng)約58.lm，其高空吊裝、定位、測(cè)量校正是本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝的最大難題。鋼杜壁厚130mm，130mm厚鋼板全熔透現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊接在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中比較罕見，現(xiàn)場(chǎng)施焊困難，焊接質(zhì)量控制難度較大。這是本工程鋼結(jié)構(gòu)施工的又一個(gè)難題。C4鋼柱位于建筑邊角部位，且此構(gòu)件重量最大，給塔吊的選型、布置，結(jié)構(gòu)層分段施工及鋼柱、鋼斜撐的分節(jié)吊裝造成困難。
3 鋼框架結(jié)構(gòu)吊裝施工
3.1 塔吊的計(jì)算與平面布置
本工程在塔樓的芯筒中央布設(shè)一臺(tái)M440D內(nèi)爬式塔吊，塔吊最大起重量32t，最大臂長(zhǎng)55m。主體結(jié)構(gòu)外側(cè)布置一臺(tái)500HC-S吊車，施工現(xiàn)場(chǎng)的臨建、構(gòu)件拼裝場(chǎng)地、堆場(chǎng)、輔助建筑、工具房和機(jī)房的布設(shè)均需根據(jù)這兩臺(tái)塔吊的起重量布設(shè)。
兩臺(tái)塔吊間距L=410+5000+1217=4×5880+5000+1217=29.737m。式中：10為柱軸線間距。
塔吊升出核心筒的最大高度H =H0-nH1=45.1-6×3.75=22.6m。H0為內(nèi)爬安裝凈高，n為標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)，H1為標(biāo)準(zhǔn)層高度。
3.2 鋼結(jié)構(gòu)的吊裝
地下室鋼結(jié)構(gòu)吊裝。地下室鋼結(jié)構(gòu)主要包括核心筒勁性鋼柱(4根)、外圍鋼柱(23根)及柱間鋼斜撐。由于受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，開設(shè)坡道至地下室的難度較大，而且如果汽車吊開至地下室進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，與土建施工相互影響較大，施工進(jìn)度難以提高。因此，考慮在地下室底板施工初期就安裝一臺(tái)500HC-S外爬塔吊，既可以完成地下、地上所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝，又可以進(jìn)行M440D內(nèi)爬塔吊的安裝，有利于加快總體施工進(jìn)度。
地上部分鋼結(jié)構(gòu)吊裝。鋼柱和鋼斜撐均采取分節(jié)吊裝時(shí)主要考慮的因素是：以滿足M440D塔吊的起重能力和構(gòu)件的運(yùn)輸能力為前提；盡可能地減少節(jié)點(diǎn)數(shù)；盡可能地保證鋼柱節(jié)點(diǎn)數(shù)。鋼柱的節(jié)點(diǎn)設(shè)置在樓層以上1.2m位置，以便于安裝施工。
鋼柱和鋼梁的吊裝吊裝的原則：先裝主梁后裝次梁，為加快施工進(jìn)度，對(duì)于較輕的鋼梁宜采取一機(jī)多吊的方法，對(duì)于多樓層單元，先吊裝頂層梁，后吊裝下層梁，這樣有利于框架的穩(wěn)定性。
型鋼斜撐的吊裝是該工程中型鋼斜撐的吊裝是難點(diǎn)，由于型鋼斜撐的長(zhǎng)度達(dá)38m，整根吊裝的難度較大，所以采取分節(jié)吊裝，為了保證型鋼斜撐的整體剛度和安裝的穩(wěn)定性，將型鋼斜撐與樓層梁在地面拼裝后整體吊裝，鋼梁起到臨時(shí)支撐作用。
每根懸挑鋼斜撐分為三節(jié)吊裝，每節(jié)分別與鋼梁在地面組裝后整體吊裝。鏈4、5用來調(diào)整鋼斜撐的傾斜度，由于鋼梁的剛度小，加上鋼梁與鋼斜撐只是臨時(shí)連接，不宜承受重載，所以采用 鏈1、2、3來加強(qiáng)該組裝件。在起吊前， 鏈1、2、 3一定要拉緊，以防止鋼梁在吊裝過程中變形。柱間型鋼斜撐與懸挑鋼斜撐相比尺寸重量較小，可以直接吊裝。
4 鋼板柱的連接施工技術(shù)
4.1 測(cè)量校正
根據(jù)地面控制點(diǎn)，在建筑物外圍作平面軸線、標(biāo)高控制網(wǎng)。將地面控制點(diǎn)投測(cè)到地下3層混凝土墊層，埋設(shè)地腳螺栓，每組地腳螺栓由標(biāo)準(zhǔn)樣板固定相對(duì)尺寸。在地下3層混凝土底板面投測(cè)軸線、標(biāo)高。
第一節(jié)鋼柱就位時(shí)底板中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)定位線，用墊鐵調(diào)整鋼柱標(biāo)高。用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在兩個(gè)正交方向校正鋼柱垂直度?？紤]上部樓層平面幾何形狀，在地下3層地面確定4個(gè)激光點(diǎn)，并在以上各層樓板相應(yīng)位置預(yù)留150mm ×150mm孔洞作平面軸線控制的激光投遞。高程用鋼尺垂直向上量距傳遞。
第二節(jié)鋼柱、梁安裝校正垂直度后，在投遞的激光控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀分片或整體觀測(cè)柱頂軸線偏差，偏差值決定鋼柱焊接順序與方向。整個(gè)吊裝結(jié)構(gòu)層柱梁全部焊接完成后作軸線偏差復(fù)測(cè)，檢驗(yàn)焊接時(shí)垂直度的影響。焊接后的柱頂軸線偏差又作為上節(jié)鋼柱垂直度校正的依據(jù)，依次循環(huán)直到最后節(jié)。
對(duì)于斜立柱部分的安裝校正，首先是將整個(gè)大樓設(shè)一平面獨(dú)立坐標(biāo)系，用全站儀觀測(cè)柱頂邊角坐標(biāo)，與設(shè)計(jì)理論坐標(biāo)比較，兩者的差數(shù)即為軸線偏差值。通過校正來調(diào)整偏差值的大小。
4.2 特厚鋼板柱連接
本工程采用焊接和高強(qiáng)度螺栓連接，外圍結(jié)構(gòu)由18根鋼柱、跨9個(gè)結(jié)構(gòu)層斜撐及鋼框架梁構(gòu)成，鋼柱均為厚板與超厚板，箱形截面，其中C2、C4柱鋼板厚達(dá)105-130mm，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，有抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)之分，本工程按抗震設(shè)計(jì)，須進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接的承載力驗(yàn)算，采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法進(jìn)行計(jì)算，翼緣和腹板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接。
