本篇文章給大家談?wù)?a title="鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)" href="/about/tags-151.html" target="_blank" class="keywordlink">鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)讀后感，以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)pdf對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。通常，鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件宜采用q235b 及以上等級(jí)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和q345b 及以上等級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。在鋼結(jié)構(gòu)中，焊接連接已成為鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質(zhì)量等級(jí)。拉條和撐桿不大，但作用不小，設(shè)計(jì)人員必須十分重視。

本篇文章給大家談?wù)勪摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)讀后感，以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)pdf對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄一覽：

• 1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
• 2、鋼結(jié)構(gòu)怎么學(xué)
• 3、鋼構(gòu)人必讀——鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)總結(jié)，一般人還不知道

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，鋼結(jié)構(gòu)房屋越來(lái)越多，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑中。下面是我整理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的范文，歡迎閱讀!

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)篇一

1.設(shè)計(jì)時(shí)鋼材、焊縫質(zhì)量等級(jí)的正確選用

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中，應(yīng)當(dāng)注明所用鋼材的質(zhì)量等級(jí)(包括相適應(yīng)的焊接材料型號(hào))，并對(duì)焊縫質(zhì)量提出質(zhì)量等級(jí)要求。鋼結(jié)構(gòu)房屋所使用的鋼材應(yīng)當(dāng)具有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎試驗(yàn)和硫、磷含量的合格保證;對(duì)于焊接鋼結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)具有含碳量的合格保證。在地震區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，除了具有上述合格保證外，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb5001l-2001)還要求它們具有沖擊韌性的合格保證。為保證結(jié)構(gòu)有必要的安全儲(chǔ)備和足夠的塑性變形能力，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb5001l-2001)還對(duì)鋼材的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值、伸長(zhǎng)率的限值和良好的可焊性等物理力學(xué)指標(biāo)做出了明確的規(guī)定，并要求寫(xiě)入設(shè)計(jì)文件中。通常，鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件宜采用q235b 及以上等級(jí)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和q345b 及以上等級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。不建議使用質(zhì)量等級(jí)為a 級(jí)的鋼材，原因是這種類(lèi)型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能，q235a級(jí)鋼材還不保證焊接要求的含碳量限值。在鋼結(jié)構(gòu)中，焊接連接已成為鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質(zhì)量等級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，板材的對(duì)接焊縫，承受動(dòng)力荷載構(gòu)件(如吊車(chē)梁)的較重要的焊縫，需作疲勞驗(yàn)算的焊縫，以及須與鋼材等強(qiáng)的受拉、受彎對(duì)接焊縫(如框架梁、柱及其連接節(jié)點(diǎn)的對(duì)接焊縫，工字形截面與其端板的對(duì)接焊縫)，其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對(duì)接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級(jí)不得低于二級(jí)。其他部位的焊縫，一般均可采用角焊縫。角焊縫由于應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，內(nèi)部探傷亦很困難.其焊縫質(zhì)量等級(jí)一般只能是三級(jí)，其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級(jí)的要求。

2.門(mén)式鋼架房屋的溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)按規(guī)范設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定支撐體系

(1)應(yīng)將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間內(nèi)，形成獨(dú)立的空間支撐體系，既利于抗震，又給施工安裝帶來(lái)方便。

(2)將屋面橫向水平支撐設(shè)在端部第二個(gè)開(kāi)間的同時(shí)，應(yīng)在端跨相應(yīng)位置設(shè)置剛性縱向系桿，使山墻的風(fēng)荷載等水平力能可靠傳遞。

(3)屋面支撐的布置應(yīng)與山墻抗風(fēng)柱的位置相協(xié)調(diào)，使抗風(fēng)柱的柱頂反力能直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點(diǎn)上，使山墻處屋面系統(tǒng)受力簡(jiǎn)單化，從而保證結(jié)構(gòu)的安全。

(4)屋面橫向水平支撐的直腹桿(包括屋脊處和柱頂處)應(yīng)按剛性系桿考慮。采用檁條兼做時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條的剛度和承載力進(jìn)行驗(yàn)算。否則，檁條很難起到剛性系桿作用，因?yàn)槌Ｓ玫膠 形或c 形冷彎薄擘型鋼檁條側(cè)向剛度很差，直接影響到房屋的縱向受力和傳力性能。當(dāng)檁條無(wú)法起到剛性直腹桿的作用時(shí)，通常應(yīng)在屋脊處、柱頂處以及屋面設(shè)置橫向水平支撐直腹桿，在剛架斜梁間設(shè)置鋼管、h 型鋼或其它截面形式的剛性桿件，以保證房屋縱向結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。在剛架轉(zhuǎn)角處(邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋相應(yīng)位置的中間柱柱頂)的剛性系桿應(yīng)沿房屋全長(zhǎng)設(shè)置。

(5)屋面支撐和柱間支撐當(dāng)采用柔性圓鋼拉條時(shí)，宜設(shè)張緊裝置(如花蘭螺栓)，當(dāng)荷載較大時(shí)，柔性圓鋼拉條宜改為型鋼。

