钢结构厂房设计要注意哪些问题

钢结构厂房设计应注意问题门式轻钢刚架常见设计质量问题及预防措施

189 门式轻钢刚架常见设计质量问题及预防措施

1891梁、柱拼接节点一般按刚接节点计算，但往往由于端部封板较簿而导致与计算有较大出入，故应严格控制封板厚，以保证端板有足够刚度。

1892有的设计斜梁与柱按刚接计算而实际工程则把钢柱省去，把斜梁支承在钢筋混凝土柱或砖柱上，造成工程事故，设计时应注意把节点构造表达清楚，节点构造一定要与计算相符。

1893多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱和斜梁焊 死致使计算简图与实际构造不符，造成工程事故。

1894檩条设计常忽略在风吸力作用下的稳定，导致大风吸力作用下很 容易失稳破坏，设计时应注意验算檩条截面在风吸力作用下是否满足要求。

1895有的工程在门式刚架斜梁拼接时，把翼缘和腹板的拼接接头放在同一截面上，造成工隐患，设计拼接接头时翼缘接头和腹板接头一定要错开。

1896有的单位檩条设计时只简单要求镀锌，没有提出镀锌方法镀锌量 ，故施工单位用电镀，造成工程尚未完成，檩条已生锈，设计时要提出宜采用热镀锌带钢压制而成的翼缘，并提出镀锌量要求。

1897隅撑的位置和檩条（或墙梁）和拉条的设置是保证整体稳定的重要措施，有的工程设计把它们取消，可能造成工程隐患。如果因特殊原因不能设隅撑时，应采取有效的可靠措施保证梁柱翼缘不出现曲屈。

1898柱脚底板下如采用剪力键，或有空隙，在安装完成时，一定要用灌浆料填实，注意底板设计时一定要有灌浆孔。

1899檩条和屋面金属板要根据支承条件和荷载情况进行选用，不应任意减薄檩条和屋面板的厚度。

18910为节省檩条和墙梁而采取连续构件。但其塔接长度不少单位没有经过试验确定，而塔接长度和连接难于满足连续梁的条件。在设计时，要强调若采用连续的檩条和墙梁，其塔接长度要经试验确定 ，也应注意在温度变化和支座不均匀沉降下可能出现的隐患。

18911不少单位为了省钢材和省人工，将檩条和墙梁用钢板支托的侧向肋取消，这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。设计时应在图纸标明支座的具体做法，总说明应强调施工单位不得任意更改。

18912门式刚架斜梁和钢柱的翼缘板或腹板可以变厚度，但有的单位翼缘板由20mm突然变成8mm，相邻板突变对受力很不利，设计时应逐步变薄，一般以2mm至4mm板厚的级差变化为宜。

18913有的工程建在8度地震区，可是其柱间支撑仍用直径不大的圆纲，建议在8度地震区的工程，柱间支撑应进行计算，一般采用角钢断面为宜。

18914有的工程，不管门式刚架跨度多大，柱脚螺栓均按最小直径M20选用，造成工程事故。锚栓应按最不利的工况进行计算，并应考虑与柱脚的刚度相称，还要考虑相关的不利因素影响，建议按本措施：第18710条采用。

18710一般当刚架跨度：小于等于18m采用2个M24；

小于等于27m采用4个M24；

大于等于30m采用4个M30；

18915有的门式刚架安装时没有采取临时措施保证门式刚架侧向稳定，造成安装过程门式刚架倒地，建议在设计总说明中应写明对门式刚架安装的要求。

18916屋面防水和保温隔热是关键问题之一，设计时要与建筑专业配和，认真采取有效措施。

当跨度大于30米以上时，采用固接柱脚较为合理。

关于托梁，我们的做法是按普钢设计。特别是要控制托梁挠度。要是托梁的挠度太大就会使刚架内力发生变化，引起附加弯矩。

钢梁与钢柱的连接采用刚性节点。sts采用：翼缘和腹板按抗弯刚度比例分配所需负担的弯矩，而剪力全部由腹板承受。这样翼缘采用焊接，腹板采用摩擦型高强螺栓连接，螺栓数量多，造成施工时不便，实际上个人感觉wxfdawn所说比较实用，即节点弯矩由翼缘连接焊缝承受，腹板连接螺栓只受剪，高强螺栓只排一列，有利于施工，计算简便。

节点域抗剪不满足：调整节点域的腹板宽或厚！

门式刚架连接节点设计请教——用普通螺栓连接时按算法

1：假定中和轴在受压翼缘中心；用高强螺栓连接时按算法2：假定中和轴在落栓群中心。

高强螺栓有预紧力，在弯矩作用下中和轴靠近螺栓群的形心轴，按螺栓群中心计算是偏于安全的。普通螺栓没有预紧力，所以弯矩作用的支撑点靠近受压翼缘。如果是高强螺栓，按受压翼缘为弯矩作用的支撑点计算螺栓的承载力是偏于不安全的

变截面门式刚架构件，当截面高度变化率>60mm/m时，根据规程CECS102：2002第611条第6项，按不考虑截面抗剪屈曲后强度来控制截面的高厚比。当由于这个条件出现高厚比不满足的情况，可以通过以下任一种方式来进行调整：

1）调整截面高度变化（如调整梁构件节点位置，增长变化区段），使截面高度变化率尽量满足≤60mm/m的要求；

2）加大腹板厚度，满足程序不考虑屈曲后强度对腹板高厚比限值的要求；

3）设置横向加劲肋，用工具箱中的基本构件计算来确定满足高厚比要求的情况下，需要设置加劲肋的间距；

42米单跨的话，柱脚剪力会很大，柱底板的抗剪键达不到抗剪要求。此时可以考虑在两柱脚之间设置拉杆，以减少柱底推力。

我做过两个，一个60m无中柱，一个102m有一根中柱，没什么问题的，在宁波，一般柱头要做到1m~15m，梁加掖部位大约都在13m~15m，一般这种结构屋面很少有大的吊载，主要是风载控制，而且我的这些项目都是a类场地，没什么的，重要的是构造措施要好，节点要保守，梁柱保证高跨比，挠度控制的严一些重要的是支撑系统，一定要做足，最好算得保守一些，安全第一应力比其实还好，但是一定要注意吊装，梁的高宽比最好不要超过5——其实，国内最大跨度的门式刚架已达到74M了，在计算上也没什么太复杂的，需要注意的是钢梁截面太大平面外的支撑一定要作好，钢梁的挠度要严格控制，按70M，挠度1/400，跨中变形已经有175mm，比较恐怖，另外对与风吸力的工况要好好计算。如果是用作机库，山墙大门附近的两榀刚架就得注意了，刚架挠度太大会影响到大门的安装

