钢结构设计规范范文
时间：2023-02-27 18:27:55
钢结构设计规范范文第1篇
关键词：钢结构；设计；规范；比较
引言
在建筑领域，钢结构设计已有较长的应用时间。众所周知，钢结构有诸多的优势。和从前的混凝土、砌体等多种结构相比，其性能相对平稳，质量比较轻且强度偏高，有不错的抗震性能。施工活动中，从厂房加工到正式装配，其完整度相对偏好，且精密度也比较高。同时，也能缩短施工进度和减少工期。
1钢结构分类
钢结构，大致有轻钢、设备钢以及重钢三种不同的结构。（1）重钢：①厂房行车起吊重量，25t以上；单位平米用钢量：≥50kg/m2。石化厂房设施、电厂厂房或是轧钢炼钢车间等，同时也适用于高层以及超高层钢结构。（2）轻钢：承重结构基本上是实腹门式刚架，轻型屋面或是外墙，没有吊车或是吊车起重量＜20t；工作级别在中轻级以下的钢结构建筑。（3）设备钢结构，即大型设备内部的钢结构部分。下列结构，均能划入到设备钢结构的基本范畴：架桥机、NN2机、起重机以及大型设备支架。它们对精密性或是材质均有比较严格的要求，属于典型的精密钢结构。针对成套设备，其受力部分最为突出，且功能上有不错的结构性作用。
2钢结构的适用范围
根据种种优势，钢结构大多适用于跨度、高度、荷载以及动力作用相对偏大的工程结构。譬如说：厂房内部的承重骨架或是吊车梁；大跨度屋盖或是建筑骨架，同时还包含大跨度桥梁等等。此外，起重机或是桅杆结构以及石油化工设备自身的框架等，同样也有所运用。各种临时性展览馆、混凝土模板或是建筑工地用房等，也经常可以看到。轻型钢结构，则对跨度相对偏小的轻屋面或是自动化高架仓库比较合适。容器、炉体结构或是大直径管道等，其材料均为常用钢材。
3国内外钢结构设计规范的比较
3.1构件的局部稳定性要求规范对比针
对受压构件，两国规范对其局部稳定提出了不同的计算公式。中国规范，仅仅是对多种不同的截面设定了宽厚比限值。而美国规范，根据宽厚比限值有效地对截面进行区分：一类为厚实截面，二类为非厚实截面，三类为柔薄截面。屈曲分析中，对各个截面也有具体的极限状态，如弯曲、弯扭或是翼缘局部屈曲等等。对于柔薄截面加劲或是未加劲构件，需根据截面应力或是有效面积来对极限强度进行折减。
3.2轴心受拉和受压强度计算规范对比
中美规范中，对受拉构件进行设计时均分析了净截面断裂以及毛截面屈服这2种不同的极限状态。同时，也牵扯到了净截面效率。不过，美国规范有关净截面或是净截面效率所作的规定则相对要详细的多。美国AISC360-05规范，设计了栓销连接或是眼杆构件，同时也对块状撕裂作出明确的规定。但在国内，并没有相应的规定。
3.3实腹式轴心受压构件的稳定性计算规范对比
除弯曲或是扭转屈曲之外，轴心压杆在某些情况下可能同时出现弯曲或是扭转这两种不同的失稳形式，也就是弯扭屈曲。实腹式轴心，在受压构件绕非对称轴失稳的情况下将会出现弯曲屈曲。不过，对称轴失稳的情况下则会出现弯扭失稳。弯扭失稳状态下的临界力，往往要比弯曲失稳更低。无对称轴截面的那种轴心，若是受压构件绕主轴发生失稳，则会出现弯扭屈曲。不过，该种构件没有很好的承载力，通常不考虑。根据中国钢结构规范GB50017以及美国AISC360，对受压构件给出了相似的验算方法，均将弯曲屈曲或是弯扭屈曲等几种常见的极限状态考虑其中。GB50017前版规范，未将弯扭屈曲纳入其中。相反，将它录入到c类截面中。如此，便出现了各种危险。轴心压杆对应的扭转屈曲，设计规范中并未给出具体的规定，其控制难度偏小。例如：十字形截面尽管可以扭转屈曲，不过只要保证板件的局部稳定，便很少会出现扭转屈曲。弯扭屈曲，比较常见的计算方法在于根据弹性条件对其进行转化，使其变成弯曲屈曲。根据弯曲屈曲，分析非弹性、缺陷带来的干扰。规范GB50017中的5.1.2条，关于单轴对称截面给出了具体的换算长。除上述外，等边单角或是双角钢压杆同样也对换算长细比进行了简化，规范5.1.2条中均有所涉及。换算长细比，根据构件截面进行划分，并对稳定系数作出判定，计算出构件稳定。根据截面对称轴条件或是是否柔薄截面（SlenderElements）等，可以对构件不同的极限状态作出计算，取其最小值。同时，需对单角钢或是组合构件提出恰当的计算公式，计算出标准抗压强度P（NominalCompressiveStrength。根据P≤准cPn或是pn/Ωc，依次设计出LRFD或是ASD方法。区别于中国规范中的稳定系数或是a-d类截面划分等，AISC360规范设计相当的直观。美国规范，同时也将局部屈曲所处的极限状态纳入其中，但中国规范则缺乏这块。
3.4受弯构件设计规范对比
中国规范GB50017中，认为构件受弯承载力相当于稳定或是强度明确的承载力。GB50017通过精确法来对受弯构件本身的稳定进行计算，接近于轴心受压，准b=Mα/（wxf）代表了弹性失稳的稳定系数。按照实验结果，可以对等效残余应力及其峰值进行计算，得到不同状态下的弹塑性Mcr值以及准b值。同时，构建弹性准b以及弹塑性试关系，让计算公式变得更加适用。AISC360-O5明确了构件受弯承载加寸，其抗弯强度为准bMn（准b=0.9）；弯曲强度标准值M-，根据各个截面以及侧向支撑条件进行考虑，选取屈服强度、局部曲直强度以及水平扭转屈曲对应的最小值。除了对整体稳定进行验算之外，我们还应当对非厚实截面以及柔薄截面翼缘或是局部屈曲进行验算。GB50017双向受弯构件以及ASNSI/AISC360-OS，均被纳入压弯或是拉弯构件来完成验算，单独对双向受弯构件进行验算是不存在的。梁强度，我们考虑了截面塑性发展系数，却没有考虑塑性截面模量。这么做，是为防止梁在各个纯弯曲段发生大量的变形。不过，梁整体稳定并无塑性发展系数，长细比偏小的范围相对偏低。
3.5实腹式压弯构件设计规范对比
GB50017规范，针对弯矩在拉弯或是压弯构件对应的强度提出了不同的计算式。对称轴平面上，实腹式压弯构件各自的平面内以及平面外稳定性相应的计算式；弯矩作用下，双轴对称实腹式工字形（H形）以及箱形（闭口）截面各自稳定性所得到的计算式。2个双向压弯公式，均能够看作是My让构件绕x轴弯扭+MX绕x轴产生的弯曲作用；MX，让构件绕Y轴弯扭+肠绕Y轴产生的弯曲作用。GB50017利用截面塑性发展系数YX脸，呈现出了各个截面在强度上的不同。塑性发展系数数值，很多情况下和截面形式以及塑性发展深度或是应力状态之间有很大的相关。AISC360-OS规范中，按照截面不同的形式选择了多元化的计算式。AISC360-OS除了计算出了双轴对称构件自身在单向或是双向弯压作用外，同时也对非对称截面产生的弯压进行计算，对扭矩或是弯扭剪组合作用做了计算。中国规范GB50017在其中的第5.2节，并未作出任何的说明。美国规范AISC360中说道：在单向弯压作用下，若绕弱轴发生弯曲，则公式内部的弯矩比部分均可不考虑。而中国规范GB50017，却并未对此给出相应的计算说明。单向压弯构件，基本上都是绕强轴弯曲。不过，绕弱轴弯曲同样也有这种可能。从前，有人觉得绕弱轴受弯便可看作是弯曲屈曲。部分规范中，对压弯构件强度进行了设计。针对板件宽厚比，中国规范也没有给出明确的构件要求，而是选择安全性较大的线性相关公式。而美国规范，引入了轴向力、弯矩各自的作用，这和现实情况更匹配。
4结语
通过上文的介绍，对国内外钢结构两种不同的设计规范有更多的了解。考虑到能力和工作条件的约束，本文对两种设计规范所做的对比并不是非常深刻。论述时，难免可能出现不成熟的观点。要缓解上述，应当结合不同行业的人员给出的看法和建议。同时，从业者们应当根据个人实践，对钢结构设计加以改善，为建筑业的发展作出更多的贡献。
参考文献
[1]杨永华.中欧钢结构设计规范格构柱承载力比较[J].钢结构，2015，08.