3.實(shí)腹式門(mén)式剛架應(yīng)按規(guī)范設(shè)置隅撐

在檁條或墻梁與剛架的連接處，在斜梁下翼緣的受壓區(qū)或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣的受壓區(qū)，至少每隔一根檁條或墻梁應(yīng)設(shè)置按受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)的隅撐，將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來(lái)。采用雙層屋面板時(shí)亦應(yīng)設(shè)置隅撐。值得設(shè)計(jì)人員注意的是，隅撐雖小，但作用很大，它是用來(lái)保證斜梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。如果工程未按規(guī)范要求設(shè)置隅撐，或者設(shè)置得很少，或者設(shè)置得不當(dāng).這都將影響剛架的整體穩(wěn)定性，危及結(jié)構(gòu)的安全。

4.壓型鋼板輕型屋面拉條的合理設(shè)置

對(duì)于有檁體系的壓型鋼板輕型屋面，為了減少檁條在使用階段和施工過(guò)程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，通常在檁條間要設(shè)置拉條和撐桿作為檁條的側(cè)向支點(diǎn)，以保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。拉條按拉桿設(shè)計(jì)，撐桿按壓桿設(shè)計(jì)。拉條和撐桿不大，但作用不小，設(shè)計(jì)人員必須十分重視。

5.樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)鋼結(jié)構(gòu)房屋和混凝土結(jié)構(gòu)房屋由于材料性質(zhì)不同。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度差別很大。例如現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度最大為55m，鋼框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度約為120mm。為了防止或減輕混凝土樓板開(kāi)裂.鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用現(xiàn)澆混凝土樓板時(shí)，原則上仍應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)的要求留設(shè)溫度伸縮縫。只有當(dāng)采用設(shè)置施工后澆帶和其它減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時(shí)，才可以適當(dāng)增大溫度伸縮縫區(qū)段長(zhǎng)度。

(2)壓型鋼板組合混凝土樓板，除了按計(jì)算(并滿(mǎn)足構(gòu)造要求)在鋼梁上焊接栓釘外，為了保證混凝土和壓型鋼板共同工作，它們之間應(yīng)有連接措施。其連接措施可以依靠壓型鋼板的縱向波槽或依靠壓型鋼板上的壓痕、開(kāi)的小洞或沖成的不閉合孔眼，也可以依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋。由于產(chǎn)品規(guī)格的限制，目前國(guó)內(nèi)帶縱向波槽的壓型鋼板和帶壓痕或開(kāi)小洞的壓型鋼板不多。所以，當(dāng)無(wú)法采用上述這兩種板型時(shí)，要實(shí)現(xiàn)壓型鋼板和混凝土的連接，可在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)篇二

一、輕型廠房： 這里主要指門(mén)式鋼架，通常我們能做到的跨度大概就是15-36米的樣子，其實(shí)做到36米的時(shí)候用鋼量已經(jīng)不小，基礎(chǔ)也比較大(鋼架比較小(如24米以?xún)?nèi))的時(shí)候柱底鉸接，比較大的時(shí)候用剛接)。當(dāng)然，即使9米跨度，也可以做成鋼架，而且這種情況還不少，主要用于不能打支撐又需要承受水平力的情況。其實(shí)門(mén)剛很簡(jiǎn)單，可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單的鋼結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛袠?biāo)準(zhǔn)圖集。這里我簡(jiǎn)單說(shuō)一下;門(mén)剛的組成--門(mén)剛(骨架)，檁條，系桿，支撐，墻檁，抗風(fēng)柱?；旧暇瓦@幾樣，下面一一說(shuō)明。門(mén)剛，可用pkpm或者其它軟件建模計(jì)算，導(dǎo)入荷載即可，恒載就是自重(檁條，支撐，屋面壓型鋼板及保溫層等)，活荷載按荷載及門(mén)剛規(guī)范取即可(地震荷載通常不起控制作用)。這里要注意一點(diǎn)，門(mén)剛要注意盡量用較薄的桿件，這里是采用屈曲后的強(qiáng)度，在需要的時(shí)候設(shè)置構(gòu)造加勁肋。其實(shí)這些書(shū)上都有的。通常屋面非輕鋼專(zhuān)業(yè)戶(hù)設(shè)計(jì)的這種門(mén)剛，30米跨以?xún)?nèi)的，應(yīng)該控制用鋼量在30kg左右。檁條，門(mén)剛圖集上都有，根據(jù)荷載選取即可。檁條之間構(gòu)造連接教科書(shū)或者圖集上均有，通常選用C型或者Z型檁條(Z型檁條有個(gè)好處是可方便連接，并將檁條做成連續(xù)跨)。然后是系桿，系桿這個(gè)東西很重要，就是保證整體穩(wěn)定的，保證整體穩(wěn)定其實(shí)非常簡(jiǎn)單，就是每隔一段距離，我們要做一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其它跨通過(guò)系桿與這一跨穩(wěn)定的東東連接在一起就可以了，所以這一跨穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，我們要設(shè)置柱間支撐，同時(shí)要設(shè)置屋面支撐(還有一種輕鋼就是采用桁架式，這個(gè)時(shí)候需要設(shè)置上下弦支撐)，以保證這一跨的靜定結(jié)構(gòu)。下面說(shuō)支撐，其實(shí)上一條已經(jīng)說(shuō)明，就是那幾招。墻檁：基本上同屋面檁條，由風(fēng)荷載控制，抗風(fēng)柱，按下端固結(jié)，上端鉸接計(jì)算，其實(shí)是類(lèi)似于梁來(lái)考慮的(pkpm中有專(zhuān)門(mén)計(jì)算抗風(fēng)柱的一個(gè)工具)，這里注意一點(diǎn)即可，如果選用桁架式圖集，這個(gè)時(shí)候抗風(fēng)柱一定要同時(shí)跟上下弦連接，并在布置的時(shí)候考慮對(duì)齊(與桁架節(jié)點(diǎn)對(duì)齊)。