变截面梁可以根据梁的弯矩包罗图来确定梁的截面尺寸和变截面的位置。

变截面位置最好设在梁的反弯点附近。

你最好先看看梁的弯矩包罗图的形态。

此外，还要根据运输条件考虑梁的分段长度。一般不能超过20米。

材料利用率，对于一般的梁来说控制材料利用率 ，主要是控制翼缘宽、腹板高的尺寸选择的要符合特定的模数这样切出来的板才不浪费。 对于分段位置，不需要太过于考虑。

分段要考虑到钢板的模数，一般钢板长8米，所以梁长8米或12米最好。

用STS算门刚输入活荷载时，当雪荷载起控制作用时，其分布系数在STS中的哪里进行考虑？

只能人工的将雪荷载乘以其分布系数后按活载输入

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中451写到：“设计屋面板、檩条、钢筋 混凝土挑檐、雨蓬和预制小梁时，施工或检修集中荷载（人和小工具的自重）应取10KN，并应在最不利位置处进行验算。（注：1、对于轻型或较宽构件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受；2、当计算挑檐、雨蓬承载力时，应沿板宽10m取一个集中荷载；在验算挑檐、雨蓬倾覆时，应沿板宽每隔25~30m取一个集中荷载。”从上面的话可以理解到，施工或检修集中荷载在设计刚架构件时不需考虑，只是在设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨蓬和预制小梁时才考虑，因此，施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的荷载同时考虑。CECS102：2002里面也是这样规定的。

因此，在PKPM里面建模计算主钢架的时候，根本就不需要需入检修荷载，只是在“工具箱”里面计算檩条的时候需要计算施工或检修集中荷载，程序默认的为10KN，跨中布置，是很有道理的，完全满足最不利位置处进行验算。至于施工或检修荷载与活荷载、雪荷载取较大值等说法，似乎很有道理，但没有十足的依据。

——虚梁是PKPM 中的一个特定名词，由于PKPM对面荷载的定义是一个区域，而一个区域应该是由梁围成的，在PKPM对排架进行三维建模时，由于平面外缺少梁的定义，行不成一个区域，无法进行荷载分布，因此在这儿建立一个虚梁，仅仅只是为了能够布置荷载，一般我采用的虚梁是圆钢D12，这样对结构影响较小，所以虚梁仅仅只是为了布置荷载，及荷载分配，而又不影响结构的，因此虚梁刚度要足够的小就好了啊。结果不看。

1、在三维建模的墙面设计中可以方便的输入人字型柱间支撑；

2、三维建模仅用于墙面、屋面设计，然后形成pk文件，抽榀到二维建模中运算，三维建模本身不进行梁柱结构计算，所以不存在计算结果的误差问题；

3、通过上节点高形成屋面坡度最方便；

4、三维建模时无法设定铰接。

先采用二维建模得出刚架尺寸后再三维建模，方便墙面屋面设计和各种平面布置图的绘制。

三维建模本身并不进行梁柱结构计算，三维建模与二维建模相比的优势是：可以在整体结构中对顶檩、墙檩、抗风柱、水撑、柱撑、抗风柱等进行计算（只需用鼠标点击构件，然后按其提示输入一些简单的设计条件）。

在设计过程中如果考虑在檩条上下翼缘附近均设置拉条，或者采用角钢代替拉条，是解决檩条下翼缘容易失稳的比较实际可行的方法。这样不仅能够极大地增强檩条下翼缘的稳定性，也能很好地提高屋面的整体刚度，对屋面板安装和正常使用都有很好的作用。本人曾经在实际工程中使用过，效果非常好。

对于门钢中的檩条是按拉条设在上面考虑的。而冷弯是按拉条在下面考虑的。

所以设计人员应比较恒载与风载。进而定拉条的位置。如果风载实在太大大，最好是上下都加了。

• 钢结构厂房设计应注意问题（二）

根据钢梁稳定计算公式钢梁的侧向支撑点既要有一定的侧向刚度又要有一定的抗扭刚度，所以拉条设在受压翼缘防止梁侧向扭转，如果有可靠的抗扭措施，保证檩条不发生扭转则拉条可只设一道，可上翼缘也可下翼缘。

见过很多工程中为了工厂加工方便把拉条设置在檩条正中间。也不知道它能防止檩条上翼缘还是下翼缘失稳了。当然只要屋面板不采用隐藏式彩板。在自攻螺丝的紧固下檩条上翼缘肯定不会失稳了。

Z型檩条搭接的长度最好不小于单跨跨度的10％，且不小于600mm，端跨的檩条搭接长度，可取檩条单跨跨度的20％。

厂房柱和梁全部出现偏差，有的一两厘米——高强螺栓安装完毕后是不容许再焊接端板的，因为在焊接高温的影响下，高强螺栓杆受热伸长，高强螺栓的原有施加的预拉应力将会丧失，这将直接影响连接节点的安全！

柱子和梁的端板合不上，你可以在两端板之间加钢板，然后在端板下面做个小牛腿，然后把高强螺栓改为承压型的。

既然基础无问题原因可能如下：

1，跨度较大施工程序不对，导致大梁发生扭曲2，材料原因导致大梁变形3，设计原因，计算方法不对，跨度大，挠度大4，制作原因，封头板焊接角度不对5，跨度大，梁的节多，施工时螺栓的扭矩不符合规范，有紧有松且顺次不对，导致梁扭曲或接头缝隙过大6，他所讲基础无问题是否包括轴线和标高施工原因应及时上隅撑等进行规范化校正；材料设计原因及时加材料补救；制作原因可加垫板等方法补救——实在不行只能运回加工厂

摇摆柱的铰接是指刚架平面内的转动的释放，而支撑的设置是为了传递刚架之间的水平力，跟是不是摇摆柱没有直接的关系。为了保证厂房的整体稳定性，无论是否是摇摆柱，柱间支撑均不宜省略。

加否柱间支撑要视情况而定。一般情况下，如摇摆柱平面外连接为铰接（柱顶及柱脚均为铰接），则为了不让摇摆柱形成平面外不稳体系，这时加柱间支撑可形成稳定体系同时也减少了平面外的计算长度，比较经济。当然如受工艺限制，厂房中部不许设支撑，则在摇摆柱平面外可做成刚架形式（类似于巨型结构的原理通过做两个柱距相连的水平支撑与边柱柱间支撑也可达到传递水平力的效果，这样是可以替代柱间支撑作用的），并按刚架的计算长度作为摇摆柱的平面外计算长度进行计算。还有一种比较典型的情况，就是当计算考虑蒙皮效应（蒙皮的刚度应很大）时，可不加柱间支撑，摇摆柱的平面外计算长度可根据有限元分析算，属于空间范畴，一般程序无法考虑，同时对支撑体系的要求也很大，需根据计算定。

吊车横向水平荷载与节点的垂直距离“前两项需据产品样本，经计算求出，如何计算教科书上有。3项与吊勾的类型和吨位有关，是一个%数，据规范确定。4项由样本查出。5，6项如果执行厂房模数的话，是常数。7项与吊车梁的高度和轨道类型有关。

——第1、2、4项准确的说法分别是吊车最大轮压、最小轮压、桥架重量在支座处产生的最大反力，需要根据吊车参数、吊车梁跨度等按反力影响线计算得出——sts吊车数据是指针对该榀刚架吊车所产生的最大轮压，吊车厂家给定的是单个轮压，sts中需要手工根据吊车影响线计算的最大轮压输入，不过新版的sts可以通过程序自动导入！

——先计算行车梁，再计算结构。

确定吊车厂家的，按厂家的数据计算行车梁；没有定厂家的，新STS里可直接导入数据计算。在输出的文件后有：“最大轮压产生的吊车竖向荷载”：“最小轮压产生的吊车竖向荷载”：“吊车横向水平荷载” “吊车桥架重量” 计算结构输入吊车荷载时，导入此四项数据。“吊车竖向荷载与左节点的偏心距” ，“吊车竖向荷载与右节点的偏心距” 为行车梁中心线到柱中心线的距离。吊车横向水平荷载与节点的垂直距离“为牛腿面到轨道顶的距离。另外在牛腿处需增加因行车梁轨道等自重产生的一个恒载值。

