鋼結構設計規范范文
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導語：如何才能寫好一篇鋼結構設計規范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
【關鍵詞】公路 鐵路 房建行業 鋼結構設計
我國建筑行業的快速發展，對建設施工標準提出了更高的要求。在我國的建筑領域，關于鋼結構設計和鋼材料的規范設計方面有許多規定，明確指出了鋼材料型號、尺寸、計算、施工技術及檢驗標準等要求。為了使建筑施工及管理人員更好的掌握鋼結構的設計原則與標準，本文主要對公路、鐵路與房建行業的鋼結構設計規范進行了比較分析，希望對相關研究領域提供幫助。
1 建筑施工中鋼材型號選擇
根據公路建設施工條件要求，公路鋼橋主體結構通常采用Q345鋼，無論哪種型號的鋼材，都要滿足公路橋梁設計施工標準。由于普通碳素結構鋼也比較適用于橋梁結構設計，因而也可以在建設施工中采用該型號的鋼材;《鐵橋鋼規》中明確指出，鐵路鋼橋的主體結構中應該使用質量等級是D、E級的Q345q、Q370q、Q420q 鋼，在鐵路橋梁的輔助結構或者是在橋梁的連接處，則需要使用Q235―B或Q（z）345c鋼;而房建行業對于鋼材型號的選擇則具有不同要求，在房屋建設中使用剛才的型號通常為Q235、Q390、Q420 等，房屋建設中鋼結構的質量標準要根據《低合鋼》、《碳鋼》中的要求來確定。從我國當前建筑行業的運行與發展情況來看，公路橋梁和鐵路鋼橋基本都是按照100年使用期限來進行設計與施工，而大部分的房屋建設則是按照50年的使用標準來設計，橋梁承受的重量多為動力載荷或者是沖擊載荷。由此可以看出，公路和鐵路設計施工中，鋼材的性能要明顯高于房屋建設中使用的鋼材性能，其主體結構需要應用高強度的鋼材。
2 鋼結構設計方法
目前，容許應力法與極限狀態法是工程建設領域中經常使用的結構設計方法。容許應力法從使用初期一直沿用至今，該方法主要是把建設材料看成是一種理想狀態的彈性體，構件中任何部位的應力都不能超出材料本身的容許應力。在20世紀50年代，我國公路橋梁設計施工中，主要借鑒國外先進的施工經驗，在施工中主要采用容許應力法。而且直到現在，我國鐵路建設施工中，還依然采用容許應力法進行設計。
發展到80年代以后，我國在建筑施工中開始逐漸使用極限狀態法，并且在鋼結構房屋建設中得到了廣泛應用，該計算方法把結構可靠度理論和概率理論作為了基礎，而且設計標準進行了多次修改，逐步得到完善。盡管容許應力法具有操作簡便、實用性較高等特點，但是也存在一定缺陷，該方法不能正確反映出材料的特性、構件抗力變異以及載荷效應，不能對材料的繼續承載力進行準確分析，因而導致結構設計過于保守。而極限狀態法則能夠有效彌補容許應力法的缺陷，通過對可靠度指標的詳細分析，使構件可靠度相互協調，并依托塑性理論，使材料的最大性能得到了發揮。當前，極限狀態法已經成為了國際鋼結構設計的主要方式，更好的滿足了現代化大規模鋼橋建設與發展的需要。
3 載荷設計
公路橋梁、鐵路橋梁設計中的荷載要選用荷載的標準值，而在房屋鋼結構的設計中，往往使用極限狀態法，在應用該方法時，設計荷載是由荷載標準值與荷載分項系數、結構重要性系數以及可變荷載組合系數的一個組合值。在房屋鋼結設計中，設計使用年限主要是由γ0（結構重要性系數）來反映，如果設計使用年限超過100年，或者安全等級是1級的鋼結構構件，通常γ0值都會≥1.1，而其他結構構件的γ0值可以小于1.1。一般情況下，公路、鐵路建設的使用設計年限都不小于100年，而房屋鋼結構設計的安全等級也都為1級，因而γ0值都不能小于1.1。表1主要對房屋、公路和鐵路鋼結構設計中的強度和穩定性計算方法進行對比。
通過對房屋、公路和鐵路鋼結構強度、整體穩定性計算方法進行分析，可以發現，房屋建設設計規范雖然與公路、鐵路設計之間存在差異，但是差異較小，計算公式基本相同。在房屋建設設計中，需要應用極限狀態的計算方法，因而對主平面內的受彎正應力強度進行計算時，需要認真分析塑性的發展系數γx與γy。而在公路和鐵路橋梁設計中，會使用容許應力法來進行設計，在對構件內力進行計算時，僅僅需要對材料彈性受力階段的性質進行分析，并可以發現，在計算公式中并沒有能夠反映出材料塑性的相關參數。在《鋼規》中，需要利用凈截面面積和毛截面面積分別對結構強度和穩定性進行驗算。《鋼規》把鋼結構的穩定性分成了整體穩定性與局部穩定性兩種類型，整體穩定系數φ都小于1.0，并通過其來對整體結構的承載能力進行判斷，通過對構件的高（寬） 厚比進行驗算，并設置加勁肋，從而避免局部出現不穩定的現象。而《公橋鋼規》《鐵橋鋼規》鋼構件的穩定性主要憑借容許應力折減系數的方法來進行控制，在計算局部穩定性時，采用的方法與《鋼規》中規定的方法相近，但是高（寬） 厚比卻存在一定差異。
4 結語