[2]左中杰，李雪琛，翟传明，贾磊.浅谈钢结构加劲肋设计国内外规范对比[J].建筑结构，2016，S1.
钢结构设计规范范文第2篇
关键词：美标规范；钢结构；抗弯构件
中图分类号：TU392 文献标识码：A
中美两国规范体系不同，两者在结构设计上也迥然不同。随着我们企业逐渐走出国门，进入广大的国际市场，尤其是在亚非拉众多国家，当地的结构设计往往按照美标设计，或者以美标为基础建立发展自己国家的设计规范，在这些国家承包的工程，其结构设计往往要求必须遵循当地规范或者美标规范，这就要求我们的企业必须掌握美标规范设计。出于这方面考虑，我们对美标规范设计进行了研究，在本文中我们选取构件设计中常见的抗弯构件设计来进行对比分析，并以某钢结构简支梁截面为例进行案例验算分析。
1.受弯构件强度计算流程
1.1 中国标准（GB）计算流程
根据现行钢结构设计规范GB50017-2003，钢结构受弯构件的正应力强度计算、剪应力计算、局部承压强度计算、以及折算应力计算分别如下列公式（1）、（2）、（3）、（4）。
上述公式中有关参数见GB50017第4.1.1～4.1.4条相应条款，上述公式仅适用于主平面内受弯的实腹式构件，不适用于腹板屈曲后强度验算。一般验算主平面内受弯的腹板未屈曲的实腹式构件，均要验算上述式（1）、式（2）。特殊情况还需要根据GB50017按照式（3）、式（4）验算。
1.2 美标规范计算流程
美国钢结构协会AISC提出了两种钢结构设计方法，即LRFD和ASD法。设计人员可自行选定采用何种方法进行结构设计，而选取的依据是设计的经济合理性。
剪应力强度计算公式见式（5）。
kv―腹板稳定系数；对于非加劲截面且h/tw3.0或a/h>[260/（h/tw）]2；横向加劲肋除应满足上述要求，还应满足构造要求，具体详ANSI/AISC 360-10 G3.3节。
2.受弯构件稳定计算流程
2.1 中国标准（GB）计算流程
当不满足钢结构设计规范GB50017-2003第4.2.1条规定时，钢结构受弯构件的整体稳定计算，单向弯矩作用和双向弯矩作用分别如下列公式（9）、（10）。
不满足上述第一种情况的箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，l1/b1≤95（235/fy）时可不计算整体稳定性。有关参数见《钢结构设计规范》第4.2.2～4.2.4条相应条款。
2.2 美标规范计算流程
（1）无需计算整体稳定
ANSI/AISC 360-10中，F2、F3、F4、F5章节所列的截面，当Lb≤Lp时，不用进行侧向扭转屈曲极限状态计算；F6、F7、F8章节所列的截面不用进行侧向扭转屈曲极限状态计算。
3.2 中国标准（GB）验算
强度：由规范得，对于双轴对称工字形截面γx=1.05；
结论
本文介绍了中国标准和美国规范对于钢结构抗弯构件的强度计算及稳定计算的流程，并且选取一实际案例进行对比计算。从上文可以看出美标规范在构件计算上的规定要细、要求更多，计算流程更为烦琐。
参考文献
钢结构设计规范范文第3篇
通过系统计算，说明设计过程。
关键词临时立柱 临时立柱基础 连系梁截面
中图分类号：TU921 文献标识码：A 文章编号：
1引言
一号桥站是成都地铁3号线一期工程中的一个中间站，无换乘，为地下二层双柱三跨12m岛式车站，本站两侧区间为盾构区间，盾构机从北向南过站。车站位于红星路-府青路与建设北路-星辉东路交叉口，主体沿红星路-府青路布置，附属分布在红星路-府青路两侧，A出入口及1号风道部分处于机动车路面下的围护结构采用盖挖法施工。
A出入口及1号风道长63.6m，宽26.8m,第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，混凝土支撑截面采用600mm×800mm，第二道支撑采用钢支撑,钢支撑采用Φ609，t=14mm。沿长度方向设置一排临时立柱。临时立柱上第一道连系梁采用截面为600mm×800mm的钢筋混凝土连系梁，第二道连系梁采用双拼40C槽钢。围护结构平面布置图如下图所示：
2临时立柱和连系梁设计
2.1临时立柱截面设计
临时立柱根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）按轴心受压构件计算，其轴向力设计值：
（Nzl—水平支撑及柱自重产生的轴力设计值；Ni—第i层支撑轴力设计值；n—支撑层数）
临时立柱采用格构柱截面采用4根等边角钢L125X125X14,四块缀板300X300X10间距是600mm， (临时立柱高7.4m)，一边高度方向约为9块缀板，查型钢表角钢的线密度:26.2kg/m.缀板的线密度=0.3*0.1*7.85*1000=233.5kg/m.