STS数据库的吊车数据好像都是桥式吊车的，没有梁式吊车。若是手动或电动的梁式吊车采用此数据算出来的可能偏大。

刚接手一个工业厂房，边柱高38米，跨度56米，柱距6米，设2台35吨吊车，启吊高度28米，轻屋面，轻墙面。我想初步设计方案如下：用格构式柱，屋面采用网架。请问这样的结构用STS如何建模？

用“排架”模块，屋面网架可以假设为无限刚，立柱用实腹柱就可以，35T不算大。注意规范（立柱用GB50017；网架用3D3S软件吧，规范用网架规程）的以及风荷载体型系数选取。网架支座铰接。最好先用3D3S计算出支座受力，然后到STS用“排架”计算。

关于普钢厂房结构布置的问题——现在在做一个50t吊车中级工作制，单跨36m，不知道在结构布置和钢柱截面类型方面都有哪些要求，是不是要十字柱，还是H型柱就行，是不是交叉支撑都要用H型钢的，对牛腿这块还有没有什么要求？

50吨吊车是个分界线，柱子采用实腹或格构均可，一般情况下，如果是单跨可考虑采用格构柱，这样位移比较容易满足，如果是多跨可考虑采用实腹，因为实腹加工比较简单，位移较单跨容易控制。用钢量相差不多。

50t吊车中级工作制的设计应丛以下几方面着重注意：

1、梁柱的强度、整体稳定、局部稳定等（翼缘宽厚比、腹板高厚比、长细比等）。

2、吊车梁的计算注意应考虑疲劳计算。

3、屋面水平支撑的布置应合理，同时应布置纵向支撑系统，以保证纵向的整体稳定性。

4、屋面的梁的挠度应稍严格一些（一般按1/250控制）

5、柱间支撑的布置、伸缩缝应符合规定。

6、应考虑地震的作用。

7、应考虑走道板及吊车的检修梯。

结构厂房砖墙围护问题——我做了一个单厂，采用砖砌维护。由于要维护整体稳定性，要在钢柱根砖墙之间设拉结筋。我没有找到图集或者规范，只找到混凝土柱的，上面说间距500，但当时我认为钢柱上随便施焊，且距离太小，可能会造成柱子的强度减小。就勉强采用了1000，可是审图公司不同意，他们说必须500我猜测他们也是用的混凝土柱的规范。请前辈告诉我怎么办采取什么措施才行。非得500吗？会造成钢柱的强度的降低吗？

——应该是500，你是不是把应力控制到105％啊，这么害怕焊接削弱柱强度。正常使用状态下墙体对柱有利（就观测结果和使用效果而言）。

——砖维护属于自承重墙，验算高厚比就可以了。与柱的拉结一般间距为500，主要加强墙体的面外刚度，有利于地震作用下的墙体稳定。

砼柱＋钢屋架，砼柱建模如何考虑钢屋架——砼柱上架钢屋架的结构，下面的砼柱在空间建模时如何考虑钢屋架？

——若用PKPM可用虚梁模拟。虚梁的作用；

1分割房间以传递钢屋架承受的面荷载。

2可在虚梁上加集中荷载。

3模拟钢屋架的轴向水平刚度。

• 钢结构厂房设计应注意问题（三）

钢结构厂房砖砌内隔墙稳定计算问题——现手头设计这样一个工程，厂房长731m，宽473，柱距72m，檐口52m，双坡屋面，有中柱，半跨2365m，现场复合屋面，砖砌外墙、内隔墙，在验算高厚比是有疑问，还望高手指点，1在计算外墙高厚比时，以柱距72m为横墙间距（显然是刚性方案）计算，但是刚架是否能作为外墙的横墙，门钢与砌体规范是不一样的，本设计钢柱柱脚是铰接，柱顶侧移按照门钢规范控制（1/240），但是砌体规范422要求作为横墙条件是最大侧移<H/4000，按照砌体规范要求控制侧移，又要增加用钢量且很难满足，业主也不干，不知做过这方面设计得如何解决？

2最麻烦是有一道内隔墙，在两品刚架之间的三分之一处，一直砌到内屋面板底，s=473m，只能是弹性方案，理论计算很难满足，别人告诉我，按照抗风柱间距加构造柱，36m处加一道圈梁，砖墙顶部加一道圈梁，构造柱顶用弹簧板与屋面系杆连接，这种方式是否合理？我想知道中间36m处加的圈梁是否能砖墙的计算高度减半？我认为砖墙加壁柱、加构造柱不能改变整面砖墙的计算高度，靠砖墙加壁柱、加构造柱来保证墙体稳定是不够经济的，保证稳定最重要的方式是控制横墙间距，——问题一；

1．参见《砌体结构设计规范》6121 ．当b/s≥1/30时，圈梁可视作壁柱间墙或构造间墙的不动铰支点（b为圈梁宽度）．圈梁宽为240，　　240X30=7200 ，即可加圈梁来减少墙的计算高度．

2．柱顶侧移按照门钢规范控制（1/240），与砌体结构刚度不协调．可用刚体转动的方法设计，将外墙设计成依附于钢柱的一快刚体．不做外墙条基，外墙重量由地基梁承担．地基梁座于钢柱牛腿上．这样就释放了墙体与地面的转角．

3．宜沿钢柱做构造柱，增强墙体与钢柱的整体性（拉筋连接），以利于抗震．问题二；

1．做钢筋混凝土壁柱，壁柱柱脚应刚接，既应做独立基础，壁柱施工完后，再砌墙．

2．钢筋混凝土壁柱与屋面钢结构，用弹簧板连接，传递水平力，释放垂直位移．

3．墙顶应做压梁．压梁与屋面钢结构要有适当的间隙．门刚推荐轻质（柔性）墙板作维护，是有道理的．避免了主体结构与维护结构刚度不协调的矛盾．

混凝土柱上加钢屋架梁， 推力解决？

如果钢屋架梁指的是H型钢，有如下几种处理；

1钢梁两端加张紧拉条，且有竖向拉条与横向拉条连接2钢梁支座与混凝土柱连接处的螺栓孔作成长圆孔。

混凝土柱为脆性材料，而钢梁为柔性材料，如何做成刚接？做成铰接比较合适。

30米跨度，15米高。原设计用钢屋架，钢砼柱已经做完，甲方非要改钢梁。只好做个2米高的门式刚架，柱脚铰接，经计算，柱头在水平力的作用下位移过大，只好加上个水平拉杆，经计算须用36圆钢，施工难度太大，后改为245的油浸钢丝绳，上完恒载后拉了7吨的预应力。

原则上来说，钢梁水平力不能有，否则，推力混凝土悬臂柱难以承受。

1假如水平推力2吨，柱高7米，则弯矩140knm，试想要多大配筋。400X400的砼柱，单侧也得配3@25（没好好算，估的）；

2一般，钢梁与柱顶用螺栓连接；考虑抗拔是主要的。

3水平力可以靠椭圆空释放，虽然水平力还会有一点，但好很多。

4要做得严格，应该节点处设置圆钢做成辊轴的支座。

5如果要刚接，也是可以的，只是螺栓可能稍多一些；梁断面也必须根据刚接设计了。

一个38m跨度的钢梁，混凝土柱结构，本人采取下弦下折的屋架形式，但又不是屋架，本人建议你看看工业建筑的一篇有关下弦下折的钢屋架文章——一端平板支座，一端橡胶支座。