4.3 特厚鋼板箱形柱施焊
該工程特厚板箱形柱的焊接，采用自根部深熔、縫中填充、面層焊縫全斷面CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接方式：由兩名工作習(xí)慣、運(yùn)焊技法、焊接速度基本相同的熟練技工做對(duì)稱施焊，首尾相合，全部作業(yè)要求除收弧段采用收弧電流作右向回焊外基本采用左向焊法。
根部施焊時(shí)，一名技工自柱偏移方向的反方向先行作根部深熔，根部的深熔采用一層幾道的方法，層厚約等于6.5mm，道寬約等于6mm；施焊首道時(shí)，至少將始焊點(diǎn)移往面向直線段右方向柱角一直邊的100mm處，禁止在角部始焊；收弧處，也必須繞過左方向柱角向前延長(zhǎng)至少100mm，禁止在角部熄弧。全部焊段盡可能保持連續(xù)施焊，避免多次熄弧起弧。穿越安裝連接板處時(shí)必須盡?？赡軐⒔宇^送過連接板中心至少30mm。作業(yè)要點(diǎn)如下：
同一層道焊縫出現(xiàn)一次或數(shù)次停頓需續(xù)焊時(shí)，始焊接頭須在原熄弧處后至少15mm處燃弧，禁止在原熄弧處直接燃弧。
熄弧時(shí)，應(yīng)待保護(hù)氣體完全停止供給，焊縫完全冷凝后方能移走焊槍。禁止電弧剛停止燃燒即移走焊槍，使紅熱熔池暴露在大氣中失去CO2氣體保護(hù)。
第一層第一道，焊絲均勻保持20-25°的向下傾角，運(yùn)焊采用劃斜圓圈手法，斜圓指向襯板時(shí)稍加停頓，注意充分熔合直邊母材和襯板的夾角部分。
第一層第二道是根部焊接相當(dāng)重要的焊接部位。施焊時(shí)，焊絲與坡口直邊側(cè)僅能保持平行。電弧直接作用在首層首道的上部1/3處襯板未熔化部分和坡邊角部，運(yùn)焊仍采用劃斜圓圈手法。
幾層與除面層的各層首道。隨坡口深度的減少，焊絲與直邊的夾角逐漸從約等于20-25°改變成約等于40°，運(yùn)焊手法仍采用劃斜圓圈的方法
二層與除面層的各層堆壘道、焊絲與焊肉層面相對(duì)方向保持約90°± 5°，與運(yùn)焊方向保持約等于65°夾角。運(yùn)焊時(shí)，電弧熔焊至少要將上道焊縫的凸點(diǎn)處熔融，使冷凝后的焊道下沿均勻迭壓在上道焊縫的凸點(diǎn)部，電弧在熔池后斜上部作向后推動(dòng)動(dòng)作。
二層與以后各填充層的最末一道，隨坡口深度的減少焊絲與前層焊縫的夾角逐漸從約等于90°-100°加大向下傾角，但焊絲與運(yùn)焊方向須始終保持約90°。電弧始終保持劃斜長(zhǎng)圓的方法使熔池形成長(zhǎng)圓形。電弧始終兼顧上方坡邊的熔化和下方前道焊縫的拱部熔融，并保持均勻向前巨不脫環(huán)鏈。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；細(xì)部構(gòu)造
穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容之一，現(xiàn)實(shí)生活中因鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的工程事故案例也較多，如美國(guó)哈特福特城的體育館平面92m×110m的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，突然于1978年墜落地面，原因是由于壓桿屈曲失穩(wěn)； 1988年我國(guó)也曾發(fā)生13?2m×18?0m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(jī)場(chǎng)38m鋼結(jié)構(gòu)橋跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重傷、26人輕傷，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。從上述案例可以看出，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的原因通常是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷所致，要從根本上杜絕此類事故的發(fā)生，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。
一、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的概念
1.強(qiáng)度與穩(wěn)定的區(qū)別強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)或者單個(gè)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(qiáng)度，因此它是一個(gè)應(yīng)力問題。極限強(qiáng)度的取值因材料的特性不同而異，對(duì)鋼材是取它的屈服點(diǎn)。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(zhǎng)而需設(shè)法避免進(jìn)入的狀態(tài)，因此它是一個(gè)變形問題。例如軸壓柱，當(dāng)失穩(wěn)時(shí)柱的側(cè)向撓度使柱中增加很大的附加彎矩，從而柱子的破壞荷載可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它的軸壓強(qiáng)度，此時(shí)，失穩(wěn)是柱子破壞的主要原因。
2.鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的分類1）有平衡分岔的穩(wěn)定問題（分支點(diǎn)失穩(wěn)）。完善直桿軸心受壓時(shí)的屈曲和平板中面受壓時(shí)的屈曲均屬于這一類。2）無平衡分岔的穩(wěn)定問題（極值點(diǎn)失穩(wěn)）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件，在塑性發(fā)展到一定程度時(shí)喪失穩(wěn)定的能力，屬于這一類。3）跳躍失穩(wěn)是一種不同于以上兩種類型的穩(wěn)定問題，它是在喪失穩(wěn)定平衡之后跳躍到另一個(gè)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
二、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的原則