因此格构柱自重：
联系横梁采用槽40C,重：
混凝土撑作用在立柱上自重：
钢支撑作用在立柱上自重：（支撑共1道）直径609mm壁厚14mm其线密度为：205.429kg/m，
故：
根据里正深基坑的计算结果：第一道混凝土支撑的最大轴力标准值N=328.73kN，第二道钢支撑的最大轴力标准值N=512.02 kN,
军便梁上传递的荷载：
总共作用在立柱上的荷载值：
立柱长度：L=7.4m
立柱两端铰接，钢支撑长度系数：；
立柱计算长度：
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的规定：
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)5.1.3条查型钢表L125X125x14如下图所示的截面特性：
， ,,
根据材料力学知识计算该组合截面的惯性矩：(格构柱截面400x400)
《根据钢结构设计规范》(GB50017-2003)分肢对最小刚度轴的长细比，其计算长度取为：焊接时为相邻两缀板的净距离l=600mm。
则换算长细比：（根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)5.1.3-3式）
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表5.1.2对于格构柱的截面分类对X,Y轴均为b类。
采用Q235B级钢，查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表C-2
轴心受压构件的稳定性系数：
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)5.1.2式）计算稳定性：
(稳定性满足要求)
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)5.1.1式）计算强度：
（强度满足要求）
结论：临时立柱采用直径截面为400x400mm，四角采用L125x125x10的角钢，缀板采用300x300X16,缀板净距600mm的格构柱满足要求。
2.2临时立柱基础设计
根据《建筑桩基规范》(JGJ94-2008)（5.3.6式）单桩承载力标准值：（立柱桩径为1200mm，根据≤建筑桩基规范≥(JGJ94-2008)属于大直径桩）
根据≤建筑桩基规范≥(JGJ94-2008)表5.3.6-2（碎石类土层），大直径桩侧阻，端阻尺寸效应系数分别为：
桩周长：
根据《成都地铁3号线详细勘察阶段一号桥站岩土工程勘察设计参数建议值表》：桩的极限侧阻力和端阻力的标准值分别为：，立柱轴向力设计值为：1725.102kN。
=3.14x0.87358x120x3.5+0.87358x2500x1.1304
=1152.08+2468.74=3620.82kN
承载力特征值：
R=Quk/2=1810.4>1725.102
故承载力满足要求。
2.3连系梁的设计
第一道临时联系横梁采用两道槽40C钢。
联系梁跨度取L=5.0m
联系梁自重:
联系梁上作用混凝土撑（截面600X800）传来集中力（取联系梁段第二道钢支撑480.5kN）：
（取支撑自重+轴力的10%作用在连梁上）
假定钢支撑集中力作用在跨中(按最不利位置考虑)，则
支座处最大弯矩：
两道槽40c钢抗弯截面系数：
第二道临时联系横梁采用两道槽40C钢。
联系梁跨度取L=5.0m
联系梁自重:
联系梁上作用钢支撑（直径609，壁厚14mm,传来的集中力（取联系梁段第二道钢支撑轴力标准值501.12kN）：
（取支撑自重+轴力的10%作用在连梁上）
假定钢支撑集中力作用在跨中(按最不利位置考虑)，则
支座处最大弯矩：
双槽40c钢抗弯截面系数：
满足要求。
参考文献
[l] 《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
[2] 《建筑桩基规范》(JGJ94-2008)
[3] 《钢结构设计手册》.北京.中国建筑工业出版社.2003
[4] 李和华等编. 《钢结构连接节点设计手册》. 北京.中国建筑工业出版社.1992
钢结构设计规范范文第4篇
关键词：计算长度系数 侧移
1、 前言
门式刚架以质量轻、施工周期短、柱网布置灵活、综合效益高的特点在工业厂房中得到广泛的运用。对于此类结构的计算，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20吨的A1～A5工作级别桥式吊车或3吨悬挂式其重机的单层房屋钢结构。平时遇到的门式刚架结构形式的炼铁、炼钢、轧钢厂房的起重量大多超过20吨，甚至有的达到几百吨，已超过了门式刚架规程的使用范围，如何使用程序合理参数计算此类大吨位吊车结构是值得我们去探讨的问题。
有大吨位吊车的门式刚架结构类型一般下柱采用格构式截面，上柱采用焊接实腹工字形截面，梁采用变截面实腹工字形梁（图一）。从这类结构安全性考虑，提供以下建议，供设计人员参考。
图一
2、 规范的选用
吊车起重量大于20吨的门式刚架类型的钢结构厂房，已超出了门式刚架规程适用范围，应按钢结构设计规范的要求整体分析和控制。屋面梁受弯的同时存在一定的轴力，应该按压弯构件计算；由于钢结构设计规范中梁是按纯受弯构件进行计算，不会考虑轴力的影响，且钢结构设计规范没有具体给出变截面梁压弯构件计算公式，如果仍按钢结构设计规范计算，有些不妥，应该按压弯构件验算强度和稳定，因此建议屋面梁按门式刚架规程计算公式进行验算。
3、 柱计算长度
钢结构设计规范5.3.4条规定了单层厂房阶性形柱的计算长度的计算方法。 当粱与柱刚接连接时，采用钢结构规范STS程序自动按附表D-4、D-6确定刚接排架柱的计算长度。附表D-4、D-6是根据柱顶能移动但不转动，柱底固接，各阶柱线刚度确定的计算长度系数。一般实腹柱与实腹梁刚度很难达到这种约束条件，这样可能会导致各阶柱计算长度系数偏小的情况，计算结果偏不安全。如果厂房跨度比较大，屋面梁与上柱的截面刚度相差不大的情况下我们可以近似柱顶设为铰接，按照钢结构规范附表D-3、D-5铰接排架柱确定柱的计算长度系数验算柱的稳定，这是一种偏安全的处理办法，当然精确的计算需要靠有限元方法来完成。
4、 侧移的控制
门式刚架规程规定有吊车驾驶室刚架柱顶位移设计值限值为1/400，钢结构设计规范附录A.2规定风荷载标准值作用下有桥式吊车的单层框架的柱顶位移限值为1/400，因此，在水平力作用下（吊车水平力、风荷载）大于20吨的吊车的刚架柱顶位移设计值限值建议控制在 1/400。在地震力作用下，尤其是高烈度地区，如果柱顶位移控制在1/400需要截面做得很大，显得很不经济，我们可以参考建筑抗震规范框架的位移1/250控制。
吊车梁顶面处由一台吊车水平荷载所产生的变形，钢结构规范只对A7、A8重级吊车厂房作了规定：Hc/1250（按平面结构图形计算），对轻、中级没有做具体规定。轻、中级吊车梁顶面处变形设计人可根据具体情况和以往的经验灵活把握，最低要求不能超过1/400；同时要求避免由于变形太大出现卡轨，影响吊车正常运行。对于中级工作吊车吊车梁顶面处变形笔者建议宜按1/750控制。
5、 结语
本文简述了大吨位吊车门式刚架在设计过程常遇的一些问题，做了一些总结和建议，以便于设计人员之间的交流和提高，做到设计既经济合理，又能保证安全。
参考文献
(1) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程［M］.CECS102:2002.中国计划出版社，2003.
(2) 钢结构设计规范［M］.GB 50017-2003.中国计划出版社，2003.
(3) STS钢结构CAD软件技术条件. 中国建筑科学研究院 PKPM CAD 工程部,2008.