二，多層鋼結(jié)構(gòu)(包括鋼平臺(tái)) 這種東西其實(shí)也比較簡(jiǎn)單，就是一個(gè)梁柱的連接過(guò)程，無(wú)非就是考慮一下梁柱的大小，其實(shí)主要是梁，通常情況，對(duì)于H或者工字鋼，對(duì)于9米以?xún)?nèi)的梁，一般荷載(活荷載4以?xún)?nèi))，梁高可以取到跨度的1/30,對(duì)于槽鋼，可以1/25，對(duì)于柱子，通常情況用長(zhǎng)細(xì)比控制，保證弱軸方向在100以?xún)?nèi)一般驗(yàn)算均可滿(mǎn)足。對(duì)于國(guó)內(nèi)普通廠房，通常采用設(shè)置支撐的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣一來(lái)簡(jiǎn)單，而來(lái)經(jīng)濟(jì)(梁柱其實(shí)可以采用剛性節(jié)點(diǎn)，但不光是節(jié)點(diǎn)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，整體計(jì)算的時(shí)候也要復(fù)雜-費(fèi)材料一些)，當(dāng)然，很多情況還是需要做成剛節(jié)點(diǎn)。但，通常如果設(shè)置了支撐以后，結(jié)構(gòu)可按無(wú)側(cè)移計(jì)算，(國(guó)內(nèi)采用pkpm稍微麻煩一點(diǎn)，因?yàn)閜kpm不能單側(cè)選擇無(wú)側(cè)移或者有側(cè)移，只能整體)相對(duì)來(lái)說(shuō)很多指標(biāo)均很好控制。另外，鋼結(jié)構(gòu)樓面一般選用花紋鋼板或者格柵板，從剛度上來(lái)說(shuō)，格柵板有優(yōu)勢(shì)，但格柵板上面走動(dòng)肯定會(huì)掉灰下來(lái)。 其實(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，說(shuō)到底長(zhǎng)細(xì)比是一個(gè)很重要的概念，拉桿，壓桿，都不一樣。通過(guò)長(zhǎng)細(xì)比的概率，再計(jì)算應(yīng)力及穩(wěn)定，重點(diǎn)其實(shí)是穩(wěn)定。然后就ok了 總結(jié)：鋼結(jié)構(gòu)最重要的是支持體系，即保證穩(wěn)定，所以，我們通常做成超靜定體系，這樣發(fā)生問(wèn)題以后不至于倒塌。特別說(shuō)明，鋼結(jié)構(gòu)雖然也可以懸挑，但通常我們都要增加支撐，特別是高層，主要是保證其為超靜定體系。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)篇三

(一) 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車(chē)起重量大、有較大振動(dòng)、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉(cāng)棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。

(二) 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)選型及布置是對(duì)結(jié)構(gòu)的定性，由于其涉及廣泛,應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。此處僅簡(jiǎn)單介紹. 詳請(qǐng)參考相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍.

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是"概念設(shè)計(jì)",它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要. 對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問(wèn)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(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部構(gòu)造措施。 在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、力學(xué)行為清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書(shū)中介紹了用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。

鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面桁架、網(wǎng)架(殼)、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式。

其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒(méi)有解決,或沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。

結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)。在工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或大范圍移動(dòng)荷載，就可考慮放棄門(mén)式剛架而采用網(wǎng)架?；狙捍蟮牡貐^(qū)，屋面曲線(xiàn)應(yīng)有利于積雪滑落(切線(xiàn)50度外不需考慮雪載 )，如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼，總雪載和坡屋面相比釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí)，在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類(lèi)高層為前者，對(duì)抗震不利。 結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?力學(xué)模型清晰.盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線(xiàn)路傳遞到基礎(chǔ). 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)、震)的作用線(xiàn). 否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn). 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線(xiàn). 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力. 框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿(mǎn)足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子.

(三) 預(yù)估截面

結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對(duì)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(shí)，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)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(zhǎng)細(xì)比預(yù)估. 通常50λ150, 簡(jiǎn)單選擇值在80附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等.

對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)，規(guī)范對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同，如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問(wèn)題，在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。

除此之外，構(gòu)件截面形式的選擇沒(méi)有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況，合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。

(四) 結(jié)構(gòu)分析

目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)分析通常為線(xiàn)彈性分析,條件允許時(shí)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(xiàn)性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:

典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類(lèi)的工具書(shū)直接獲得內(nèi)力和變形.

簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過(guò)手算進(jìn)行分析.

復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析.

(五) 工程判定

要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做"工程判定"。比如，評(píng)估各向周期、總剪力、變形特征等。根據(jù)"工程判定"選擇修改模型重新分析,還是修正計(jì)算結(jié)果.

不同的軟件會(huì)有不同的適用條件.初學(xué)者應(yīng)充分明了.此外,工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離, 為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定, 但對(duì)這種誤差, 會(huì)通過(guò)"適用條件、概念及構(gòu)造"的方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,"適用條件、概念及構(gòu)造"是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容.

工程師們過(guò)分信任與依賴(lài)結(jié)構(gòu)軟件有可能帶來(lái)結(jié)構(gòu)災(zāi)難，注重概念設(shè)計(jì)、工程判定和構(gòu)造措施有助于避免這種災(zāi)難.