1.鋼結(jié)構(gòu)布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求目前鋼結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計(jì)的，如桁架和框架。保證這些平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，如增加必要的支撐構(gòu)件等。要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計(jì)算需與結(jié)構(gòu)布置相一致。
2.結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖需與實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖一致當(dāng)設(shè)計(jì)單層或多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，通常不做框架穩(wěn)定分析而只做框架柱的穩(wěn)定計(jì)算。采用這種方法計(jì)算框架柱穩(wěn)定時(shí)用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，使柱穩(wěn)定計(jì)算等效于框架穩(wěn)定計(jì)算?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）對(duì)單層或多層框架給出的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)采用了5條基本假定，其中包括：“框架中的所有柱子是同時(shí)喪失穩(wěn)定的，即各柱同時(shí)達(dá)到其臨界荷載”，按照這條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)、桿件穩(wěn)定計(jì)算的常用方法，是依據(jù)一定的簡(jiǎn)化假設(shè)或者典型情況得出的，設(shè)計(jì)者需確認(rèn)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)符合這些假設(shè)時(shí)才能正確應(yīng)用。
3.鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)與構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)一致保證鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)與構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算相符合，是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要高度注意的問題。對(duì)要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度，對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量減少桿件偏心。但是，當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時(shí)，構(gòu)造上時(shí)常有不同于強(qiáng)度的要求或特殊考慮。例如，簡(jiǎn)支梁就抗彎強(qiáng)度來說，對(duì)不動(dòng)鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時(shí)允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而在解決梁整體穩(wěn)定時(shí)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(shí)允許梁在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)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。
三、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法
鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的分析都是針對(duì)在外荷載作用下結(jié)構(gòu)存在變形的條件下進(jìn)行的，此變形應(yīng)該與所研究的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)的變形相對(duì)應(yīng)。結(jié)構(gòu)變形與荷載之間呈非線性關(guān)系，穩(wěn)定計(jì)算屬于非線性幾何問題，采用的是二階分析方法。穩(wěn)定計(jì)算所確定的不論是屈曲荷載還是極限荷載，都可視為所計(jì)算的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。
1.靜力法靜力法即靜力平衡法，是根據(jù)已發(fā)生了微小變形后結(jié)構(gòu)的受力條件建立平衡微分方程，然后解出臨界荷載。在建立平衡微分方程時(shí)遵循如下基本假定：1）構(gòu)件是等截面直桿。2）壓力始終沿構(gòu)件原來軸線作用。3）材料符合胡克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系。4）構(gòu)件符合平截面假定，即構(gòu)件變形前的平截面在變形后仍為平截面。5）構(gòu)件的彎曲變形是微小的，曲率可以近似地用撓度函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)表示。根據(jù)以上假定條件可建立平衡微分方程，代入相應(yīng)的邊界條件，即可解得兩端鉸支的軸壓構(gòu)件的臨界荷載。
2.能量法能量法是求解穩(wěn)定承載力的一種近似方法，通過能量守恒原理和勢(shì)能駐值原理求解臨界荷載。1）能量守恒原理求解臨界荷載。保守體系處在平衡狀態(tài)時(shí)，貯存在結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)變能等于外力所做的功，即能量守恒原理。其臨界狀態(tài)的能量關(guān)系為：ΔU =ΔW式中 ΔU―――指應(yīng)變能的增量； ΔW―――指外力功的增量。由能量守恒原理可建立平衡微分方程。2）勢(shì)能駐值原理求解臨界荷載。勢(shì)能駐值原理指：受外力作用的結(jié)構(gòu)，當(dāng)位移有微小變化而總勢(shì)能不變，即總勢(shì)能有駐值時(shí)，結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)。表達(dá)式為：dΠ=dU-dW =0式中 dU―――指虛位移引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)變能的變化，它總是正值； dW―――指外力在虛位移上作的功。