钢结构设计规范范文第5篇
【关键词】 节点连接 等强连接 刚性连接 节点域 弹性阶段 塑性阶段
中图分类号:G808 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)08-0202-02
1.引言
本文通过对STS模块中节点连接计算的实例计算数据,分析梁柱的刚性连接计算要点,在分析中综合软件,设计知识,规范三部分内容,将其有机结合。从而归纳总结节点设计的要点,同时提出软件计算的不足之处,STS模块采用的是2006.3的版本。
1.计算原则
建筑钢结构的节点连接,当非抗震设防时,应按结构处于弹性受力阶段设计,当抗震设防时,应按结构处于弹塑性阶段设计,节点连接的承载力应高于构件截面承载力。
2.计算目的
梁与柱的连接,按梁对柱的刚度的约束(转动刚度)大致可分为三类:即铰接连接、半刚性连接、刚性连接。本文仅对梁柱的刚性连接做计算分析。
梁与柱的刚性连接,其计算方法主要有以下两种:
(1)常用设计法
(2)精确计算法
节点抗震验算。
1)满足强柱弱梁的要求,即满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.2.5-1式即
。
2)满足强节点弱构件的要求:连接的受弯承载力和受剪承载力,满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.2.8-1
即和8.2.8-2即 。
3)节点域强度计算,满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.2.5-2。
本例计算简图及手算复核如下:
软件有关塑性截面模量的计算只给出计算的结构,对于计算过程未反映,现塑性截面模量计算如下:
HW300X300为双对称截面,所以全截面考虑塑性屈服时,受拉和受压侧的截面静矩相同:
ST=SC
应力计算,抗震设计时应满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.4.2条。本例手算复核如下:
对接焊缝与角焊缝的抗拉强度设计值不同,计算焊缝强度时,可先将对接焊缝面积 换算为等效的角焊缝面积 ,令焊缝的有效厚度不变,翼缘对接焊缝的长度即可按下式换算为等效角焊缝长度。
翼缘的惯性矩:
腹板的惯性矩:
翼缘惯性矩/全截面惯性矩:
0.9584
按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.4.2条:
高强螺栓承担的剪力设计值为
焊缝承担的剪力设计值为
梁翼缘和腹板与柱形成的工字性焊缝中翼缘设计弯矩为:
腹板设计弯矩:
节点域屈服承载力:应满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.2.5-2或《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2. 节点域的体积:
折减系数:(假设按7度设防)
节点域屈服承载力:
假如节点域的屈服承载力不满足,如何来补强呢?依据《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2,在柱、梁截面一定的情况下,对H型钢柱,可在节点域加贴焊板,焊板上下翼缘应伸出加劲肋以外不小于150mm,并用不小于5mm的角焊缝连接贴板和柱翼缘可用角焊缝或对接焊缝连接。当在节点域的垂直方向有连接板时,贴板应采用塞焊与节点域连接。因柱、梁截面已定,唯独能改变的是节点域的体积,也即柱腹板的厚度tw。
实际柱腹板厚度为13mm。从这一角度也验证了计算的正确性。
小结:
通过以上对电算的计算过程分析及手算复核,可以归纳出梁柱刚性连接的计算要点有如下几点:
1. 当考虑地震计算组合时,应勾选“设计内力是否为地震作用组合”,不考虑地震作用组合时,可不选此项。
2. 当为非抗震设计时,内力采用梁端的实际内力设计值,当为抗震设设计时,可按梁端承载力计算。
3. 考虑现场实际的连接,操作工艺为先栓后焊,有可能才用高空焊接,焊接温度对高强螺栓预拉力有影响,高强螺栓的实际承载力应做折减,折减系数取0.9,系统默认值为1.0。角焊缝的连接强度设计值当不采用引弧板时取0.85.
4. 梁翼缘采用对接焊与柱翼缘连接,在分配弯矩时,应将对接焊缝转化为角焊缝,按翼缘惯性矩占全截面惯性矩的比例分配弯矩。
5. STS程序中计算节点域的稳定采用的是,而规范采用的是
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准,《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) (2006年版),北京:中国建筑工业出版社,2006
[2] 中华人民共和国国家标准,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),北京:中国建筑工业出版社,2009
[3] 中华人民共和国国家标准,《建筑抗震设计规》(GB50011-2001)(2008年版),北京:中国建筑工业出版社,2008
[4] 王建,董为平编著,《PKPM结构设计软件入门与应用实例-钢结构》,北京,中国电力出版社,2008
[5] 夏志斌,姚谏编著,《钢结构设计―方法与例题》,北京,中国建筑工业出版社,2005
[6] 《钢结构设计手册》编辑委员会,《钢结构设计手册手册》(第三版),北京,中国建筑工业出版社,2004
[7] 李星荣,魏才昂编著,《钢结构连接节点设计手册》(第二版),北京,中国建筑工业出版社,2004
钢结构设计规范范文第6篇
关键词 钢结构设计原理 桥梁与渡河工程 教学改革
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048
随着钢桥和组合结构桥梁建设的不断增加，设计和施工单位急需大批熟练掌握桥梁钢结构设计和施工知识的专业人才。由于过去桥梁与渡河工程专业的本科阶段钢结构教学内容及教材侧重点与工业民用建筑专业无异，刚毕业的桥梁与渡河工程专业的大学生很难适应桥梁钢结构方面的工作，导致桥梁钢结构专业人才短缺、质量不高。一方面，钢桥和组合结构桥梁有着巨大的发展潜力和市场需求，另一方面，桥梁与渡河工程专业钢结构人才短缺，二者的矛盾造成了该领域就业空间广阔，并且在今后一个相当长的时期内该空间还将不断扩展。①为了满足社会对钢桥和组合结构桥梁人才的需求，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程在教学内容、教学方法及考核方式方面也在不断进行改革。
1 教学内容
1.1 教材
目前，国内已有的《钢结构设计原理》教材，大多基于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）②编写，适合工业民用建筑专业的本科生进行学习。涉及公路桥涵、铁路桥梁的钢结构设计规范的《钢结构设计原理》教材极少，以至于桥梁与渡河工程专业的学生学习此类③④教材后，无法直接应用于钢桥和组合结构桥梁的钢结构构造与结构设计中。针对上述问题，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程，选用东南大学叶见曙教授编写的“结构设计原理”⑤第三版第四篇――钢结构。该书结合我国公路桥涵钢结构及木结构设计规范、钢-混凝土组合桥梁设计规范进行编写，较好地解决了教材脱离规范的问题。此外，结合钢桥、组合结构桥梁参考书籍，在授课过程中紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解，使学生工作后，能够做到学以致用，更快适应工作。
1.2 侧重点