(六) 構(gòu)件設(shè)計(jì)

構(gòu)件設(shè)計(jì)首先是材料的選擇. 比較常用的是Q235和Q345. 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可選擇Q345; 穩(wěn)定控制時(shí),宜使用Q235.通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理. 經(jīng)濟(jì)考慮,也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的焊接組合截面(翼緣Q345，腹板Q235). 另外，焊接結(jié)構(gòu)宜選擇Q235B或Q345B。

當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。部分軟件可以將不通過(guò)的構(gòu)件，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)自動(dòng)重新驗(yàn)算，直至通過(guò)，如sap2000等。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一，它減少了很多工作量。 但是，我們至少應(yīng)注意兩點(diǎn)：

1.軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗(yàn)算時(shí),計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合規(guī)范的規(guī)定.目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。所以,尤其對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件,我們應(yīng)該逐個(gè)檢查.

2.當(dāng)上面第(三)條中預(yù)估的截面不滿(mǎn)足時(shí)，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待。

(1) 強(qiáng)度不滿(mǎn)足,通常加大組成截面的板件厚度，其中,抗彎不滿(mǎn)足加大翼緣厚度，抗剪不滿(mǎn)足加大腹板厚度。

(2) 變形超限，通常不應(yīng)加大板件厚度而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。 使用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分，實(shí)際上，除常用于網(wǎng)架設(shè)計(jì)外，其他結(jié)構(gòu)形式常常并不合適。

(七) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一.在結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定.有時(shí)出現(xiàn)的一種情況是,最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能確信這種不一致帶來(lái)的偏差差在工程許可范圍內(nèi)(5%)，就必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接. 初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者.常用的參考書(shū)有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計(jì)算公式.

連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大.比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng), 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定. 會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果.

連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法, 初學(xué)者可偏安全選用前者.設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用,比較方便. 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成.

具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:

1.焊接: 對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守. 焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng).E43對(duì)應(yīng)Q235,E50對(duì)應(yīng)Q345. Q235與Q345連接時(shí),應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的E43,而不是E50.

焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫. 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近.其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定.

2.栓接:

鉚接形式,在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用.

普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用.

高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛.常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí).根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型.兩者計(jì)算方法不同. 高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12. 常用M16~M30. 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,應(yīng)慎重使用。

自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接. 在低層墻板式住宅中也常用于主結(jié)構(gòu)的連接. 難以解決的是自攻過(guò)程中防腐層的破壞問(wèn)題。

3.連接板: 需驗(yàn)算栓孔削弱處的凈截面抗剪等. 連接板厚度可簡(jiǎn)單取為梁腹板厚度加4mm，則除短梁或有較大集中荷載的梁外，常不需驗(yàn)算抗剪。

4.梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪.承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓.

5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。

6.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平. 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線(xiàn)的切口可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成.

(八) 圖紙編制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖由設(shè)計(jì)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(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。

1.設(shè)計(jì)圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù). 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余. 在設(shè)計(jì)圖中,對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料(包括地震作用)、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求(包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)?、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。

2.施工詳圖:又稱(chēng)加工圖或放樣圖等.深度須能滿(mǎn)足車(chē)間直接制造加工.不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表.

設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)并參考相關(guān)的工具書(shū)，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。

概念設(shè)計(jì)的一個(gè)方面：

當(dāng)你在設(shè)計(jì)中，能夠把結(jié)構(gòu)看作構(gòu)件，把構(gòu)件看作結(jié)構(gòu)，你就已經(jīng)走近概念設(shè)計(jì)了。

把結(jié)構(gòu)當(dāng)作構(gòu)件，比如，一棟大廈的結(jié)構(gòu)就是一根懸臂梁， 一座桁架大鐵橋就是一根連續(xù)梁。

把構(gòu)件看作結(jié)構(gòu)，比如，一個(gè)H型鋼構(gòu)件是由3塊板組成的結(jié)構(gòu)，一個(gè)鋼管相貫的節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)。

對(duì)構(gòu)件特性的把握：

比如，鋼管適合做二力(壓)桿，不適合做抗彎構(gòu)件。它做兩端鉸接柱或支撐很出色，但是很少用作梁。 當(dāng)一個(gè)受彎構(gòu)件被選成鋼管截面，且程序計(jì)算不通過(guò)時(shí)，你不應(yīng)通過(guò)加大截面來(lái)滿(mǎn)足，而是應(yīng)該改用有強(qiáng)弱軸的截面。

如此等等，是基本的概念。

概念設(shè)計(jì)能力，不單生成于豐富的經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn)，更是來(lái)源于對(duì)基本的力學(xué)、材料等概念掌握。同時(shí)要求結(jié)構(gòu)師有開(kāi)闊的視野。

鋼結(jié)構(gòu)怎么學(xué)

《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主干必修課。

在掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理基礎(chǔ)上鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)讀后感，學(xué)習(xí)民用和工業(yè)建筑中常用鋼結(jié)構(gòu)房屋的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)讀后感，基本設(shè)計(jì)方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)讀后感，計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力分析，并能按有關(guān)專(zhuān)業(yè)規(guī)范或規(guī)程進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、截面計(jì)算和構(gòu)造處理。