对于跨度较小的此种轻钢屋盖可以做成简支梁，简支梁下翼缘拉平，上翼缘根据屋面坡度调节（一般屋面坡度要做的小的点），这样还可以便于梁下吊顶。

我做36M的钢屋盖时候，是采用两端滑动（长圆孔25X60）处理的，长圆孔的长度必须考虑大于总的位移的1/2，否则锚栓易被剪断（只有两个）。屋架间的水平刚性系杆很重要。

钢梁下加一短钢柱， 钢柱与混凝土柱铰接与钢梁刚接—— 我亦处理过这类问题，跨度为27米，有吊车，如果用简支或铰接，则很难满足变形的需要，我们是采用刚接，工程实践也可以，只是施工上有些难度而已，不能把问题绝对化。节点处理上，我们参考了劲性（钢骨）砼的有关规程。建成后使用效果也不错，需要改进的是，如何使节点的设计能便于施工。

此论题很有兴趣。论点有几条：

1，刚接；

2，铰接；

3，一端铰支，一端按滑动铰；

在这里讲一件我亲身经历的此连接的工程实例。供大家在设计中参考。

1974年我在北京一个长途汽车站的工地现场进行指挥钢屋架的安装作业。工艺如下：

1，钢屋架吊装就位。初步连接螺栓（此时螺栓不紧）；

2，对钢屋架位置进行调整（对十字线）；

3，用两组杉搞在钢屋架上弦进行临时固定（此时吊勾不松。）；

4，用线坠检查钢屋架的垂直度。用两组杉搞进行调整钢屋架的垂直度。

5，紧固钢屋架的地脚螺栓；

6，焊接；

7，履带吊变幅，松钩（此时只能变幅，如松钩则履带吊大臂由于会弹作用，将钢屋架拉偏）；

8，安装各类支承；

9，吊装大型屋面板。

就这样完成了两榀钢屋架（一个节间）的安装作业。这时设计院的同志来了。说这样不行。设计是一端铰支，一端按滑动铰支座的。可是我们当时执行不了此设计。按此设计作业。钢屋架在安装中非常不稳定，很危险！最后商量还按原安装工艺执行。

以后我在设计钢屋架和柱子时。将安装工艺因素考虑进去。使钢屋架的理论受力状态与实际接近。

1在两个脚支座处加个拉杆，不美观，但很多业主还是接受了。

2加一小截钢柱，与梁钢接，这样可以把水平推力转化为弯矩由刚接节点吃掉大部分。

3最好的方法，与第一点类似，而且我在ABC，扎米尔的手册上都见过——把简支梁的下翼缘拉成水平就行了，这样理论上是有水平推力的，但大家想一想，这个下翼缘与第1点的圆钢拉杆可以起到相同的作用呀！实际是没有推力的。如果下翼缘向下变截面并且低于了两边的铰支座，效果相同的。

一、术语

1、强度：构件截面材料或连接抵抗破坏的能力。强度计算是防止结构构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算。

2、承载能力：结构或构件不会因强度、稳定或疲劳等因素破坏所能承受的最大内力；或塑性分析形成破坏机构时的最大内力；或达到不适应于继续承载的变形时的内力。

3、脆断：一般指钢结构在拉应力状态下没有出现警示性的塑性变形而突然发生的脆性断裂。

4、强度标准值：国家标准规定的钢材屈服点(屈服强度)或抗拉强度。

5、强度设计值：钢材或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值。

6、一阶弹性分析：不考虑结构二阶变形对内力产生的影响，根据未变形的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。

7、二阶弹性分析：考虑结构二阶变形对内力产生的影响，根据位移后的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。

8、屈曲：杆件或板件在轴心压力、弯矩、剪力单独或共同作用下突然发生与原受力状态不符的较大变形而失去稳定。

9、腹板屈曲后强度：腹板屈曲后尚能继续保持承受荷载的能力。

10、通用高厚比：参数，其值等于钢材受弯、受剪或受压屈服强度除以相应的腹板抗弯、抗剪或局部承压弹性屈曲应力之商的平方根。

11、整体稳定：在外荷载作用下，对整个结构或构件能否发生屈曲或

失稳的评估。

12、有效宽度：在进行截面强度和稳定性计算时宽度。假定板件有效的那

13、有效宽度系数：板件有效宽度与板件实际宽度的比值。

14、计算长度：构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度，用以计算构件的长细比。计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。

15、长细比：构件计算长度与构件截面回转半径的比值。

16、换算长细比：在轴心受压构件的整体稳定计算中，按临界力相等的原则，将格构式构件换算为实腹构件进行计算时所对应的长细比或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失稳时采用的长细比。

17、支撑力：为减小受压构件(或构件的受压翼缘)的自由长度所设置的侧向支承处，在被支撑构件（或构件受压翼缘)的屈曲方向，所需施加于该构件(或构件受压冀缘)截面剪心的侧向力。