本文主要對公路、鐵路與房建行業的鋼結構設計規范進行了比較分析，明確公路、鐵路和房屋鋼結構之間存在的差異，從而使建設施工人員能夠更好的掌握鋼結構的設計標準，同時為相關部門的管理者提供參考依據，從而提高工程項目的施工質量，促進我國建筑行業的發展。
參考文獻：
[1]原華，吳衛華，李臨慶.公路、鐵路與房建行業鋼結構設計規范比較研究[J].高等建筑教育，2014，08（15）：12-13.
[2]高策，薛吉崗.鐵路橋梁結構設計規范由容許應力法轉為極限狀態法的思[J].鐵路標準設計，2012，（04）：41-45.
篇2
【關鍵詞】 節點連接 等強連接 剛性連接 節點域 彈性階段 塑性階段
中圖分類號:G808 文獻標識碼:A 文章編號:1003-8809(2010)08-0202-02
1.引言
本文通過對STS模塊中節點連接計算的實例計算數據,分析梁柱的剛性連接計算要點,在分析中綜合軟件,設計知識,規范三部分內容,將其有機結合。從而歸納總結節點設計的要點,同時提出軟件計算的不足之處,STS模塊采用的是2006.3的版本。
1.計算原則
建筑鋼結構的節點連接,當非抗震設防時,應按結構處于彈性受力階段設計,當抗震設防時,應按結構處于彈塑性階段設計,節點連接的承載力應高于構件截面承載力。
2.計算目的
梁與柱的連接,按梁對柱的剛度的約束(轉動剛度)大致可分為三類:即鉸接連接、半剛性連接、剛性連接。本文僅對梁柱的剛性連接做計算分析。
梁與柱的剛性連接,其計算方法主要有以下兩種:
(1)常用設計法
(2)精確計算法
節點抗震驗算。
1)滿足強柱弱梁的要求,即滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第8.2.5-1式即
。
2)滿足強節點弱構件的要求:連接的受彎承載力和受剪承載力,滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第8.2.8-1
即和8.2.8-2即 。
3)節點域強度計算,滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第8.2.5-2。
本例計算簡圖及手算復核如下:
軟件有關塑性截面模量的計算只給出計算的結構,對于計算過程未反映,現塑性截面模量計算如下:
HW300X300為雙對稱截面,所以全截面考慮塑性屈服時,受拉和受壓側的截面靜矩相同:
ST=SC
應力計算,抗震設計時應滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第5.4.2條。本例手算復核如下:
對接焊縫與角焊縫的抗拉強度設計值不同,計算焊縫強度時,可先將對接焊縫面積 換算為等效的角焊縫面積 ,令焊縫的有效厚度不變,翼緣對接焊縫的長度即可按下式換算為等效角焊縫長度。
翼緣的慣性矩:
腹板的慣性矩:
翼緣慣性矩/全截面慣性矩:
0.9584
按照《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第5.4.2條:
高強螺栓承擔的剪力設計值為
焊縫承擔的剪力設計值為
梁翼緣和腹板與柱形成的工字性焊縫中翼緣設計彎矩為:
腹板設計彎矩:
節點域屈服承載力:應滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第8.2.5-2或《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2. 節點域的體積:
折減系數:(假設按7度設防)
節點域屈服承載力:
假如節點域的屈服承載力不滿足,如何來補強呢?依據《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-1998)中第8.3.9-2,在柱、梁截面一定的情況下,對H型鋼柱,可在節點域加貼焊板,焊板上下翼緣應伸出加勁肋以外不小于150mm,并用不小于5mm的角焊縫連接貼板和柱翼緣可用角焊縫或對接焊縫連接。當在節點域的垂直方向有連接板時,貼板應采用塞焊與節點域連接。因柱、梁截面已定,唯獨能改變的是節點域的體積,也即柱腹板的厚度tw。
實際柱腹板厚度為13mm。從這一角度也驗證了計算的正確性。
小結:
通過以上對電算的計算過程分析及手算復核,可以歸納出梁柱剛性連接的計算要點有如下幾點:
1. 當考慮地震計算組合時,應勾選“設計內力是否為地震作用組合”,不考慮地震作用組合時,可不選此項。
2. 當為非抗震設計時,內力采用梁端的實際內力設計值,當為抗震設設計時,可按梁端承載力計算。
3. 考慮現場實際的連接,操作工藝為先栓后焊,有可能才用高空焊接,焊接溫度對高強螺栓預拉力有影響,高強螺栓的實際承載力應做折減,折減系數取0.9,系統默認值為1.0。角焊縫的連接強度設計值當不采用引弧板時取0.85.