課程：《材料力學(xué)》，《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》等。 參考教材：

1）《鋼結(jié)構(gòu)》（第二版）魏明鐘等編，武漢工業(yè)大學(xué)出版社

2）《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》王肈民等編，同濟(jì)大學(xué)出版社

參考資料：

1）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）（上、下冊(cè)）汪一駿等編 ，中 國(guó)建筑工業(yè)出版社

2）《輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》汪一駿等編,中國(guó)建筑工業(yè)出版社

參考規(guī)范:

1）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）

2）《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018-2002）

3）《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2001

4）《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工》（JBJ7-91）

鋼構(gòu)人必讀——鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)總結(jié)，一般人還不知道

從設(shè)計(jì)角度分析鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的特點(diǎn)，介紹異型鋼柱住宅項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路。針對(duì)框架結(jié)構(gòu)采用不同阻尼比、基礎(chǔ)方案等問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析；總結(jié)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題注意事項(xiàng)；對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出不同意見(jiàn)。

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅體系選擇

從已建成的鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)看，主要有：

1）薄壁型鋼組合墻板形式；

2）純框架形式；

3）框架支撐形式；

4）型鋼混凝土組合形式；

5）鋼框架－混凝土抗震墻形式等等。

這些結(jié)構(gòu)形式各有特點(diǎn)，其中薄壁型鋼組合墻板形式特別適宜定型產(chǎn)品，其體系是從墻板結(jié)構(gòu)演變而來(lái)，即將薄壁型鋼柱構(gòu)件按大約600mm 的間距布置形成豎向承重結(jié)構(gòu)、型鋼間設(shè)支撐系統(tǒng)以抵抗水平力，樓板根據(jù)豎向型鋼的位置布置成密肋支撐結(jié)構(gòu)，因上部結(jié)構(gòu)為類(lèi)墻板結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)根據(jù)受力情況設(shè)成條形基礎(chǔ)，對(duì)地基要求不高。

薄壁型鋼組合墻板住宅受密布結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)開(kāi)間、門(mén)窗洞口、挑出構(gòu)件尺寸均有一定限制。

后面幾種形式可以滿(mǎn)足多高層住宅設(shè)計(jì)要求，但從使用的角度都存在一個(gè)共同問(wèn)題，即梁柱突出對(duì)住宅內(nèi)部觀感的影響。

住宅相對(duì)于其它建筑有其特殊性，辦公、廠房可以采用較為固定柱網(wǎng)，層高也較高，其梁柱所占空間給人的感觀是適宜的，柱網(wǎng)規(guī)則有利于梁的布置。

相反住宅是一個(gè)變化多端的產(chǎn)品，根據(jù)建筑的要求，很少布置出規(guī)則的柱網(wǎng)，房?jī)?nèi)開(kāi)間相對(duì)較小、變化較多，不利于鋼框架布置。

由于鋼材的特點(diǎn)，它在住宅中只能形成框架體系或桁架體系，可以說(shuō)框架體系如果適用于普通住宅，鋼框架必然有其大顯身手的地方，普通框架結(jié)構(gòu)不能解決住宅應(yīng)用問(wèn)題的話(huà)，常規(guī)鋼框架體系在普通住宅中應(yīng)用也有相似的弱點(diǎn)。

受短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，筆者在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中將鋼柱設(shè)計(jì)成異型柱形式，以配合建筑變化的要求，圖1 是兩種異型鋼柱截面，根據(jù)建筑墻體厚度減去面層厚度來(lái)設(shè)定翼緣寬度，框架梁與異型鋼柱各個(gè)方向的翼緣剛接，圖2 為相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)連接詳圖。

異型鋼柱示意圖

input class="pgc-img-caption-ipt" placeholder="圖片描述(最多50字)" value="" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; color: rgb(102, 102, 102); position: absolute; left: 187.5px; transform: translateX(-50%); padding: 6px 7px; max-width: 100%; width: 375px; text-align: center; cursor: text; font-size: 12px; line-height: 1.5; background-color: rgb(255, 255, 255); background-image: none; border: 0px solid rgb(217, 217, 217); border-radius: 4px; transition: all 0.2s cubic-bezier(0.645, 0.045, 0.355, 1);"/tt-image

異型鋼柱梁柱節(jié)點(diǎn)詳圖

某住宅項(xiàng)目三層樣板間設(shè)計(jì)成異型鋼柱純框架結(jié)構(gòu)，建筑采用砌塊隔墻，建成后外部及室內(nèi)觀感均令人滿(mǎn)意，與該住宅成品（混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)）實(shí)際效果一致，下圖是樣板間實(shí)景。

在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用異型鋼柱，采用排架受力體系時(shí)，異型鋼柱經(jīng)常設(shè)計(jì)成雙軸對(duì)稱(chēng)或主受力方向單軸對(duì)稱(chēng)，廠房縱向采用支撐系統(tǒng)抵抗縱向水平力，系桿、支撐構(gòu)件多連接于異型柱弱軸形心軸上，這樣在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及采用桿系軟件計(jì)算容易處理。

住宅中應(yīng)用異型鋼柱與廠房設(shè)計(jì)還是有很大區(qū)別的，下圖是廠房梁柱連接方式與住宅梁柱連接方式的簡(jiǎn)單比較

可以看出在住宅中，梁柱的截面形心軸不在同一位置上，不符合常規(guī)設(shè)計(jì)理念，在采用桿系軟件計(jì)算時(shí)無(wú)法解決偏軸問(wèn)題。