3.動(dòng)力法處于平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)體系，如果施加微小干擾使其發(fā)生振動(dòng)，這時(shí)結(jié)構(gòu)的變形和振動(dòng)加速度都和已經(jīng)作用在結(jié)構(gòu)上的荷載有關(guān)。當(dāng)荷載小于穩(wěn)定的極限荷載值時(shí)，加速度和變形的方向相反，因此干擾撤去后，運(yùn)動(dòng)趨于靜止，結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的；當(dāng)荷載大于穩(wěn)定的極限荷載值時(shí)，加速度和變形的方向相同，即使撤去干擾，運(yùn)動(dòng)仍是發(fā)散的，因此結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的。臨界狀態(tài)的荷載即為結(jié)構(gòu)的屈曲荷載，可由結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率為零的條件解得。
作者簡(jiǎn)介：
孫德發(fā)（1969-），男，嘉興學(xué)院教務(wù)處副處長(zhǎng)，嘉興學(xué)院結(jié)構(gòu)工程研究所所長(zhǎng)，副教授，博士，主要從事土木工程教學(xué)、研究和管理研究，（E-mail）sdf@mail.zjxu.省略。
摘要：
針對(duì)行業(yè)的發(fā)展和當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑市場(chǎng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)人才的需求，分析了一般本科院校鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題，對(duì)課程、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和第二課堂的內(nèi)容進(jìn)行了全面分析與研究，構(gòu)建并實(shí)施與理論教學(xué)密切配合的實(shí)踐教學(xué)，將實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和工程素質(zhì)的培養(yǎng)寓于教育教學(xué)全過程，形成了第一課堂和第二課堂的互動(dòng)效應(yīng)。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；第一課堂；第二課堂；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：TU391-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：
1005-2909(2012)01-0066-03
近年來由于國(guó)家技術(shù)政策的扶持，建筑技術(shù)不斷進(jìn)步，建筑用鋼量日益增長(zhǎng)，鋼結(jié)構(gòu)在土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，使鋼結(jié)構(gòu)課程在土木工程專業(yè)中的重要性不斷增強(qiáng)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)及人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。
一、鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)現(xiàn)狀和人才需求
2005年中國(guó)的鋼材產(chǎn)量達(dá)到37 117萬t（現(xiàn)已達(dá)6億t以上），已躍居世界首位。鋼結(jié)構(gòu)具有工業(yè)化程度高、施工周期短、造型優(yōu)美、可回收循環(huán)利用、綜合性能優(yōu)越等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，其在建筑行業(yè)中的作用日趨重要。隨著鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的不斷優(yōu)化，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用政策在建國(guó)60年來發(fā)生了很大變化，20世紀(jì)50年代“節(jié)約用鋼”，80年代“合理用鋼”，90年代“提倡用鋼”，2000年中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)會(huì)議發(fā)出了《關(guān)于推行鋼結(jié)構(gòu)住宅的倡議書》。政府的支持使鋼結(jié)構(gòu)得到了快速發(fā)展，推廣應(yīng)用面進(jìn)一步擴(kuò)大，上海、浙江、江蘇地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)加工量約占全國(guó)鋼結(jié)構(gòu)加工量的1/3以上[1]。
隨著鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了與行業(yè)發(fā)展不適應(yīng)的人才短缺問題，企業(yè)亟需大批鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的專門人才。目前國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)作為一個(gè)專業(yè)研究方向僅在研究生層次有所涉及，本科層次人才培養(yǎng)近兩年來剛剛在浙江樹人大學(xué)[2]和內(nèi)蒙古科技大學(xué)等少數(shù)幾所高校中起步，絕大多數(shù)本科院校還沒有從以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用為主的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域轉(zhuǎn)到鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
二、鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大多數(shù)一般本科院校鋼結(jié)構(gòu)只是土建類專業(yè)的一門課程，學(xué)生在4年學(xué)習(xí)中，接觸到的有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)課程少則50~60學(xué)時(shí)，最多不超過100學(xué)時(shí)。這些課程主要講授鋼結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原理，實(shí)踐性環(huán)節(jié)僅僅是一周的課程設(shè)計(jì)，