18、无支撑纯框架：依靠构件及节点连接的抗弯能力，抵抗侧向荷载的框架。

19、强支撑框架：在支撑框架中，支撑结构(支撑桁架、剪力墙、电梯井等)抗侧移刚度较大，可将该框架视为无侧移的框架。

20、弱支撑框架：在支撑框架中，支撑结构抗侧移刚度较弱，不能将该框架视为无侧移的框架。

21、摇摆柱：框架内两端为铰接不能抵抗侧向荷载的柱。

22、柱腹板节点域：框架梁柱的刚接节点处，柱腹板在梁高度范围内的区域。

23、球形钢支座：使结构在支座处可以沿任意方向转动的钢球面作为传力的铰接支座或可移动支座。

24、橡胶支座：满足支座位移要求的橡胶和薄钢板等复合材料制品作为传递支座反力的支座。

25、主管：钢管结构构件中，在节点处连续贯通的管件，如桁架中的弦杆。

26、支管：钢管结构中，在节点处断开并与主管相连的管件，如桁架中与主管相连的腹杆。

27、间隙节点：两支管的趾部离开一定距离的管节点。

28、搭接节点：在钢管节点处，两支管相互搭接的节点。

29、平面管节点：支管与主管在同一平面内相互连接的节点。

30、空间管节点：在不同平面内的支管与主管相接而形成的管节点。

31、组合构件：由一块以上的钢板(或型钢)相互连接组成的构件，如工字形截面或箱形截面组合梁或柱。

32钢与混凝土组合梁：由混凝土翼板与钢梁通过抗剪连接件组合而成能整体受力的梁。

二、符号

1、作用和作用效应设计值

F——集中荷载；

H——水平力；

M——弯矩；

N——轴心力；

P——高强度螺栓的预拉力；

Q——重力荷载；

R——支座反力；

V——剪力。

2、计算指标

E ——钢材的弹性模量；

Ec——混凝土的弹性模量；

G ——钢材的剪变模量；

Nat——个锚栓的抗拉承载力设计值；

Nbt、Nbv、Nbc——一个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；

Nrt、Nrv、Nrc——一个铆钉的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；

Ncv——组合结构中一个抗剪连接件的抗剪承载力设计值；

NpjtNpjc——受拉和受压支管在管节点处的承载力设计值；

Sb——支撑结构的侧移刚度(产生单位侧倾角的水平力)；

F ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

fv——钢材的抗剪强度设计值；

fce——钢材的端面承压强度设计值；

fst——钢筋的抗拉强度设计值；

fy——钢材的屈服强度(或屈服点)；

fat——锚栓的抗拉强度设计值；

fbtfbvfbc——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；

frtfrvfrc——铆钉的抗拉、杭剪和承压强度设计值；

fwtfwvfwc——对接焊缝的抗拉，抗剪和抗压强度设计值；

fwt——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

fc ——混凝土抗压强度设计值；

Δu——楼层的层间位移；

[υQ]——仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值；

[υT]——同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值；

σ ——正应力；

σc——局部压应力；

σf——垂直于角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的应力；

Δσ——疲劳计算的应力幅或折算应力幅；

Δσ——变幅疲劳的等效应力幅；

[Δσ]——疲劳容许应力幅；

Σcrσccrτcr——板件在弯曲应力、局部压应力和剪应力单独作用时的临界应力；

τ ——剪应力；

τf——沿角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的剪应力；

ρ ——质量密度。

3、几何参数

A ——毛截面面积；

An——净截面面积；

H——柱的高度；

H1、H2、H3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的高度；

I ——毛截面惯性矩；

It——毛截面抗扭惯性矩；

Iw——毛截面扇性惯性矩；

In——净截面惯性矩；

S ——毛截面面积矩；

W ——毛截面模量；

Wn——净截面模量；

Wp——塑性毛截面模量；

Wpn——塑性净截面模量；

ag ——间距，间隙；

b——板的宽度或板的自由外伸宽度；

bo——箱形截面翼缘板在腹板之间的无支承宽度；混凝土板托顶部的宽度；

bs——加劲肋的外伸宽度；

be——板件的有效宽度；

d ——直径；

de——有效直径；

do——孔径；

e ——偏心距；

h ——截面全高；楼层高度；

hc1——混凝土板的厚度；

hc2——混凝土板托的厚度；

he——角焊缝的计算厚度；

hf——角焊缝的焊脚尺寸；

hω——腹板的高度。

ho——腹板的计算高度；

i ——截面回转半径；

l ——长度或跨度；

ll——粱受压翼缘侧向支承间距离；螺栓(或铆钉)受力方向的连接长度；

lo——弯曲屈曲的计算长度；

lω——扭转屈曲的计算长度；

lw——焊缝的计算长度；

lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度；

s——部分焊透对接焊缝坡口根部至焊缝表面的最短距离；

t——板的厚度；主管壁厚；

ts——加劲肋厚度；

tw——腹板的厚度；

α ——夹角；

θ ——夹角；应力扩散角；

γb——梁腹板受弯计算时的通用高厚比；

γs——梁腹板受剪计算时的通用高厚比；

γc——梁腹板受局部压力计算时的通用高厚比；

γ ——长细比；

γo、γyz、γz、γuz——换算长细比，

4、计算系数及其他

C——用于疲劳计算的有量纲参数，

K1K2——构件线刚度之比；

ks——构件受剪屈曲系数；

Ov——管节点的支管搭接率；

n ——螺栓、铆钉或连接件数目；应力循环次数：

nl——所计算截面上的螺栓(或铆钉)数目；

nf——高强度螺栓的传力摩擦面数目；

nv——螺栓或铆钉的剪切面数目；

α——线膨胀系数；计算吊车摆动引起的横向力的系数，

αE——钢材与混凝土弹性模量之比；

αe——梁截面模量考虑腹板有效宽度的折减系数；

αf——疲劳计算的欠载效应等效系数；

αo——柱腹板的应力分布不均匀系数；

αy——钢材强度影响系数；

αl——梁腹板刨平顶紧时采用的系数；

α2i——考虑二阶效应框架第；层杆件的侧移弯矩增大系数；

β ——支管与主管外径之比；用于计算疲劳强度的参数；

βb——梁整体稳定的等效临界弯矩系数；

βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数；

βm、βt——压弯构件稳定的等效弯矩系数：

βl——折算应力的强度设汁值增大系数；

γ ——栓钉钢材强屈比；

γo——结构的重要性系数：

γx、γy——对主轴x、y的截面塑性发展系数；

η——调整系数；

ηb——梁截面不对称影响系数；

η1、η2——用于计算阶形柱计算长度的参数；

μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数；

μ1、μ2、μ3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的计算长度系数；

ξ——用于计算梁整体稳定的参数；

ρ——腹板受压区有效宽度系数；

φ——轴心受压构件的稳定系数；

φb、φ’b——梁的整体稳定系数；

ψ——集中荷载的增大系数；

ψn、ψa、ψd——用于计算直接焊接钢管节点承载力的参数。

　随着国家经济水平的不断提高，钢结构房屋越来越多，广泛应用于工业和民用建筑中。下面是我整理钢结构设计经验的范文，欢迎阅读!

　钢结构设计经验篇一

　1设计时钢材、焊缝质量等级的正确选用

　在钢结构设计文件中，应当注明所用钢材的质量等级(包括相适应的焊接材料型号)，并对焊缝质量提出质量等级要求。钢结构房屋所使用的钢材应当具有抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证;对于焊接钢结构，尚应具有含碳量的合格保证。在地震区，钢结构所使用的钢材，除了具有上述合格保证外，《建筑抗震设计规范》(gb5001l-2001)还要求它们具有冲击韧性的合格保证。为保证结构有必要的安全储备和足够的塑性变形能力，《建筑抗震设计规范》(gb5001l-2001)还对钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值、伸长率的限值和良好的可焊性等物理力学指标做出了明确的规定，并要求写入设计文件中。通常，钢结构的主要受力构件宜采用q235b 及以上等级的碳素结构钢和q345b 及以上等级的低合金高强度结构钢。不建议使用质量等级为a 级的钢材，原因是这种类型的钢材不保证冲击韧性和延性性能，q235a级钢材还不保证焊接要求的含碳量限值。在钢结构中，焊接连接已成为钢结构连接的最基本方法，焊缝质量的好坏直接影响到结构安全，所以应当根据结构或构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况，确定焊缝的质量等级。一般来说，板材的对接焊缝，承受动力荷载构件(如吊车梁)的较重要的焊缝，需作疲劳验算的焊缝，以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝(如框架梁、柱及其连接节点的对接焊缝，工字形截面与其端板的对接焊缝)，其焊缝应采用坡口全熔透对接焊缝，其焊缝质量等级不得低于二级。其他部位的焊缝，一般均可采用角焊缝。角焊缝由于应力集中现象严重，内部探伤亦很困难其焊缝质量等级一般只能是三级，其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。

　2门式钢架房屋的温度区段内应按规范设置独立的空间稳定支撑体系

　(1)应将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内，形成独立的空间支撑体系，既利于抗震，又给施工安装带来方便。