盡管如此，與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相比，筆者認(rèn)為異型柱是在原來(lái)較大的矩形框架柱截面或整片混凝土墻修改為的截面面積較小的異型截面，相應(yīng)地也減少了截面特性，而異型鋼柱是在一個(gè)工字鋼截面上增加一個(gè)T型截面，相應(yīng)地是增加了弱軸方向的截面特性，特別是將鋼梁與鋼柱弱軸的剛性連接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為與柱翼緣連接，優(yōu)于常見(jiàn)設(shè)計(jì)中工字鋼柱在弱軸方向設(shè)外伸連接板的剛性連接，加強(qiáng)了工字鋼柱弱軸穩(wěn)定，對(duì)結(jié)構(gòu)安全是很有利的。

一般認(rèn)為工字鋼柱弱軸剛性連接不可靠，所以在很多構(gòu)造手冊(cè)上建議在弱軸采用鉸接框架加支撐體系或者采用鋼管柱設(shè)計(jì)方案，抗震規(guī)范“柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí)，宜采用箱形截面。當(dāng)僅在一個(gè)方向剛接時(shí)，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)?！?/p>

規(guī)范中雖然沒(méi)有明確說(shuō)不可采用工字鋼柱弱軸與鋼梁剛接，但根據(jù)抗震規(guī)范節(jié)點(diǎn)抗震承載力驗(yàn)算要求，弱軸連接一般是無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)條款要求的。

異型工字鋼柱相比箱形柱的節(jié)點(diǎn)加工容易、施工方便節(jié)約鋼材，相比框架支撐體系減少了支撐部分的設(shè)置，從應(yīng)用角度可靈活用于住宅墻體中，滿(mǎn)足建筑師對(duì)住宅內(nèi)無(wú)外露結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求。

筆者認(rèn)為異型鋼柱在結(jié)構(gòu)分析中存在以下問(wèn)題：

1)異型鋼柱全截面受力情況分析，這里主要指在弱軸上增加 T 型構(gòu)件，是否就相應(yīng)的增加了這部分的截面特性，包括 T 型構(gòu)件偏軸遠(yuǎn)近的影響，筆者認(rèn)為鋼柱類(lèi)型不同，截面特性增加比例也會(huì)不同；

2)異型鋼柱局部穩(wěn)定性計(jì)算，這點(diǎn)可以參考規(guī)范中柱板件寬厚比進(jìn)行控制；

3)梁柱節(jié)點(diǎn)與鋼柱形心軸偏離時(shí)整體受力分析，采用普通桿系計(jì)算軟件是不能解決這個(gè)問(wèn)題的。理想的計(jì)算模型應(yīng)該采用有限元整體建模方式進(jìn)行內(nèi)力分析， 可以解決上述問(wèn)題，但建模工作量太大了。

筆者在設(shè)計(jì)中根據(jù)以下幾個(gè)原則來(lái)確定柱截面：

1）按方鋼管柱方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)計(jì)算應(yīng)力比結(jié)果接近 0.9 的情況，選定框架梁截面尺寸，根據(jù)方鋼管截面特性初選 X,Y 方向上工字鋼截面,計(jì)算時(shí)不考慮腹板作用，初步確定異型柱截面；

2）按工字鋼柱方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，異型柱 T 型構(gòu)件布置方向，設(shè)柔性支撐代替異型柱中 T 型構(gòu)件在工字鋼弱軸上的剛度影響，按有側(cè)移鋼框架計(jì)算，調(diào)整異型鋼柱中工字鋼截面尺寸；完成后調(diào)整工字鋼及柔性支撐布置方向，驗(yàn)算 T 型構(gòu)件與工字鋼腹板組成的工字鋼截面尺寸；

3）根據(jù)上一步建立的模型，選取工字鋼強(qiáng)軸所在的單榀框架進(jìn)行抗震驗(yàn)算，只參考工字柱強(qiáng)軸應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，檢驗(yàn)異型柱單向受力是否滿(mǎn)足；

4）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，手工核算梁柱節(jié)點(diǎn)處抗震承載能力，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)考慮偏軸引起的附加彎矩；

5）以普通工字鋼柱和方鋼管柱按無(wú)支撐框架體系分別進(jìn)行正常設(shè)計(jì)，其中鋼梁按設(shè)計(jì)所選截面計(jì)算，根據(jù)合適的計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)鋼柱用鋼量以控制異型柱用鋼量的上下限。

上述方法沒(méi)有可依據(jù)的計(jì)算公式及條文，對(duì)偏軸引起的附加彎矩對(duì)整體的影響沒(méi)有更多處理，這也是筆者只在二三層住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)用，沒(méi)在更高的工程里使用異型鋼柱的原因。筆者提出異型鋼框架方案，希望得到大家的批評(píng)指正。

二、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的問(wèn)題

1、 整體計(jì)算時(shí)選取合適的結(jié)構(gòu)阻尼比根據(jù)抗震規(guī)范要求，除專(zhuān)門(mén)規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05，當(dāng)阻尼比不等于0.05時(shí)，地震影響系數(shù)曲線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行修正，鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)阻尼比選取值見(jiàn)表 1。

表 1 不同結(jié)構(gòu)阻尼比應(yīng)用值

從表 1 中數(shù)據(jù)可以看出，不同的鋼結(jié)構(gòu)體系有不同的地震影響系數(shù)，如果在結(jié)構(gòu)分析時(shí)錯(cuò)誤選擇阻尼比對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大影響,其中鋼管混凝土和鋼-砼混合結(jié)構(gòu)由于是兩種材料共同作用，在選取阻尼比時(shí)，應(yīng)根據(jù)兩種材料應(yīng)用比例綜合考慮阻尼比，結(jié)構(gòu)整體剛度越柔，阻尼比選值越低。