中間沒有安排任何實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有機(jī)會(huì)接觸到實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)建筑物，也不知道如何進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作。學(xué)生如果沒有很好的空間想像能力則很難把圖紙所表達(dá)的意義和實(shí)際的建筑產(chǎn)品對(duì)應(yīng)起來，因而也不能把自己的設(shè)計(jì)思想在設(shè)計(jì)圖紙上表達(dá)清楚。
雖然各個(gè)學(xué)校都安排了學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，但根據(jù)各校生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基本情況來看，在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)生還是以混凝土結(jié)構(gòu)的工程為主，幾乎就沒有接觸到鋼結(jié)構(gòu)工程。
從學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題來看，絕大部分學(xué)生都選擇了混凝土結(jié)構(gòu)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，僅有少數(shù)學(xué)生選擇了鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這就讓有志于從事鋼結(jié)構(gòu)建筑的學(xué)生失去了上崗之前最后的鍛煉機(jī)會(huì)。學(xué)生得不到良好的系統(tǒng)性和整體性訓(xùn)練，工程整體觀模糊，不符合鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)一體化綜合發(fā)展的市場(chǎng)需要。因此，土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后即使在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域從業(yè)，也遠(yuǎn)不能勝任崗位工作。
一方面是鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)重缺乏，企業(yè)求賢若渴，另一方面是相對(duì)不景氣的就業(yè)市場(chǎng)，高校應(yīng)該看到和抓住這個(gè)良好的契機(jī)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行改革，培養(yǎng)出具有良好鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)素質(zhì)、為企業(yè)所歡迎的合格人才。
三、教學(xué)改革探索與實(shí)踐
首先，充分運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，建設(shè)以紙質(zhì)教材為核心，以電子教案、多媒體輔助課件、網(wǎng)絡(luò)課程等BB電子教育平臺(tái)為支持的立體化教學(xué)資源庫(kù)。課堂上集中突出基本概念、基本理論和主要技術(shù)要點(diǎn)的講解和討論，在有限的課內(nèi)學(xué)時(shí)中加大知識(shí)傳授容量，用啟發(fā)學(xué)生思考的模式代替被動(dòng)接受教學(xué)內(nèi)容的模式。課堂外，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、交流討論，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式拓展。
其次，積極探索課程和設(shè)計(jì)內(nèi)容的改革與融合，以便形成課程、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的緊密銜接，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和整體工程意識(shí)。具體措施體現(xiàn)為以下三點(diǎn)。
第一，將鋼結(jié)構(gòu)課程與鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)相結(jié)合。
鋼結(jié)構(gòu)課程的目標(biāo)是在學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)鋼材的力學(xué)特性、鋼構(gòu)件、連接和鋼結(jié)構(gòu)體系的分析計(jì)算與設(shè)計(jì)的基本概念、基本原理和基本方法。課程設(shè)計(jì)是將課程基本理念轉(zhuǎn)化為課程實(shí)踐活動(dòng)的“橋梁”。在課程教學(xué)期間，將課程設(shè)計(jì)計(jì)算部分作為課程大作業(yè)提前布置[3]，有利于課程設(shè)計(jì)任務(wù)的分解，有利于學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”，學(xué)生可以帶著問題去思考、學(xué)習(xí)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)思想，注重課程學(xué)習(xí)與課程設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。
第二，將鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)與鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合。
鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)，可加深學(xué)生對(duì)基本構(gòu)件構(gòu)造及連接的理解，使學(xué)生能夠熟練掌握鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算原理和方法，熟悉鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，了解鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。在原有傳統(tǒng)屋架設(shè)計(jì)與現(xiàn)代輕型門式剛架廠房設(shè)計(jì)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步拓展課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，實(shí)施雙向選擇，學(xué)生可以自主選題，也可以分工合作共同完成一個(gè)較大的設(shè)計(jì)題目。學(xué)院亦積極為學(xué)生搭建最全面的靈活的學(xué)習(xí)平臺(tái)，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。
但由于時(shí)間的限制，課程設(shè)計(jì)的廣度和深度還比較欠缺，系統(tǒng)訓(xùn)練還不夠，因此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)盡可能安排一些有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)研究和設(shè)計(jì)選題供學(xué)生選擇，進(jìn)一步拓展，打破設(shè)計(jì)題目單一的狀況，使部分學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)階段的學(xué)習(xí)獲得更全面、更扎實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)和應(yīng)用技能。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段共安排16周時(shí)間，其中安排1周時(shí)間，結(jié)合指導(dǎo)教師的專業(yè)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，促使其檢索科學(xué)論文或進(jìn)行調(diào)研。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間帶著問題思考，最終以文獻(xiàn)綜述或開題報(bào)告的形式提交。畢業(yè)實(shí)習(xí)安排1周時(shí)間，由指導(dǎo)教師帶隊(duì)，在鋼結(jié)構(gòu)工地、鋼構(gòu)件加工廠實(shí)習(xí)，亦可聘請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)和施工單位的專家來校開展專題講座。其余14周，指導(dǎo)教師按計(jì)劃布置工作，每周都要輔導(dǎo)學(xué)生，密切關(guān)注
設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)和整個(gè)進(jìn)度，既不包辦代替，也不放任自流。教師還要注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮其主動(dòng)性、創(chuàng)造性。
第三，課程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的“三結(jié)合”，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，遵循工程類課程的學(xué)習(xí)規(guī)律，首先建立學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，將課程教學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容、綜合方案、計(jì)算、制作、試驗(yàn)等有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和整體工程意識(shí)，形成第一課堂（課程、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)）和第二課堂（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目）的互動(dòng)效應(yīng)，如圖1所示。
四、結(jié)語(yǔ)
在培養(yǎng)方案中教學(xué)總學(xué)時(shí)未增加的前提下，鋼結(jié)構(gòu)課程改革的教學(xué)效果已初見成效。
以BB電子教育平臺(tái)支持的立體化教學(xué)資源庫(kù)包括通知、申報(bào)與檢查、課程簡(jiǎn)介、課程規(guī)劃、師資隊(duì)伍、課程教學(xué)錄像、教學(xué)大綱、授課教案、課程課件、參考資料、作業(yè)及習(xí)題集、教研活動(dòng)、課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)競(jìng)賽與SRT、小組交流、討論板、外部鏈接、同行評(píng)價(jià)和測(cè)試區(qū)。注冊(cè)用戶503個(gè)、參與用戶457個(gè)，討論板發(fā)帖1 368個(gè)、測(cè)試區(qū)在線測(cè)試題9套。通過多媒體教學(xué)（BB系統(tǒng)），引入工程實(shí)例、部分動(dòng)畫和模型，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)和理性思考，效果比較理想，再結(jié)合富有成效的傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)效果顯著。學(xué)院鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)課程榮獲第七屆浙江省高校教師教學(xué)軟件評(píng)比三等獎(jiǎng)，鋼結(jié)構(gòu)課程被評(píng)為浙江省高等學(xué)校精品課程。
在課程教學(xué)期間，將課程設(shè)計(jì)計(jì)算部分作為課程大作業(yè)提前布置，使學(xué)生明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)思想，注重課程學(xué)習(xí)與課程設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，基本解決了課程設(shè)計(jì)教學(xué)量大與學(xué)生精力投人不足之間的矛盾，有利于師生的交流與溝通，課程設(shè)計(jì)質(zhì)量明顯提高。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合就業(yè)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步拓展，使部分學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)階段的學(xué)習(xí)獲得更全面、更扎實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)和應(yīng)用技能，培養(yǎng)工程能力。從用人單位反饋的信息來看，做過鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生，普遍得到好評(píng)，已成為技術(shù)骨干。