桥梁与渡河工程专业学生在进行“钢结构设计原理”课程的学习之前，材料力学、结构力学、建筑材料等专业基础课都已经进行了系统的学习。在“钢结构设计原理”课程的教学过程中，涉及到这部分的内容适当从简讲授，而增加更多针对桥梁钢结构的内容。例如在材料性能方面，将讲解的重点放在桥梁钢结构用钢材、高强钢绞线、桥梁钢结构用新材料如耐候钢、耐高温钢材等材料的性能方面，让学生了解现有桥梁用钢的现状及未来的发展趋势；结合这些材料在实际工程中的应用图片，提高学生的学习兴趣；在桥梁钢结构应用中，适当介绍索设计的内容，例如钢梁桥中的体外预应力索、斜拉桥中的拉索、悬索桥中的缆索等，以有助于学生学习后续的钢桥和组合结构桥梁课程，列出主要的参考文献，供学生在课余时间有选择地学习；桥梁钢结构尤其是铁路桥，由于受到动荷载的影响，钢结构焊接的疲劳问题不容忽视，在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程中必须补充疲劳设计的相应内容。为拓展学生的就业面，在课程讲授过程中适当增加工业民用建筑用钢结构设计原理的知识，对其所用规范进行介绍，拓宽学生的知识面。
2 教学方法
桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程教学，应该既注重基本知识的传授，同时不断启发学生，调动他们学习的积极性和主观能动性，逐步培养出发现问题、思考问题、分析问题、最终解决问题的能力。通过对这种学习方法的传授，使学生既能掌握书本知识，又能不断创新进取，极大提高学生的学习积极性。
2.1 理论教学
针对学生对图片或视频信息的兴趣浓厚，对单纯的数字或者文字兴味索然的现实情况，对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式播放给学生，让学生以娱乐的方式掌握知识。例如，钢结构的连接和破坏问题，每一项钢结构的破坏或失稳现象都通过图片展现，引导学生思考这些现象背后的机理问题，诱发学生的兴趣，从而引出该节课程教授的重点，改善课堂教学的效果；同时，图片或视频的应用，还能加深学生对基本知识与基本原理的感性认识。
但对于计算原理和公式，一定要用板书演示其推导过程，让学生的思路紧随教师的演示，充分利用课堂时间，消化计算原理，提高教学效率。在计算理论讲解完成后，结合工程应用，介绍实际桥梁钢结构的细部处理及节点构造措施，让学生做到理论与实际相结合，掌握工程中处理具体问题的方法。
采用习题课、讨论课的方式，对学生作业过程中存在的问题进行深入剖析，点评解题过程中的易错点和答题错误的原因。在讲解和讨论的过程中，帮助学生理清解题思路，规范解题步骤，总结解题技巧，提高答题的正确率，同时培养学生严谨、认真、细致的工作作风。
2.2 现场教学
在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程讲授过程中，多媒体、板书等多种手段是课堂教学的主要方法，但对于钢结构设计原理课程来说，仅有课堂教学是远远不够的。因为尽管有多媒体作为教学工具，但毕竟还是图片或短暂影片，学生难以形成一个完整的钢结构的概念，对钢结构的感性认识依旧不够具体深刻。在钢结构设计原理课程的理论教学学习期间或结束后，充分利用学校周围已建或在建钢桥与组合结构桥梁，进行现场参观、学习，便于理论知识与实际应用“接轨”，有选择性地带学生深入施工现场，进行教学实践很有必要。在进入现场之前，负责钢结构设计原理课程的教师，需要事先向学生讲解工地现场实践中所涉及的系统知识。安排好班级分组与带队教师，特别强调实习过程中的安全问题与组织纪律问题。在施工现场，让学生进一步认识真实的螺栓、焊缝、纵向和横向的加劲肋，辨别现实构件中的受拉构件、受压构件、受弯构件或压弯构件、拉弯构件，观察构件的现场连接拼装。请施工单位负责人讲解施工现场钢结构的基本概况，采用的施工方法，施工组织设计，施工质量控制要点，安全保障措施，施工过程中遇到的各种困难，出现的问题及解决的方案等。现场教学过程中，提醒学生注意观察，认真聆听讲解，将书本上的图纸和现场的实体结构充分比对，加深对书本知识的理解。同时，结合工程技术人员的讲解，学习工程中处理具体问题的方法，真正达到现场教学的目的。
2.3 实践教学
实践教学分为实验教学和课程设计两部分。学生在钢结构设计原理课程学习过程中，如果对某个问题有进一步研究的兴趣，可以通过参与大学生创新实验项目，提出自己的研究课题。设计实验方案，动手制作钢结构实验模型，通过实验结果验证自己的想法或发现自己提出的方案的不足，激发学生的创新热情，培养学生的动手能力，同时也可为今后的学习和工作提供宝贵的经验。课程设计，有助于帮助学生系统地应用理论课程学习到的知识，做到学以致用。但以往的课程设计都是在理论课讲授完毕后进行，设计效果不佳。为了改善课程设计效果，打破理论教学与课程设计的严格界限，将理论教学与课程设计同步进行。⑥在钢结构设计原理课程开始上课之时，就给定课程设计题目，随着授课进度的深入，让学生以长期大作业的方式分步骤完成。这样，在理论授课过程中，学生随时可以针对课程设计的内容进行提问，并能得到及时解答，课程设计周学生只需整理计算书、绘制图纸。这样，学生有充足的时间掌握钢结构设计原理的各项设计环节内容，遇到问题能够及时得到解决。
3 考核方式
在对钢结构设计原理课程的教学成果进行考核时，如果仅仅通过期中、期末的考试结果来评价学生的学习情况，显然将会是不全面的，也是不准确的。在钢结构设计原理的教学过程中，采用多种考核形式，例如随堂测验，课堂提问，组织学生进行小组讨论或者针对钢结构设计中存在的某一问题，让学生提交研究报告等方式进行考核。对学生的日常测验，也可以采用口试和笔试相结合的形式，或者把一次测验拆分为多次小的测验，这将有助于更加全面地评价学生的学习情况，降低一次考试所带来的偶然性。传统的考试方法大多偏重对知识的记忆，形式单一，难以客观、全面地评价教学效果，也难以调动学生自主学习的积极性。桥梁与渡河工程的钢结构设计原理课程考试，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均给出，避免学生死记硬背。此外，可考虑“半开卷”考试，允许学生将自己认为重要的内容事先书写在一张A4纸上，考试时允许查看，考后随试卷上交。这样，学生对自己认为的重点进行总结，通过总结内容的实用性，可反映学生对课程重点的把控。
4 结语
针对桥梁与渡河工程专业学生钢结构设计原理课程学习中存在的问题，从教学内容、教学方法和考核方式三个方面，提出了一系列的改革措施。
（1）选用《结构设计原理》教材，并结合钢桥和组合结构桥梁相关参考书籍，已学过的内容适当从简讲授，紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解。（2）对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式进行播放；但对于计算原理和公式，一定用板书演示推导过程；采用习题课、讨论课的方式，点评解题过程中的易错点，总结解题技巧。（3）在理论课学习期间，充分利用学校周围已建或在建钢与组合结构桥梁，进行现场参观、学习。（4）理论教学与课程设计同步进行，进行大学生创新实验。（5）考核中，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，给出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考虑“半开卷”考试。
注释
① 苏庆田，吴冲.钢与组合结构桥梁课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.
② 钢结构设计规范[S].GB50017-2003.
③ 陈绍蕃.钢结构[M].北京：中国建筑出版社，2003.
④ 彭伟.钢结构设计原理[M].成都：西南交通大学出版社，2004.
⑤ 叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2014.