2、剛接柱腳設(shè)計(jì)

常見(jiàn)柱腳分埋入式、外包式、外露式。在住宅設(shè)計(jì)中多采用外露式，相比其它兩種方式，其現(xiàn)場(chǎng)安裝、定位方便。

在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，柱腳的剛度是靠底板的彈性變形或塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就意味著整個(gè)結(jié)構(gòu)變形包括鋼結(jié)構(gòu)本身變形及底板受拉變形后引起的整體變形，如在分析內(nèi)力時(shí)視外露式為剛性柱腳，設(shè)計(jì)中要考慮層間位移角限值要有一定的富裕，同時(shí)應(yīng)考慮底層鋼柱彎矩反彎點(diǎn)下移引起的柱頂彎矩增大。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求，為保證罕遇地震時(shí)不發(fā)生柱腳節(jié)點(diǎn)先于鋼柱破壞，柱腳節(jié)點(diǎn)連接處的極限抗彎承載能力應(yīng)大于 1.2 倍鋼柱的全塑性受彎承載力（Wpnx·f）才可以，常見(jiàn)設(shè)計(jì)方法是根據(jù)柱腳反力來(lái)確定柱腳螺栓直徑、連接焊縫,這樣只能保證柱腳節(jié)點(diǎn)在多遇地震作用下具有一定強(qiáng)度而不破壞，而柱腳彎矩設(shè)計(jì)值所需截面抵抗模量一般小于鋼柱本身截面抵抗模量（Wx），以H628X260X10X14 工字鋼為例，1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍，外露式很難保證這項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。

而采用其它兩種柱腳方式在轉(zhuǎn)遞鋼柱內(nèi)力時(shí)很容易滿(mǎn)足前項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)中傳力明確、計(jì)算容易、構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)省鋼材。插入式柱腳構(gòu)造相比埋入式更簡(jiǎn)單，大部分書(shū)籍認(rèn)為可靠性不如埋入式，建議用于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，不適合高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。

筆者認(rèn)為在多層建筑鋼結(jié)構(gòu)可以采用，因?yàn)樵谠S多工業(yè)項(xiàng)目中，單層廠房層高多在 10～30m，廠房?jī)?nèi)設(shè)多臺(tái)吊車(chē)及大量檢修平臺(tái)，單柱荷載及地震作用往往大于普通住宅的情況，多層住宅柱腳在概念設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)都滿(mǎn)足規(guī)范要求的情況下，采用插入式是沒(méi)有問(wèn)題的。新鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范也增加了插入式柱腳的設(shè)計(jì)和構(gòu)造規(guī)定。

3、樓板設(shè)計(jì)

樓板有預(yù)制樓板、現(xiàn)澆樓板、組合樓板等。采用預(yù)制樓板時(shí)應(yīng)考慮預(yù)制板由于溫度變化、荷載分布等原因，造成樓板接縫處開(kāi)裂形成的單側(cè)翼緣附加彎矩影響，即鋼梁平面內(nèi)整體抗彎應(yīng)力與翼緣平面外抗彎應(yīng)力雙向組合后要滿(mǎn)足折算應(yīng)力限值，有些項(xiàng)目將樓板擱置在下翼緣上尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。

壓型鋼板組合樓蓋在鋼結(jié)構(gòu)住宅中應(yīng)用很多，整體分析時(shí)要考慮組合板的各向異性對(duì)框架梁的影響，包括根據(jù)樓板設(shè)置情況確定連續(xù)板或簡(jiǎn)支板、傳力路徑是單向還是雙向、組合鋼梁是按強(qiáng)邊還是弱邊組合造成的剛度差異；樓板設(shè)計(jì)時(shí)要避免集中單向布置樓板，使結(jié)構(gòu)體系形成橫向或縱向承重，做到合理布置組合樓板，盡量形成雙向承重結(jié)構(gòu)。

4、梁柱剛性連接設(shè)計(jì)

梁柱間剛性連接計(jì)算可按常用設(shè)計(jì)法或全截面受彎設(shè)計(jì)法進(jìn)行，當(dāng)鋼梁翼緣的抗彎承載力大于整個(gè)截面承載力的 70％時(shí)，可采用常用設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，小于 70％時(shí)，應(yīng)采用全截面抗彎設(shè)計(jì)法，在住宅設(shè)計(jì)中，鋼梁多屬于前者，常用設(shè)計(jì)法計(jì)算原則為翼緣和腹板分別承擔(dān)彎矩和剪力，普遍認(rèn)為計(jì)算容易，結(jié)果偏于安全。

事實(shí)上根據(jù)多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)和多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，不做任何處理的將鋼梁與鋼柱進(jìn)行栓焊等強(qiáng)連接是很難達(dá)到強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的設(shè)計(jì)要求，對(duì)加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)及構(gòu)造詳細(xì)說(shuō)明。

具體做法主要有三種方式：梁端翼緣加焊楔形蓋板、梁端底部加腋、犬骨式連接。通過(guò)筆者在實(shí)際應(yīng)用后認(rèn)為，三者都存在增加施工難度的問(wèn)題。第四種方式：梁端翼緣加寬方式，但在標(biāo)準(zhǔn)圖集中不作為主推形式介紹，當(dāng)建筑對(duì)梁寬沒(méi)有要求的情況下，這種連接方式最為實(shí)用、便捷。