課程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的“三結(jié)合”已建立，嘉興學(xué)院“江南鋼構(gòu)杯”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽已成功舉辦了六屆，大賽展示了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作精神。從2005年開始，作為教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，每年組織學(xué)生參加“浙江省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”均獲獎(jiǎng)項(xiàng)。此外，近年來土木工程專業(yè)學(xué)生已完成鋼結(jié)構(gòu)校內(nèi)SRT項(xiàng)目10項(xiàng)、浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目2項(xiàng)，在研浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目3項(xiàng)。
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Research and practices of teaching reform of steel structure course
SUN De-fa, LIU Jun-ying, NIU Zhi-rong, LI Gang
(Institute of Structural Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang province, P. R. China)
Abstract：
論文關(guān)鍵詞：型偏心支撐鋼框架,軸心壓力,有限元,抗震性能
引言
偏心支撐鋼框架是在中心支撐鋼框架的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種新型抗側(cè)力體系，該體系結(jié)合了中心支撐鋼框架強(qiáng)度、剛度高和抗彎框架延性、耗能性能好的優(yōu)點(diǎn)，是適用于高烈度地震區(qū)的一種有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)偏心支撐鋼框架的研究主要集中在耗能梁段上，很少有人考慮由于層數(shù)不同而引起的柱的軸心壓力不同從而引起抗震性能的影響。因此，研究柱的軸心壓力不同導(dǎo)致其抗震性能的差異是很有現(xiàn)實(shí)意義的，并且能為理論設(shè)計(jì)提供有益的參考數(shù)據(jù)。
2.試件描述
2.1基本試件
為了更真實(shí)地模擬地震作用下框架的實(shí)際受力行為，
試件取底層一跨兩層的一榀框架作為有限元分析的基本
試件，進(jìn)行有限元分析的試件的外形及幾何尺寸如圖1
所示。梁、柱和支撐及耗能梁段的截面尺寸分別為：
350×200×10×16、450×300×12×20和300×200×10
×10，耗能梁段的長(zhǎng)度為400mm，耗能梁段加勁肋的厚度
為10mm，支撐與梁柱交點(diǎn)處的細(xì)部構(gòu)造參考《多、高層
民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖》進(jìn)行設(shè)計(jì)。梁柱連接、
支撐兩端與框架的連接，均采取剛性連接的形式，焊縫采
用E43型焊條，其余鋼材均為Q235鋼。
2.2參數(shù)試件
參數(shù)試件的設(shè)計(jì)是將基本試件的柱軸心壓力進(jìn)行改變，
以考察其對(duì)K型偏心支撐鋼框架受力性能的影響。這組參
數(shù)試件與基本試件比較，主要是改變柱的軸向壓力，參數(shù)
試件的尺寸與基本試件完全相同。
參數(shù)試件與基本試件軸心壓力不同的部分見表1：
表1基本試件與參數(shù)試件一覽表
試 件
試件1
試件2
基本試件
試件3
試件4
軸壓力(N/mm )
47
94
141
188
軸壓比
0.2
0.4
【關(guān)鍵詞】 蜂窩梁;規(guī)范;設(shè)計(jì)
一、引言
蜂窩梁是由工字鋼(H型鋼)經(jīng)切割、焊接而成的空腹梁。蜂窩梁的截面高度h與原梁截面高度H之比稱為擴(kuò)張比,一般在1.3～1.6之間,常用的擴(kuò)張比為1.5。由于擴(kuò)張后增大了截面慣性矩和截面模量,提高了梁的抗彎強(qiáng)度和剛度,使梁可以應(yīng)用于更大的跨度,承受更大的荷載。蜂窩梁腹板的孔洞既美觀又便于布設(shè)設(shè)備管線,這對(duì)高層建筑甚為有利,可以避免管道從梁下穿過所帶來層高的增加。與實(shí)腹梁相比,蜂窩梁自重輕、承載能力高;與組合桁架相比,其建筑構(gòu)造簡(jiǎn)單,防腐性能好。據(jù)國(guó)外資料介紹,以蜂窩梁代替實(shí)腹梁能節(jié)省鋼材25%～50%,節(jié)省油漆和運(yùn)輸安裝費(fèi)用15%～34.6%。因?yàn)榉涓C梁有著許多其他受彎構(gòu)件所不具備的優(yōu)點(diǎn),自20世紀(jì)初首次被用于工程以來,隨著軋制寬翼緣鋼材的出現(xiàn),蜂窩梁已日漸廣泛地被應(yīng)用于橋梁、廠房、辦公樓、輪船及吊車橋架等工程中。
二、各國(guó)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定