4. 梁翼緣采用對接焊與柱翼緣連接,在分配彎矩時,應將對接焊縫轉化為角焊縫,按翼緣慣性矩占全截面慣性矩的比例分配彎矩。
5. STS程序中計算節點域的穩定采用的是,而規范采用的是
參考文獻
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篇3
關鍵詞：輕型輕型鋼結構設計；剛度；穩定性；連接
Abstract: based on the basic condition of steel structure gently and gently steel structure characteristics of the development of understanding, introduces the light of light steel structure design principle, and then to steel structure stiffness, gently overall stability, high strength bolt connection, support, and weld in design are discussed in this paper.
Keywords: light of light steel structure design; Stiffness; Stability; connection
中圖分類號：TU391文獻標識碼：A 文章編號：
引言： 輕型鋼結構在高層建筑使用已經幾十年。輕型鋼結構建筑的許多優點,比傳統的混凝土結構、砌體結構等,它具有性能穩定、強度高、質量輕、抗震性能好、施工可廠方制造現場裝配,不僅加快了施工進度,能大大縮短施工周期，而且基本的成本低,材料可回收再生、節能、節地、節水。作為一種綠色環保建筑,近年來,輕型鋼結構建筑被列為重點推廣項目。由于煉鋼技術和成型制造技術日益成熟,它給用輕型鋼結構工程帶來了新的生命,工程建設也不斷增加,因此,它將不斷完善自身的輕型鋼結構的設計。一、輕型鋼結構工程設計原則 1、輕型鋼結構的穩定設計
輕型鋼結構的一個突出問題就是穩定性。在各類輕型鋼結構中,都會遇到穩定性問題。對這種問題,將造成嚴重的后果。所以,我們輕型鋼結構設計必須掌握穩定設計。目前,輕型鋼結構出現在失穩的事故是由于設計師的缺乏經驗、結構和成分的穩定性的概念,使總體結構設計中存在的薄弱環節的穩定性設計。另一方面是由于新出現的結構,如空間網架、網殼結構,設計了如何設計還沒完全理解。
2、結構計算簡圖和計算方法的簡圖相一致
框架結構的穩定性計算是非常重要的,目前在設計單層及多層框架結構,往往不分析框架的穩定性,而只是框架柱穩定性計算。在使用計算簡圖這種方法,使用的框架柱計算長度系數穩定,整體穩定分析框架應當是通過使穩定性計算框架穩定計算效果。然而,實際的框架不同的,而且設計為了簡化計算工作,需要設置一些典型的條件。
二、輕型鋼結構的設計
1、剛度設計
國標GBIl7 - 88《鋼結構設計規范》多層架與重級工作制吊車的廠房變形控制要求一個明確的規則。對于普通的單層結構、國標CECSIO2:98《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》作出了明確規定。構造變形主要涉及適應性的問題,系統總體結構安全涉及不太深。與單一輕鋼結構屋面通常不上人。設計時輕鋼結構廠房變形控制是可適當放寬。放松變形對那些主要由變形控制架構是非常重要的經濟意義。
2、整體穩定設計
2．1框架構件設計
整體穩定系數計算公式：
（1）
式中：Φb一梁整體穩定系數；
βb―梁整體穩定等效彎矩系數；
λy―梁側向支撐點間對接弱軸的長細比；
Wx―按受壓纖維確定的梁毛截面抗矩；
A―梁毛截面面積；
h―梁截面全高；
tw―梁受壓翼緣厚。
由式(1)知，構件整體穩定承載能力與λ²y成反比。由于λy與受壓翼緣的自由長度Ly，成正比，故解決整體穩定最經濟有效的辦法是對受彎構件的受壓翼緣增加側向支撐以減少Ly。因為在輕型鋼結構設計中，由于檁條彩板屋蓋結構的檁條的側向支撐作用(檁條間距一般為l200―1500mm)，梁的整體穩定往往有保證。這樣就可以不必為整體穩定而加寬翼緣，增加用鋼量。設計時還應注意，檁條只能約束屋面梁上翼緣和柱外翼緣。但是由于輕型鋼結構屋面往往較輕，風荷的改變往往會改變內力的方向，因此粱下翼緣及柱內翼緣也都存在受壓的可能。對于這種情況，設計時可在構造I通過設置隅撐來解決(隅撐一般可用L45×3小角鋼)。隅撐連接梁下翼緣(或柱內翼緣)與檁條，使之形成側向約束，來解決梁下翼緣(或柱內翼緣)的整體穩定。