三、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題

1．“輕型”鋼結(jié)構(gòu)概念問(wèn)題

近年來(lái)因“輕型門(mén)式剛架房屋”的出現(xiàn)，在許多設(shè)計(jì)人包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的頭腦中形成一種輕（質(zhì)量）鋼材概念，一遇到附屬建筑設(shè)施或看似不重要的結(jié)構(gòu)時(shí)就提出用“輕鋼”來(lái)解決，卻不注重該部分對(duì)主體結(jié)構(gòu)的效應(yīng)分析，事實(shí)上結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)清楚，“輕型”實(shí)際上是指結(jié)構(gòu)承受相對(duì)較輕的荷載，住宅設(shè)計(jì)中不會(huì)因?yàn)椴捎娩摻Y(jié)構(gòu)而減少荷載使用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)體系無(wú)論采用鋼還是混凝土，構(gòu)件效應(yīng)分析是沒(méi)有原則上區(qū)別的。

2．多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)別

根據(jù)規(guī)范有關(guān)條文，包括鋼結(jié)構(gòu)抗震調(diào)整系數(shù)，框架柱長(zhǎng)細(xì)比，框架構(gòu)件寬厚比等控制條款，均以 12 層作為區(qū)分點(diǎn)，因此可以理解為高層鋼結(jié)構(gòu)是指 12 層以上的建筑物。高規(guī)中高層是指 10 層及 10 層以上或房屋高度超過(guò) 28m 的建筑，這其中包括混合結(jié)構(gòu)，再參考國(guó)外部分國(guó)家高層起始高度多設(shè)在 25～30 米或 8 至 11 層。

由此看來(lái)我國(guó)的多層鋼結(jié)構(gòu)適用范圍要高于普通結(jié)構(gòu)，也高于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。多高層鋼結(jié)構(gòu)不僅構(gòu)造不同，相關(guān)抗震調(diào)系數(shù)也不同，限值差別太大，在前面表 1 已說(shuō)明，筆者認(rèn)為此區(qū)分過(guò)于寬泛，舉例說(shuō)明一下：層高平均 4m，12 層建筑物高度 48米，是高規(guī)中 28 米限值的 1.7 倍，這就產(chǎn)生下面的問(wèn)題，在混合結(jié)構(gòu)中，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)按高規(guī)構(gòu)造設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)可以按多層構(gòu)造設(shè)計(jì)，執(zhí)行了兩種標(biāo)準(zhǔn)。

3、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

對(duì)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用不大新版規(guī)范延續(xù)了工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，例如在變形允許值按廠房構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)民用建筑構(gòu)件不做細(xì)分；溫度區(qū)段設(shè)置要求以排架結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行劃分而不考慮縱橫向承重體系、鋼混組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來(lái)區(qū)分，特別是強(qiáng)制性條文第 8.1.4 條“結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)其形式、組成和荷載的不同情況，設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。

在建筑物的每一個(gè)溫度區(qū)段或分區(qū)建設(shè)的區(qū)端中，應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)?！睆奈淖稚侠斫猓摻Y(jié)構(gòu)不應(yīng)該采用無(wú)支撐的純框架結(jié)構(gòu)，這顯然與實(shí)際應(yīng)用不符，設(shè)置支撐與否應(yīng)以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要來(lái)確定，根據(jù)條文說(shuō)明也可以知道這是一個(gè)原則規(guī)定，但作為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行值得商榷，民用建筑在使用要求上不同于工業(yè)建筑，包括一些結(jié)構(gòu)體系也存在差異，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

相比其他規(guī)范不斷完善抗震部分內(nèi)容，新版只在總則中提到應(yīng)符合相關(guān)抗震規(guī)范的規(guī)定，似乎抗震設(shè)計(jì)在鋼結(jié)構(gòu)中并不重要，實(shí)際上在北嶺和阪神地震后，國(guó)外開(kāi)始紛紛重視鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究，國(guó)內(nèi)也有很多文章介紹，應(yīng)該有很多成果可以總結(jié)成文的。我國(guó)抗震規(guī)范規(guī)定應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度采取不同的抗震措施，而鋼結(jié)構(gòu)抗震要求卻沒(méi)有任何區(qū)別也是不妥的。

四、設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)尊重住宅使用的根本要求

鋼結(jié)構(gòu)住宅是今后發(fā)展的一個(gè)重要方向，但鋼結(jié)構(gòu)僅僅是建筑中承重體系、服務(wù)部分，它不是建筑使用中的主要成分，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)首先要遵循住宅建筑設(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)，單純突出鋼結(jié)構(gòu)而不考慮生活的舒適性、不能滿(mǎn)足人文要求的鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目是沒(méi)有市場(chǎng)的。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅不能因?yàn)橐茝V鋼材在建筑中的應(yīng)用而簡(jiǎn)單、強(qiáng)行在住宅結(jié)構(gòu)中使用，這樣作對(duì)推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅沒(méi)有實(shí)際意義。相對(duì)而言公建、體育場(chǎng)館、工業(yè)廠房等是鋼結(jié)構(gòu)在建筑中最能發(fā)揮其特長(zhǎng)的領(lǐng)域，近年來(lái)，我們已經(jīng)深刻感覺(jué)到這種應(yīng)用變化。

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