英國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范BS5950 Part 1中列人了蜂窩梁的計(jì)算公式,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中也列入了通用的蜂窩梁、柱、格柵等的規(guī)格和性能。前蘇聯(lián)也在1982年鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中列入了有關(guān)蜂窩梁計(jì)算等內(nèi)容,是以Allftlish等人提出的費(fèi)氏空腹桁架法為理論基礎(chǔ)推導(dǎo)出來的。日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)編的《新版H型鋼系列》中提供了一套蜂窩梁簡(jiǎn)化計(jì)算公式,它是目前廣泛采用的公式。英國(guó)規(guī)范BS5950規(guī)定:截面的抗彎承載力應(yīng)根據(jù)凈截面性能計(jì)算,并應(yīng)適當(dāng)考慮孔洞處剪力對(duì)空腹的影響。如果梁上有集中荷載,也應(yīng)考慮集中荷載的局部影響。雖然沒有給出具體的計(jì)算公式,但其理論基礎(chǔ)還是費(fèi)氏空腹桁架法。美國(guó)《Computer and Structures》雜志在近似計(jì)算和差分法的基礎(chǔ)上提出了用有限元理論編制的適用于IBM1620型小容量計(jì)算機(jī)的專用程序。一些國(guó)家規(guī)范(加拿大規(guī)范CAN/CSA-S16.1-94)中雖沒有蜂窩梁的明確提法,但其對(duì)在梁腹板上開大孔的情況也做了相關(guān)的規(guī)定。
目前在我國(guó),雖然近年來在若干著作和研究論文中介紹了蜂窩梁的設(shè)計(jì)和計(jì)算,但尚未在相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中列入蜂窩梁的設(shè)計(jì)條文。由于沒有可以遵循的工程設(shè)計(jì)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn),在很大程度上制約了蜂窩梁在我國(guó)的推廣使用?？梢?許多國(guó)家規(guī)范關(guān)于蜂窩梁的正應(yīng)力計(jì)算方法均以費(fèi)氏空腹桁架法為基礎(chǔ),盡管經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證由此算得的應(yīng)力分布與實(shí)際情況有別,但所得的最大正應(yīng)力與梁的實(shí)際情況相符。又因其應(yīng)力分析明確,計(jì)算方便,此法已被許多國(guó)家用以計(jì)算蜂窩梁的強(qiáng)度。
由于日本推薦的簡(jiǎn)化公式可以滿足精度要求,并且比其他方法簡(jiǎn)單許多,因而我國(guó)學(xué)者推薦使用日本的正應(yīng)力簡(jiǎn)化公式:
梁橋趾處T型截面:
?滓=■+■≤f
關(guān)于蜂窩梁抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)算,各國(guó)的方法都一樣,一般包括以下兩方面:
(1)蜂窩梁孔腹板凈截面處的驗(yàn)算。
在空腹處的T形截面剪力按下式進(jìn)行驗(yàn)算:?子=■≤fv
(2)蜂窩梁孔之間的腹板對(duì)接焊縫的驗(yàn)算。
鄰近支座第1,2孔洞間墩腰處焊縫:?子=■≤fvw
剛度計(jì)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算(整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性)不在此文中討論。
三、設(shè)計(jì)實(shí)例
鋼梁跨度20 m,次梁間距2 m,樓面鋪設(shè)組合樓板,壓型鋼板型號(hào)YX75-200-600厚度1.0mm,混凝土厚度為80mm。樓面恒荷載3.5 kN/ ,活荷載為2.0 kN ,合計(jì):q=1.35×3.5+1.4×2.0=7.525 kN/,=3.5+2.0=5.5 kN/。
線荷載:q=2.000×7.525=15.05 kN/m,=2.000×5.5=11 kN/m。
(1)當(dāng)量實(shí)腹梁截面估算
次梁允許撓度:v=20000×■=80mm,其撓度增大系數(shù)取為?濁=1.2,則所需要的當(dāng)量實(shí)腹梁截面慣性矩為:
I0=?濁■=1.2×■=1.64×109mm4=167000cm4。
按撓度計(jì)算的最小梁高為:
h1=?濁0.6fl(■)×10-6=1.2×0.6×215×20000×10-6=774mm。
選取當(dāng)量實(shí)腹梁截面為H800×350×16×18,Ix=252123cm4。
(2)蜂窩梁切割前型鋼截面的確定
蜂窩梁擴(kuò)大比k1=1.5,其切割前的高度h=h1/l=800/1.5=533mm,相應(yīng)的H型鋼規(guī)格為H533×350×16×18,蜂窩梁的高跨比k2=h1/l=■,與撓度增大系數(shù)?濁=1.2一致,初選截面成立。
(3)蜂窩梁孔型尺寸
蜂窩梁采用六角形,擴(kuò)大比k1=1.5,相應(yīng)尺寸如下:
d1(1-■)h=(1-■)×533=133.25mm,
d2(k1-1)h=(1.5-1)×533=266.5mm,
蜂窩梁?jiǎn)卧叽鐬閘1×266.5+4×133.4=800mm。
(4)校核截面板件寬(高)厚比條件
上下翼緣外伸寬度:b/t=133.25/18=7.4
橋部T型截面腹板:d1/tw=(133.25-18)/16=7.2
墩部工字型截面腹板:h0/tw=(800-218)/16=47.75
(5)蜂窩梁截面特性
1.梁橋趾處T型截面:
AT=35×18+11.55×1.6=81.48cm2,
XT=■10.9cm,
IT=805.5cm2,
WTmin=■=73.9cm2,
WTmin=■=328.8cm3,Ib=126.334cm4
AW=2×(11.55×1.6)=36.96cm2,hz=2×(26.65+1.09)=55.48cm。
2.墩處實(shí)腹截面(當(dāng)量實(shí)腹梁截面):
A1=248.24cm2,I1=252123cm4,W1=6303.1cm3,Iy1=12888.5cm4
Wy1=■=736cm3
iy=7.2cm。
(6)蜂窩梁內(nèi)力
1.橋趾截面處 T 型截面腹板應(yīng)力計(jì)算截面位置確定x=■-■=877.5cm,此處內(nèi)力為:
Mx=■qlx-■qx2=■×15.05×20×8.755-■×15.05×8.7552=741.2kN?m,
Vx=■ql-qx=■×15.05×20-15.05×8.755=18.4kN。
2.跨中彎矩計(jì)算
Mmax=■ql2=752.5kN?m,
支座處剪力:Vmax=■ql=206.5kN
梁墩處實(shí)腹截面:?滓=■131N/mm2
梁橋趾處 T 型截面:
?滓=■+■=163.96+16.6=180.7N/mm2
3.支座截面抗剪強(qiáng)度。
上部截面對(duì)中和軸的面積矩:S=3630692mm3,
?子=■=■=18.6N/mm2
鋪設(shè)組合樓板時(shí),應(yīng)考慮鋼梁的穩(wěn)定問題。
參考文獻(xiàn)
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[2]王洪范,王立新.蜂窩梁的應(yīng)用和計(jì)算方法[J].工業(yè)建筑.1994(6):33～35