钢结构设计规范范文第7篇
【关键词】钢结构；结构设计；要点分析
21世纪是一个科技高速发展的时代，我国处于社会主义初级发展阶段。我们只有大力发展生产力，增加科研投入，不断地进行改革探索最后一定会取得很好地成绩。在我国的建筑行业近几年呈现良好的态势，我们在这个领域取得了很好地效果，尤其在钢结构的改革方面更是取得了很好地效果。在传统的观念，钢结构的做大的作用就是稳固的作用，对于工程的质量起到很好的保证作用；如今想在原有的基础之上更好的使钢结构具有更好的强度，质量轻便，施工的过程简单易行。面对于市场需求的要求，我们的建筑企业就要不断地改革创新，如今的压力主要来自于两个方向：第一，近几年建筑企业呈直线型上升，之间形成了强烈的竞争关系，很多的企业进行价格战，这样减少了收益；第二，想要占领市场就要加大科研投入，具有强大的质量保证，及时出现更新换代的产品，只有这样才会更好地具有竞争力。
一、明确钢结构设计所涉及规范、规程
钢结构设计中所涉及规范、规程总体上可分为三种：1.国家规范（GB），如《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等等；2.行业规程（JGJ）或地方规程（DBJ）有：《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）、《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）等等；协会规程（CECS）有：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（2012年版）》（CECS102：2002）、《预应力钢结构技术规程》（CECS212：2006）等等。
二、理解钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的概念
钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的区别。所谓的设计的年限，通常是指在设计之初规定的时间之内，该项产品不会出现大的问题进行大型的维修，只需进行日常的维修保养即可，就能达到设计之初的设计理念。对于设计基准期，是指在设计的过程中确定活荷载代表值选用的时间参数，根据某一特定的区域与关系，进行不同年段进行统计，确定其失效率，最后定下基准。在我们这里提到的建筑的寿命，指的是建筑最终的使用时间，一般情况下，这个时间是按建筑开始，一直到完全报废退出历史的舞台的整个的时间。在我们的如今的钢结构设计中这几方面的参数数据是不可缺少的。
三、区分钢结构设计的承载能力极限状态和正常使用极限状态
承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适宜继续承载的变形。正常使用极限状态指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限。钢结构设计中，对承载能力极限状态进行严格的控制，保证结构不发生安全破坏；对正常使用极限状态，要结合建筑物的安全等级，使用功能等要求进行有效地控制。既满足建筑物的使用要求，又要兼顾建筑结构的经济性。
四、单层钢结构厂房设计注意事项
1.注意单层厂房的温度区段的分隔措施。随着我国工业建筑规模的扩大，近年来建成了一些特大面积的厂房，有的纵向长达数百米，有的横向十余跨相连。《钢结构设计规范》有关温度区段的分隔长度应按《钢结构设计规范》或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的相关要求。纵向温度区段的分隔以双柱伸缩缝为宜，对有托架的厂房，也可采用铰接短钢柱或吊挂钢板支撑的构造来实现双柱伸缩缝。纵向温度区段的分隔如采用双柱伸缩缝会影响厂房的使用功能，以采用滑动支座的方法为宜。
2.注意单层厂房屋面支撑系统的布置。厂房屋面支撑系统保证了结构在安装和使用过程中的稳定性，提高结构的整体刚度，控制了屋面杆件的平面外计算长度以较少杆件的截面尺寸。屋面支撑系统包括横向支撑、纵向支撑、竖向支撑（仅用于梯形屋架）和系杆。
3.注意单层厂房柱间支撑系统的布置。厂房的柱间支撑保证厂房纵向的稳定和空间刚度，承受厂房所受纵向的风荷载、吊车荷载及地震力并传至基础，控制了柱的平面外计算长度以较少柱的截面尺寸。柱间支撑的设置除按规范要求满足其上述功能外，还要注意与屋面支撑系统相协调，与屋面支撑设在同一柱距内。对于屋面支撑形式，应首选十字形交叉支撑，这种支撑传力直接、构造简单、用料省、刚度大；对于柱间距与支撑高度比值大于2的上柱支撑，可采用人字型或八字型支撑以减少用料；当支撑位置处要考虑人员出入或放置设备，应考虑空腹式门形支撑，但这种支撑用料费、刚度差，所以柱间支撑，尤其是下柱支撑尽量设于无人员或设备的柱距处。
五、钢结构制图注意事项
钢结构的设计图纸和很多的设计图一样也是分为两部分，设计之初的设计图和施工图两部分，我们严格按照设计审核的相关的规定，图纸的设计者主要的方向是在设计图方面进行深入的钻研探索，钢结构的相关的施工单位根据实际的工程方向进行设计。在设计的过程中这两部分的设计人一定要进好工作的协调工作，互相渗透自己的思想理念，达成共同的目标，以保证工程的进度顺利地实施，最后达到工程的目的。
六、结语
激烈的竞争的形式是今天我们必须要面临的，我们可以想象每天报道的中小企业的倒闭的现象很多，正由于面对着严峻的压力，没有很好的处理好这方面的关系，想要企业有很好的发展，就要不断地发开发新的产品，提高品质，与同类产品相比较更具竞争力。我们的钢结构就是面临着这样的问题，经过自身不断的改革创新，使自身更具竞争力。目前，钢结构的设计取得了一定的成绩但是还有很多的问题存在，想要更好地发展，我们还要不断的走下去，一步一个脚印的解决问题，不断地满足市场的需求，用先进的科学技术说活，我相信在不久的将来我们的钢结构设计一定会取得更大的成绩。
参考文献
[1]《钢结构设计手册》编辑委员会.《钢结构设计手册》（上册）（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2004
钢结构设计规范范文第8篇
【关键词】混凝土柱;轻钢屋面;仓库设计
0.前言
单层仓库采用的结构形式，随着跨度和高度的不同，常用的结构形式有框架结构、门式钢架结构和混合排架结构三种。混合排架结构采用混凝土柱，实腹钢梁，屋盖采用压型钢板屋面板和冷弯型钢檩条。混合排架结构具有防火、防腐、造价低等优点，所以在近几年国内的实际应用中较为常见。
混合排架宜为单层单跨结构，有带拱拉杆或不带拱拉杆两种形式，拱脚与混凝土柱顶铰接。亦可为单层双跨或单层多跨结构。
混合排架的跨度不宜大于24m，檐口高度不宜大于15m，屋面坡度宜取1/8～1/12，雨水较多的地区宜取其中的较大值。
1.计算程序
设计这类结构仍是用STS里面门式刚架的程序来计算，建模的顺序跟设计门式刚架一样，但由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式，而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式，由于连接形式的不同，致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱，应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。
2.连接形式
混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝土柱底采用刚接，多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面。
3.规范选择
这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择“单层钢结构厂房”，如果为抗震地区且选择了地震作用计算，程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制；混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计，满足混凝土结构设计规范相应要求，钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；挠度控制，考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）适当放宽。
4.单榀设计
4.1建模
单榀设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们分开来分别进行设计，往往使设计结果带来不安全的隐患：如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题。
4.2计算
程序自动根据整体分析得结果，按照混凝土结构设计规范进行混凝土柱的配筋计算，按选定的钢梁构件验算规范进行钢梁的校核，在布置基础的情况下，同时根据整体分析柱底力完成基础的计算。
5.整体设计
5.1混凝土柱与钢梁的铰接连接处理
一般存在三种连接构造处理：完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱；完全滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱；介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。
5.2程序的处理
考虑混凝土柱与钢梁的不同构造连接，可以通过设置混凝土柱的柱顶不同约束情况来实现。
5.2.1完全抗剪连接构造：普通的铰接连接。
5.2.2完全滑移连接构造：采用铰接＋混凝土柱顶定义约束为“水平方向自由滑动”。
5.2.3部分滑移连接构造：采用铰接＋混凝土柱顶定义约束为“约束水平方向相对位移差”。 对于定义完全滑移与部分滑移的分析模型，必须保留一个梁端为完全约束的普通铰接节点，否则会出现分析上的可变体系，使分析无法进行。在定义完全滑移或部分滑移约束的情况下，程序分析结果中，在查看该混凝土柱的构件信息时，能够发现程序实际分析出来的滑移量，根据分析结果可以用来处理设置滑移的节点构造。
5.3施工图的处理
门式刚架施工图程序中，能够根据整体分析的结果，处理这类节点及钢梁的施工图。在容许滑移的连接节点施工图中，底板设置长圆孔，长圆孔标注的长度尺寸为支座底板相对于支承面的容许滑移距离，为保证滑移的顺利进行，垫板与底板之间不应施焊，底板于混凝土柱顶接触面处理应保证支座底板与支承面间在容许距离内自由滑动。对于限制滑移量的连接节点中，当滑移量达到容许距离时支承面应设置可靠抗剪措施，限制继续滑移，使剩余剪力能够完全传递给柱。
6.结束语
综上所述，混凝土柱实腹钢梁单层厂房与门式刚架有相同之处，又有其不同之处。相同之处在于其单个构件的计算和校核，如钢梁的强度、刚度，稳定性，以及檩条和屋面板的计算和构造。不同之处在于梁和柱是铰接连接，梁柱受力不同于门式刚架。理解它的受力原理是做好结构设计的关键。
【参考文献】
［1］GB50017-2003.钢结构设计规范.中国建筑工业出版社，2003.