2．2檁條設計
采用z型、c型檁條時，設計成搭接的連續性檁條而成為連續梁計算模式比以簡支梁為模式的效果好。尉為連續梁模式比簡支梁模式的剛度大，穩定性優于簡支梁。在美國鋼結構圖紙與技術中，他們計算穩定的自由長度Ly取值是連續梁跨中反彎點之間的長度。它比我國現在一般取的自由長度要小，因此穩定性也優于簡支梁。接連續粱模式設計成的檁條，其檁條的拼接處一般都在跨度的三分之一處，現場安裝往往會有高空作業。這一點施工時應注意。
3、局部穩定設計
根據彈性理論，四邊簡支板的臨界剪應力為：
（2）
由式(2)知：板的局部失穩臨界剪應力與(h／tw) ²成反比，故h／tw越小越好，設計時為了節省鋼材就須增大h／tw值以提高構件的抗彎模量。這時解決局部失穩往往可以不必增大腹板厚tw，一般是通過設加勁肋的方法來解決。在國標GBJl7―88《鋼結構設計規范》中，h／tw≥80設加勁肋的規定就是基于臨界剪應力與抗剪屈服應力相等定出的。這個規定對于普通鋼結構是合適的。但對于輕型鋼結構，因為荷載較小，往往剪應力也很小，要遠遠低于抗剪屈服應力。在低剪應力下，即使h／tw≥80也不會產生局部失穩現象。因此設計時，只要剪應力未達屈服剪應力，就可不設加勁肋。但實際設計時往往做不到這一點，往往h／tw≥80時都設加勁肋，這樣一般情況下，多用了約10％的鋼材。這一點設計輕型鋼結構時須考慮。
4、高強度螺栓連接設計
在大跨度、振動的結構中，反向應力較大，甚至正、反向應力基本持平。在這種情況下，建議用摩擦型高強螺栓連接。在別的一般情況下，均可用承壓型高強螺栓。但是設計承壓型高強螺栓時，亦應注意國標GBJl7―88《鋼結構設計規范》之規定：承壓型高強螺栓的承載能力不得大于按摩擦型高強螺栓計算出的承載能力的1．3倍。
5、支撐設計
輕鋼結構,經常使用交叉式杠桿、花籃螺栓安裝支撐體系(拉壓桿系統支持經常被用來在重型廠房)。拉壓桿支持系統一般很少使用輕鋼結構。但拉桿設計支持,實際工程設計中,常常不單獨設置此直接壓桿,一般來說,加強檁條充當。此外,布局的數量通常支持3 ~ 4列布置的距離。
6、焊縫設計
在設計規范的受力已經明確的焊縫的強度。這里所講的焊接指梁、柱腹板和翼緣板之間的焊縫。因為這些焊接在輕鋼結構制作中占了絕大部分的焊接工作。梁柱腹板的焊縫和翼緣之間是轉移主要翼緣和腹板剪切應力之間的。翼緣之間和腹板剪力很小,所以他們可以焊接是非常小的。在美國鋼結構施工圖,焊縫的處理是單面焊縫的廣泛使用,這使得焊接大大減少工作量。自動焊接機能力的一次左右。那么為什么不使用國內施工圖單面焊縫嗎?究其原因大致有:一是目前國內最輕鋼結構的制造商還沒有解決單面焊縫不對稱變形;二是長設計人員已形成一種習慣,不想改變原有的施工方法。只要很好地解決非對稱變形的問題,對梁翼緣之間的單面焊焊縫金屬網都可以使用。然而,對于那些力大的重要的部分是必須使用雙面焊接,如吊車梁、支架等。
結束語
隨著經濟的發展，輕型鋼結構生產的標準化，輕型鋼結構會在建筑市場占據越來越重要的地位。而有關輕型鋼結構的設計方法也將越來越科學，從而推動了輕型鋼結構的發展。
參考文獻
[1]GBJl7―88，鋼結構設計規范[s]
[2]編寫組、輕型鋼結構設計資料集[M]北京：中國建筑工業出版社．1980．
篇4
Abstract： The steel structure has been widely used in construction， but have some accidents caused the loss of casualties and property， most of which were due to the instability failure. This article discussed the concept of stability design， the principle and methods of analysis.