　(2)将屋面横向水平支撑设在端部第二个开间的同时，应在端跨相应位置设置刚性纵向系杆，使山墙的风荷载等水平力能可靠传递。

　(3)屋面支撑的布置应与山墙抗风柱的位置相协调，使抗风柱的柱顶反力能直接传到屋面横向支撑的节点上，使山墙处屋面系统受力简单化，从而保证结构的安全。

　(4)屋面横向水平支撑的直腹杆(包括屋脊处和柱顶处)应按刚性系杆考虑。采用檩条兼做时，应对檩条的刚度和承载力进行验算。否则，檩条很难起到刚性系杆作用，因为常用的z 形或c 形冷弯薄擘型钢檩条侧向刚度很差，直接影响到房屋的纵向受力和传力性能。当檩条无法起到刚性直腹杆的作用时，通常应在屋脊处、柱顶处以及屋面设置横向水平支撑直腹杆，在刚架斜梁间设置钢管、h 型钢或其它截面形式的刚性杆件，以保证房屋纵向结构安全可靠地工作。在刚架转角处(边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋相应位置的中间柱柱顶)的刚性系杆应沿房屋全长设置。

　(5)屋面支撑和柱间支撑当采用柔性圆钢拉条时，宜设张紧装置(如花兰螺栓)，当荷载较大时，柔性圆钢拉条宜改为型钢。

　3实腹式门式刚架应按规范设置隅撑

　在檩条或墙梁与刚架的连接处，在斜梁下翼缘的受压区或刚架柱内侧翼缘的受压区，至少每隔一根檩条或墙梁应设置按受压构件设计的隅撑，将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。采用双层屋面板时亦应设置隅撑。值得设计人员注意的是，隅撑虽小，但作用很大，它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。如果工程未按规范要求设置隅撑，或者设置得很少，或者设置得不当这都将影响刚架的整体稳定性，危及结构的安全。

　4压型钢板轻型屋面拉条的合理设置

　对于有檩体系的压型钢板轻型屋面，为了减少檩条在使用阶段和施工过程中的侧向变形和扭转，通常在檩条间要设置拉条和撑杆作为檩条的侧向支点，以保证檩条的侧向稳定。拉条按拉杆设计，撑杆按压杆设计。拉条和撑杆不大，但作用不小，设计人员必须十分重视。

　5楼面结构设计

　(1)钢结构房屋和混凝土结构房屋由于材料性质不同。温度伸缩缝区段长度差别很大。例如现浇混凝土框架结构房屋。温度伸缩缝区段长度最大为55m，钢框架结构房屋。温度伸缩缝区段长度约为120mm。为了防止或减轻混凝土楼板开裂钢框架结构房屋采用现浇混凝土楼板时，原则上仍应按混凝土结构的要求留设温度伸缩缝。只有当采用设置施工后浇带和其它减小混凝土温度变化或收缩的可靠措施时，才可以适当增大温度伸缩缝区段长度。

　(2)压型钢板组合混凝土楼板，除了按计算(并满足构造要求)在钢梁上焊接栓钉外，为了保证混凝土和压型钢板共同工作，它们之间应有连接措施。其连接措施可以依靠压型钢板的纵向波槽或依靠压型钢板上的压痕、开的小洞或冲成的不闭合孔眼，也可以依靠压型钢板上焊接的横向钢筋。由于产品规格的限制，目前国内带纵向波槽的压型钢板和带压痕或开小洞的压型钢板不多。所以，当无法采用上述这两种板型时，要实现压型钢板和混凝土的连接，可在压型钢板上焊接横向钢筋。

　钢结构设计经验篇二

　一、轻型厂房： 这里主要指门式钢架，通常我们能做到的跨度大概就是15-36米的样子，其实做到36米的时候用钢量已经不小，基础也比较大(钢架比较小(如24米以内)的时候柱底铰接，比较大的时候用刚接)。当然，即使9米跨度，也可以做成钢架，而且这种情况还不少，主要用于不能打支撑又需要承受水平力的情况。其实门刚很简单，可以说是最简单的钢结构，因为有标准图集。这里我简单说一下;门刚的组成--门刚(骨架)，檩条，系杆，支撑，墙檩，抗风柱。基本上就这几样，下面一一说明。门刚，可用pkpm或者其它软件建模计算，导入荷载即可，恒载就是自重(檩条，支撑，屋面压型钢板及保温层等)，活荷载按荷载及门刚规范取即可(地震荷载通常不起控制作用)。这里要注意一点，门刚要注意尽量用较薄的杆件，这里是采用屈曲后的强度，在需要的时候设置构造加劲肋。其实这些书上都有的。通常屋面非轻钢专业户设计的这种门刚，30米跨以内的，应该控制用钢量在30kg左右。檩条，门刚图集上都有，根据荷载选取即可。檩条之间构造连接教科书或者图集上均有，通常选用C型或者Z型檩条(Z型檩条有个好处是可方便连接，并将檩条做成连续跨)。然后是系杆，系杆这个东西很重要，就是保证整体稳定的，保证整体稳定其实非常简单，就是每隔一段距离，我们要做一个稳定的结构，其它跨通过系杆与这一跨稳定的东东连接在一起就可以了，所以这一跨稳定的结构，我们要设置柱间支撑，同时要设置屋面支撑(还有一种轻钢就是采用桁架式，这个时候需要设置上下弦支撑)，以保证这一跨的静定结构。下面说支撑，其实上一条已经说明，就是那几招。墙檩：基本上同屋面檩条，由风荷载控制，抗风柱，按下端固结，上端铰接计算，其实是类似于梁来考虑的(pkpm中有专门计算抗风柱的一个工具)，这里注意一点即可，如果选用桁架式图集，这个时候抗风柱一定要同时跟上下弦连接，并在布置的时候考虑对齐(与桁架节点对齐)。

　二，多层钢结构(包括钢平台) 这种东西其实也比较简单，就是一个梁柱的连接过程，无非就是考虑一下梁柱的大小，其实主要是梁，通常情况，对于H或者工字钢，对于9米以内的梁，一般荷载(活荷载4以内)，梁高可以取到跨度的1/30,对于槽钢，可以1/25，对于柱子，通常情况用长细比控制，保证弱轴方向在100以内一般验算均可满足。对于国内普通厂房，通常采用设置支撑的方式来进行设计，因为这样一来简单，而来经济(梁柱其实可以采用刚性节点，但不光是节点费力费钱，整体计算的时候也要复杂-费材料一些)，当然，很多情况还是需要做成刚节点。但，通常如果设置了支撑以后，结构可按无侧移计算，(国内采用pkpm稍微麻烦一点，因为pkpm不能单侧选择无侧移或者有侧移，只能整体)相对来说很多指标均很好控制。另外，钢结构楼面一般选用花纹钢板或者格栅板，从刚度上来说，格栅板有优势，但格栅板上面走动肯定会掉灰下来。 其实钢结构设计，说到底长细比是一个很重要的概念，拉杆，压杆，都不一样。通过长细比的概率，再计算应力及稳定，重点其实是稳定。然后就ok了 总结：钢结构最重要的是支持体系，即保证稳定，所以，我们通常做成超静定体系，这样发生问题以后不至于倒塌。特别说明，钢结构虽然也可以悬挑，但通常我们都要增加支撑，特别是高层，主要是保证其为超静定体系。

　钢结构设计经验篇三

　(一) 判断结构是否适合用钢结构

　钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。

　(二) 结构选型与结构布置

　结构选型及布置是对结构的定性，由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。此处仅简单介绍 详请参考相关专业书籍