［2］GB50010-2010.混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社，2010.
［3］GB50011-2010.建筑抗震设计规范.中国建筑工业出版社，2010.
［4］CECS102：2002.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程.中国计划出版社，2003.
［5］候兆欣,李秀川.轻型钢结构建筑节点构造.机械工业出版社，2004:22-28.
［6］中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部.STS技术条件，2010.
［7］中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部.STS用户手册，2010.
钢结构设计规范范文第9篇
关键词:玻璃长廊，钢结构支架，整体稳定有限元分析
Abstract: a complex engineering being long 100 meters, width 21 meter glass corridor, the steel structure stents to support. The steel structure in support of their own strength, bearing capacity, deformation link ability; At the same time, considering the deformation of the concrete structure of steel structure stents influence; In addition, through the whole stability of the finite element analysis, effectively reduced the component sections.
Keywords: glass corridor, steel structure bracket, and the overall stability finite element analysis
中图分类号： TU391文献标识码：A文章编号：
一、引言
随着我国经济的迅速发展及钢材产量的日益增加，钢结构长廊在建筑行业得到广泛的应用。钢结构一方面可长廊化制作，减少现场施工的工作量，施工周期短，同时由于其自重轻、结构荷载小，减少了地基处理的工作量和费用，并有利于抗震，给投资方带来较好的经济效益和社会效益；另一方面由于其材料本身的性能好，强度高，与钢筋混凝土结构相比结构断面小，在长廊布置中可以节省一部分空间，更容易满足工艺灵活布置的要求。根据现行《钢结构设计规范》的规定，承重结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计，而承载能力极限状态包括构件与连接的强度破坏、疲劳破坏和因过渡变形而不适应继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和倾覆；正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用或耐久性能的局部破坏。然而一般设计人员多关注结构的强度与变形问题，对结构稳定问题的关注程度远远不够。根据笔者在钢结构设计中的一些经验，认为一个成功的玻璃长廊钢结构设计必须解决好其稳定设计及构造措施的问题，且在使用规范过程中尚应避免孤立或片面地对规范条文进行理解。
二、工程概述
某塔楼裙房屋面在N-02~N-05轴线间存在长度达100米，宽度达21米用于覆盖走廊的玻璃罩，玻璃罩大部分是从FL.05M（标高+21.700m）与FL.05（标高+23.700m）开始，但在N-X轴线以北存在一部分从FL.01（标高+0.00m）开始的玻璃罩。
考虑到钢结构截面较小，对建筑立面的影响小，并且可以在主体结构完工后再施工上面钢结构部分，因此玻璃罩的支承系统采用钢结构。由于部分支承玻璃连廊的钢架构支架从裙房混凝土结构楼面升起，部分从地面升起，因此钢结构支架柱的长度不一致，计算长度也不一样，其对稳定的要求也不一样。
由于钢结构柱的长度不一致，嵌固位置不一样，因此采用大型空间结构分析有限元程序Sap2000进行分析。
二、线弹性的分析
对于支承玻璃罩的钢结构系统，进行了竖向荷载、风荷载、地震作用、温度作用以及支承钢结构系统的下部混凝土结构的相对位移作用下的受力分析，以验算其是否具有足够的承载力和刚度。
（1）在竖向荷载（DL+LL）作用下，钢结构系统的变形如下图所示，其最大挠度为41mm，为其跨度（21m）的1/512，满足规范不大于1/400的要求。
（2）在风荷载和地震作用下，钢结构的变形见下图，在风作用下的最大侧移为27mm，层间位移角为1/407，满足《钢结构设计规范》GB50017-2003中层间相对位移不超过1/400的要求；在地震作用下最大侧移为3mm，层间位移角为1/3667，远小于抗震规范的限值1/300。
风荷载作用下变形简图 地震作用下变形简图
（3）在30摄氏度温差作用下，钢结构中产生的轴力分布见下图，产生的最大轴力为251.923kN，此轴力在截面上产生的应力仅为3.5MPa，可见温度变化对于钢结构系统的影响很小。
（4）钢结构系统的下部裙房两部分之间在风荷载和地震作用下产生的最大相对位移差分别为2.331mm和2.097mm，在这两种相对变形作用下钢结构中产生的轴力见下图，两种情况下产生的最大轴力分别为9.87kN和8.93kN，此轴力在截面上产生的应力分别为0.144Mpa和0.131MPa，可见由于下部相对变形较小并且上部钢结构系统的相对刚度较小，下部结构相对变形在上部钢结构中产生的应力基本上可以忽略不计。
风荷载作用下底部位移差产生的轴力 地震作用下底部位移差产生的轴力
三、钢结构整体稳定性的分析
稳定性是钢结构设计中的一个突出问题，在各种类型的钢结构设计中，都会遇到稳定问题。该问题也是钢结构设计中急待解决的主要问题，一旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重的损失，甚至会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关。目前，钢结构中出现过的失稳事故大多由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定性能不够清楚，对如何保证结构稳定缺少明确概念，造成结构设计中出现不应有的薄弱部位。因此，在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念，才能更好地处理钢结构稳定问题。
由于钢结构支架柱的长度不一致，计算长度也不一样，直接从地面升起的钢结构支柱若要按照《高层民用刚结构技术规程》JGJ-99-98中框架柱长细比要求进行设计的话，构件断面需要边长为1300mm的钢管柱，但承载力富余非常大。而从裙房混凝土结构屋面升起的钢结构柱，构件断面仅需要边长为600mm的钢管柱。为了建筑美观、同时也为了节省造价，避免不必要的浪费，统一将所有钢结构支架柱取为断面为600mm的钢管柱。钢架构支架的整体稳定以及钢结构支架柱的杆件稳定都通过整体屈曲分析验算进行保证。
采用Sap2000进行整体验算时，为了真实反映结构的屈曲特性，将钢结构杆件进行细分，所有细分后的单元长度都不超过1米。
为了验证钢结构系统的整体稳定性，进行了了几种荷载组合工况下的特征屈曲分析。这几种荷载组合工况下发生第一阶屈曲时的荷载系数如下表所示：
荷载组合工况 第一阶屈曲模态的荷载系数
1.35DL+0.98LL 59.16311
1.2DL+1.4LL 63.63906
1.2DL+1.4LL+0.98WINDX 63.30373
1.2DL+0.98LL+1.4WINDX 62.98228
1.2DL+1.4LL+0.98WINDY 63.93550
1.2DL+0.98LL+1.4WINDY 66.41098
上表中荷载系数的意义是：在该种荷载工况作用下，发生屈曲时所需施加的荷载是已经施加的荷载的倍数。通常荷载系数大于10就可以认为结构整体稳定没有问题，不需要作进一步的分析，同时也可以不考虑P-Delter效应的影响。从上表中可以看出，在几种荷载组合工况下的荷载系数都远大于10，因此钢结构系统的整体稳定性没有问题。
四、结论
从上面的分析结果可知：该支承玻璃长廊的钢结构支架系统，在荷载因素非荷载因素作用下的承载力、刚度、变形能力都满足要求。同时也满足正常使用状态下玻璃长廊的使用要求。另外，通过钢结构整体稳定验算，不仅保证了钢架构支架的整体稳定和支架柱的杆件稳定，同时避免了按照规范要求所导致的构件断面过大，不美观、不经济的问题。
参考文献
[1] 《钢结构钢结构设计规范》（GB50017-2003）
[2] 《门式刚架轻型房屋钢结构刚结构技术规程》（CECS 102:2002）
[3] 夏志斌,潘有昌 结构稳定理论. 高等教育出版社. 1988.