　在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造措施。 在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，所得结构方案往往易于手算、力学行为清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

　林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。

　钢结构通常有框架、平面桁架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。

　其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。

　结构选型时，应考虑不同结构形式的特点。在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度外不需考虑雪载 )，如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳，总雪载和坡屋面相比释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者，对抗震不利。 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑一般的说要刚度均匀力学模型清晰尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础 柱间抗侧支撑的分布应均匀其形心要尽量靠近侧向力(风、震)的作用线 否则应考虑结构的扭转 结构的抗侧应有多道防线 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子

　(三) 预估截面

　结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

　钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。 确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

　柱截面按长细比预估 通常50<λ<150, 简单选择值在80附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等

　对应不同的结构，规范对截面的构造要求有很大的不同，如钢结构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题，在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。

　除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择安全经济美观的截面。

　(四) 结构分析

　目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ

　新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能这为更精确的分析结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件:

　典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形

　简单结构通过手算进行分析

　复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析

　(五) 工程判定

　要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做"工程判定"。比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。根据"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果

　不同的软件会有不同的适用条件初学者应充分明了此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离, 为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定, 但对这种误差, 会通过"适用条件、概念及构造"的方式来保证结构的安全 钢结构设计中,"适用条件、概念及构造"是比定量计算更重要的内容

　工程师们过分信任与依赖结构软件有可能带来结构灾难，注重概念设计、工程判定和构造措施有助于避免这种灾难

　(六) 构件设计

　构件设计首先是材料的选择 比较常用的是Q235和Q345 当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235通常主结构使用单一钢种以便于工程管理 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的焊接组合截面(翼缘Q345，腹板Q235) 另外，焊接结构宜选择Q235B或Q345B。

　当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。部分软件可以将不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级自动重新验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一，它减少了很多工作量。 但是，我们至少应注意两点：

　1软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定目前所有的程序都不能完全解决这个问题。所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,我们应该逐个检查

　2当上面第(三)条中预估的截面不满足时，加大截面应该分两种情况区别对待。

　(1) 强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度，其中,抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。

　(2) 变形超限，通常不应加大板件厚度而应考虑加大截面的高度，否则会很不经济。 使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能，很难考虑上述强度与刚度的区分，实际上，除常用于网架设计外，其他结构形式常常并不合适。

　(七) 节点设计

　连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定有时出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，如果你不能确信这种不一致带来的偏差差在工程许可范围内(5%)，就必须避免。 按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接 初学者宜选择可以简单定量分析的前两者常用的参考书有丰富的推荐的节点做法及计算公式

　连接的不同对结构影响甚大比如,有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题,但会产生较大转动, 不符合结构分析中的假定 会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果

　连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法, 初学者可偏安全选用前者设计手册[2]中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便 也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成

　具体设计主要包括以下内容:

　1焊接: 对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守 焊条的选用应和被连接金属材质适应E43对应Q235,E50对应Q345 Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50

　焊接设计中不得任意加大焊缝 焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定

　2栓接:

　铆接形式,在建筑工程中，现已很少采用

　普通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用

　高强螺栓,使用日益广泛常用88s和109s两个强度等级根据受力特点分承压型和摩擦型两者计算方法不同 高强螺栓最小规格M12 常用M16~M30 超大规格的螺栓性能不稳定,应慎重使用。

　自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接 在低层墙板式住宅中也常用于主结构的连接 难以解决的是自攻过程中防腐层的破坏问题。

　3连接板: 需验算栓孔削弱处的净截面抗剪等 连接板厚度可简单取为梁腹板厚度加4mm，则除短梁或有较大集中荷载的梁外，常不需验算抗剪。

　4梁腹板: 应验算栓孔处腹板的净截面抗剪承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压

　5节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。

　6节点设计还应考虑制造厂的工艺水平 比如钢管连接节点的相贯线的切口可能需要数控机床等设备才能完成

　(八) 图纸编制

　钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图由设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

　1设计图: 是提供制造厂编制施工详图的依据 深度及内容应完整但不冗余 在设计图中,对于设计依据、荷载资料(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求(包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等)、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚，以利于施工详图的顺利编制，并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示。

　2施工详图:又称加工图或放样图等深度须能满足车间直接制造加工不完全相同的另构件单元须单独绘制表达，并应附有详尽的材料表

　设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位

　之间及其与钢结构公司之间不尽相同。 初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

　概念设计的一个方面：

　当你在设计中，能够把结构看作构件，把构件看作结构，你就已经走近概念设计了。

　把结构当作构件，比如，一栋大厦的结构就是一根悬臂梁， 一座桁架大铁桥就是一根连续梁。

　把构件看作结构，比如，一个H型钢构件是由3块板组成的结构，一个钢管相贯的节点就是一个空间结构。

　对构件特性的把握：

　比如，钢管适合做二力(压)杆，不适合做抗弯构件。它做两端铰接柱或支撑很出色，但是很少用作梁。 当一个受弯构件被选成钢管截面，且程序计算不通过时，你不应通过加大截面来满足，而是应该改用有强弱轴的截面。

　如此等等，是基本的概念。

　概念设计能力，不单生成于丰富的经历与经验，更是来源于对基本的力学、材料等概念掌握。同时要求结构师有开阔的视野。

拉力。

挂衣杆是很简单的杆件，挂钩处为向上的集中荷载，挂上去的衣服可视为均布荷载。如下面连接有横杆，则杆件为三角形，有轴向受力，三角各顶点为刚接/半刚接/铰接。

剪力墙是高层建筑中的主要抗侧力构件，它是薄壁构件，在平面内有很强的抗剪、抗弯刚度，但在平面外它刚度很小，如有较大出平面弯矩容易导致翘曲失稳，而出平面弯矩现有电算程序是未考虑的。因此“高规”717条要求控制剪力墙的出平面弯矩，当梁轴与剪力墙中心线不在同一平面时就会产生出平面弯矩，此时应按《高规》第717条要求设置扶壁柱，另一有效措施是将梁与墙的连接作成铰接（仅按构造设置负筋）。转换梁支承在剪力墙上尤需注意，应设较大扶壁柱，且柱两侧应开“计算洞”。

4）悬臂构件问题

“高规”第413条规定：高层建筑宜具有多道抗震防线，悬臂结构是静定结构只有一道防线，故高层建筑应尽量少挑或不挑。挑出构件应按“高规”329条规定验算“局部上浮”。

转换框架梁与转换次梁不宜出挑。如必须出挑时如L/h≥15,梁端应加斜撑（斜撑下端应支在下层楼盖处）以满足多道抗震防线要求，此时应按悬臂梁及按桁架分别计算，且各自单独应满足强度、刚度、稳定要求。

5）异形柱、短肢墙、普通墙混用问题

这种情况在设计中常会遇到，电算输入时异形柱按“柱”输入，短肢墙、普通墙按“墙”输入，构造要求按规范有关各自条文分别满足。

二）计算问题

1）凡是需要计算确定的构件设计单位均应进行计算并提供计算书。选用标准图时应注明标准图集号（重庆地区不应选用其他“地方标准图”，无法律效力）及所用参数。采用电算的，除电算计算书外，尚应提供原始计算资料（如面荷载、线荷载的计算），原始数据及总信息中参数取值应校对、审查无误后再输入。采用手算的应给出全套计算书，不能只给结果或仅提供部分计算过程。

大跨度梁、板及转换层梁应提供裂缝、挠度计算结果，转换层楼盖尚应提供弯矩、剪力包络图以及附加横向钢筋计算结果。预应力砼结构构件除强度、抗裂度、变形验算外还应验算端部锚固区局部承压强度、及施工阶段承载力等。

2）设计单位应提供超筋超限信息，当出现超限情况时设计人应进行处理、解决，不能置之不理。

3）复杂结构及B级高度结构的计算按“高规”5113条规定进行，对质量与刚度分布不均匀、质心与刚心距离较大的结构抗震计算应考虑耦连计算。

4）计算简图与实际情况应相符合，如：

错层结构计算时，当错层高度超过600，错开的楼层应各自作为单独层参加结构整体计算，不应归并为一层计算。

屋顶为斜屋面时也不应简化为平屋面计算。

当单层厂房砼柱与屋架为铰接时应按排架计算，不应按刚架计算。

地下室周边挡墙，当考虑用柱作支点时，除在整体计算时应考虑岩土侧压力（静止土压力）外，尚应对柱子进行土压力作用下的局部受弯验算，建议不用柱子作挡墙支点（柱子主要承受竖向压力）而用楼盖作支点，挡土墙按单向支承连续板计算等等。

5）岩石地基（中风化或微风化岩层）上筏板计算：当验算地基承载力时可以“平均计算”，即用筏板上各段墙体荷载总和除以筏板面积看是否超出地勘报告提供的地基承载力特征值。筏板厚度按冲切计算确定，而配筋则按局部弯曲计算确定，且应满足最小配筋率要求，当筏板上各部位计算配筋值相差较大时，可取中间值整体配筋，而在局部增加附加钢筋。

当筒体承受荷载很大，采用筏基不满足地基承载力要求时，宜作桩筏基础，主要荷载由桩承受，小部分荷载由筏板下岩基承受。桩宜布置在剪力墙交汇点，筒体转角，不宜布置在“空档”处。（不要追求桩在筏板上“均匀”布置）

6）对电算结果应进行分析，确认其合理有效后方可作为工程设计依据。发现电算结果不合理或局部异常时应进行分析，找出原因予以解决，不能盲目照搬电算结果。

三）设计、审查中常见问题及疑难问题

1）“大规范”（如混凝土规范、抗震规范、荷载规范等）与专门规范（如地基规范、边坡规范、高规、预应力规范等）的规定有出入时，宜按专门规范执行，因为专门规范考虑得更细些。

2）处于露天或潮湿环境的结构构件，应按二a或二b类环境进行设计，设计采用材料，构造等应与所定的设计使用年限相符。

3）非嵌岩柱下基础断面应足够大才能固定柱子，一般E2I2/E1I1=5~8（I1、I2分别为柱子和基础截面的惯性矩）可根据柱底弯矩、剪力大小确定。当不满足以上条件时应在基础两主轴方向加连系梁或在桩顶加承台，承台挑出长度＜08h（承台厚度），h≥10M。连系梁或承台下的土层应夯填密实。当为嵌岩基础及桩顶已是岩层时可不受此条件限制，但柱子纵筋应插于桩周纵筋之内。（当桩较小时个别钢筋也可插入桩顶承台内锚固）

当桩支承剪力墙，而部分墙体超出桩范围采用承台支承时，应验算承台板的抗剪、抗弯承载力，如超出范围过长宜采用地基梁支承方式。

4）剪力墙下采用桩基加托梁方式支承时，托梁因在地下可不考虑抗震，其配筋除按计算外，尚应按高规1028条框支梁“非抗震设计”的规定配置，如符合深受弯构件条件可按深受弯构件计算、配筋。

托梁与桩之间计算时应按铰接，梁按连续梁或简支梁计算。

5）对“地基规范”1016条的要求，当岩层为砂岩、泥岩等时，应在委托详勘时要求地勘单位探明场地在桩底下3d或5M深度范围内有无不良地质现象存在，而对于岩溶地区则应按1016条要求逐桩检测。

6）当建筑地基内有人防洞室或轨道交通隧道等而又需保留时，基础的处理视洞室埋置深度而定，当埋藏较浅时若采用跨越式结构处理，此时跨越结构与洞室应完全脱开，互不干扰。当洞室埋藏较深时可验算洞顶、洞壁岩层的强度，必要时洞室可加衬砌进行整体考虑。

7）桩上部在土层中时一般应在两个方向设连系梁，当厂房跨度较大时，可在开间方向设连系梁，而在跨度方向加大承台长度或加强地坪刚度。连系梁配筋按“措施”3113条9款按柱最大轴力的005（6度地区）配置受拉钢筋。此时钢筋应沿梁周边均匀布置（不应仅集中于上、下边）且锚固长度≥laE。如连系梁兼作托墙梁时，梁应按拉弯构件配筋，此时上、下边钢筋主要抗弯，而腰筋则主要起抗拉和抗扭作用。

8）墩基础在“技术措施”3111条5款有规定：L＜6M或L/D＜3时按墩基计算。墩基实际上即短桩，由于它较短一般不计侧阻力，如岩层埋藏浅墩基嵌入岩层中，则其计算与嵌岩桩相同。

9）采用人工换填垫层、强夯等地基设计时应注明所要求的地基承载力特征值、压实系数及检测、验收要求。

10）异形柱框架结构当层数不超过四层时，可不设钢筋砼抗震剪力墙。

11）多层框架结构局部有转换时，可不按框支结构考虑，抗震等级一般仍按框架结构选取，仅转换梁、柱抗震构造措施等级提高一级，其钢筋可按计算及“抗规”633条、638条要求配置。

按设计图示尺寸以钢材重量计算，不扣除孔眼、切边、切肢的重量，焊条、铆钉、螺栓等重量不另增加。不规则或多边形钢板，以其外接规则矩形面积计算。钢网架应区分球形结点、钢板结点等连接形式。

钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；

材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

扩展资料

钢材技术性能：

保温节能技术轻钢结构为确保达到保温效果，在建筑物的外墙和屋面中使用的保温隔热材料能长期使用并能保温隔热。

建筑轻钢结构住宅一般除了在墙的墙柱间填充玻璃纤维网格布外，在墙外侧再贴一层保温材料，有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥；楼层之间搁栅内填充玻璃纤维，减少通过楼层的热传递；所有内墙墙体的墙柱之间均填充玻璃纤维，减少户墙之间的热传递。

防火技术轻钢结构一个最关键的问题是防火技术的应用， 轻钢结构住宅的耐火等级为四级。建筑轻钢结构住宅在墙的两侧与楼盖的天花处贴防火石膏板；

对于普通防火墙和分户墙用254毫米厚（1吋）石膏板保护，以达到1个小时的防火要求，另外在墙体墙柱间与楼盖搁栅间填充的玻璃纤维对于防火与热传递也起了积极的保护作用。

隔声技术轻钢结构在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉，有效阻止了通过空气传播的音频部分，而对于通过固体传播的冲击声，作如下构造处理：对于分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙的二道墙体；而对于吊顶用的固定石膏板的小龙骨，用带有小切槽的弹性构造以有效减少楼层间的固体声传播。

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