[4] 陈绍蕃.钢结构稳定设计指南. 中国建筑工业出版社，1995.
[5]《钢结构钢结构设计规范》应用讲解. 中国计划出版社. 2003.
[6] 陈绍蕃主编《钢结构》（第二版） 中国建筑工业出版社.
钢结构设计规范范文第10篇
关键词：网架鉴定测量分析结论
正文：
网架结构设计与施工主要按照《网架结构设计与施工规程JGJ7-91》①执行。网架结构设计由注册结构工程师签章，经设计院总工及设计负责人和结构工程师审查，一般不会有设计方面的质量问题。网架结构的质量问题往往发生在施工方面，网架结构工程大部分是大跨度公共建筑及重要的公共建筑，网架结构的质量鉴定就更加显得责任重大。
娄底市土木建筑学会2010年6月受某单位委托，对一网架结构进行结构安全性鉴定。
1、网架设计情况：
网架平面尺寸长×宽=36m×22m，钢筋砼柱支撑，柱顶标高6.000m，网架顶标高7.200m。工程结构设计使用年限为50年，结构安全性等级为二级，建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类，荷载设计参数：基本风压0.3KN/m2，基本雪压值0.4KN/m2，屋顶活荷载0.5KN/m2，2009年8月进行岩土工程详细勘察，基础设计以强夯复合地基为持力层，地基承载力特征值不小于160KPa，独立柱基础J-a：2200×2200×800(高)mm，内配 14@120双向。
网架设计使用材料：
Q235――用于网架杆件、支座(托)、檩条等。45号钢――用于螺栓球(网架)和套筒(D≥30mm)。40Cr――用于高强螺栓(网架螺栓球)。彩色压型钢板――用于屋面瓦。E43焊条――用于钢结构焊接。网架防腐――75μm环氧富锌底漆，100μm环氧云铁中层漆，80μm氯化橡胶面漆。
网架设计材料规格用量――杆件1～86号,φ48×3.0。87～100，φ60×3.0。101～110，φ75×3.75。111～113，φ89×4.0。螺栓球规格φ100，孔数5～9个，螺栓直径M16～24。φ120，孔数7～10个，螺栓直径M16～24。φ150，孔数5～8个，螺栓直径M16。
2、咨询师对网架顶棚作了现场详细调查
螺栓球设计为φ100、φ120、φ150，实际螺栓球只有φ90。支承点杆件设计直径φ89实际是φ75。B×2轴支承点下弦水平杆106#设计为φ75×3实际为φ60×3，113#杆设计为φ89×4实际为φ75×3，腹杆111#设计为φ89×4实际为φ75×3。用激光全站仪进行测量检查，相邻支座高差超限，最大150mm，大于允许偏差值(30mm)；有三个下弦节点的挠度值超标（设计允许的挠度值为55mm），分别达到100mm、85mm、57mm。网架杆件与螺栓球接缝处填嵌欠严密。屋面为单层压型彩板，厚度0.6mm。
3、结构安全性鉴定分析
按照《网架结构设计与施工规程JGJ7-91》《某空间网架多工况受力分析与施工控制分析》②《平板网架分析、设计与施工》③进行鉴定分析，此网架顶棚工程未办理施工许可证，违反了国家工程建设程序。工程变更无设计签字文件，资料不完整不能达到竣工验收条件。未严格按《网架结构设计与施工规程JGJ7-91》进行施工，《网架结构设计与施工规程JGJ7-91》规定，焊接球壁厚不能小于4mm,设计壁厚减薄量不应大于13%，也不得超过1.5mm，主控项目材料品种级别达到要求但规格达不到要求，一般项目方面，网架杆件与螺栓球接缝处填嵌欠严密。国标图集钢网架结构设计07SG531。建筑钢结构防火技术规范CECS5000：2006。钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001。建筑抗震设防分类标准GB50223-2008。建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008年版）。建筑结构荷载规范GB50009-2006。建筑地基基础设计规范GB50007-2002。砌体工程施工质量验收规范GB50203-2002。混凝土结构设计规范GB50010-2002。混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002。钢结构设计规范GB50017-2003。钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范JGJ82-91。冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002。建筑钢结构焊接规程JGJ81-91。建筑设计防火规范GB50016-2006。
4、网架顶棚结构安全性评价
承载力方面：在补充完善设计变更的情况下，除已指出杆件需复核加固外，螺栓球、杆件、高强螺栓的承载力R/γοS≥1.0，a级；钢檩条：R/γοS＞1.0，a级。
变形方面：网架竖向挠度最大值100mm，允许挠度L2/250=48mm，允许偏差15%时的挠度值为55mm，有三个下弦螺栓球挠度超标，其余均在允许范围内，b级。网架相邻支座高差中有3处超过允许偏差值30mm，达到51mm；有1处相邻支座高差为109mm，c级。
5、咨询意见
（1）、网架结构水平高度偏差超标，房屋结构安全性评为Bsu级，
（2）、设计变更应由设计单位出具变更通知。
6、处理建议
（1）、罩棚相邻主支承点高差达到101mm的螺栓球加固处理。