【關鍵詞】鋼結構；穩定性；失穩；設計
穩定性是鋼結構的一個突出問題。在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩定問題。對于這個問題處理不好，將會造成工程事故。鋼結構失穩破壞的原因通常是其結構設計不合理，存在結構設計缺陷，要從杜絕此類事故發生，鋼結構穩定性設計是主要問題。
1鋼結構穩定性設計的基本概念
1）強度與穩定的區別
穩定性不是強度問題。強度是指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載所引起的最大應力（或內力）是否超過建筑材料的極限強度，它是應力問題。穩定問題則主要是找出外荷載與結構內部抵抗力間的不穩定平衡狀態，即變形開始急劇增長的狀態，從而設法避免進入該狀態，因此，它是變形問題。如軸壓柱，由于失穩，側向撓度使柱中增加很大的彎矩，柱子的破壞荷載遠低于它的軸壓強度。顯然，軸壓強度不是柱子破壞的主要原因，失穩才是主要原因。
2）鋼結構失穩的分類[1]
鋼結構的失穩就其性質而言，可以分為以下三類：
（1） 第一類穩定問題或者具有平衡分岔的穩定問題（也叫分支點失穩））。完善直桿軸心受壓時的屈曲和平板中面受壓時的屈曲均屬于這一類。
（2） 第二類穩定問題或無平衡分岔的穩定問題（也叫極值點失穩）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構件，在塑性發展到一定程度時喪失穩定的能力，屬于這一類。
（3）跳躍失穩是一種不同于以上兩種類型的穩定問題，它是在喪失穩定平衡之后跳躍到另一個穩定平衡狀態。
2鋼結構穩定性設計的原則
根據穩定問題在實際設計中的特點提出了以下三項原則，以更好地保證鋼結構穩定設計中構件不會喪失穩定。
1）鋼結構布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求。目前鋼結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架。保證這些平面結構不出現平面外失穩，需要從結構整體布置來解決，如增加必要的支撐構件等。要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致。
2）結構計算簡圖需與實用計算方法所依據的簡圖一致[2]，當設計單層或多層框架結構時，通常不做框架穩定分析而只做框架柱的穩定計算。采用這種方法計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，應通過框架整體穩定分析得出，使柱穩定計算等效于框架穩定計算。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據的簡圖不一致的情況還可舉出以下兩種，即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這兩種情況若按規范的系數計算，都會導致不安全的后果。所以所用的計算方法與前提假設和具體計算對象應該相一致。
3）鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算應一致
保證鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算相符合，是鋼結構設計中需要高度注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節點應盡量減少桿件偏心。但是，當涉及穩定性能時，構造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在解決梁整體穩定時上述要求就不夠了，支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉，同時允許梁在平面內轉動和梁端截面自由翹曲，以符合穩定分析所采取的邊界條件。
3鋼結構穩定性的設計方法
鋼結構的穩定性包括整體穩定性和局部穩定性。幾何缺陷和力學缺陷都是引起結構整體不穩定的因素。幾何缺陷和主要是初始的彎曲和初始偏心影響的。力學缺陷主要是殘余應力影響的。穩定性不能孤立的考慮單個構件，還要考慮相鄰構件對其影響。局部屈曲不一定導致整體結構承載能力的喪失，但卻影響著整體穩定的臨界力。
鋼結構穩定問題的分析都是針對在外荷載作用下結構存在變形的條件下進行的，此變形應該與結構或構件失穩時出現的變形相對應。結構變形與荷載之間呈非線性關系，穩定計算屬于非線性幾何問題，采用的是二階分析方法。結構體系、構件的長度、連接方式、截面的性狀尺寸、殘余應力的分布以及外荷載作用等一系列的條件都將影響穩定計算的結果。穩定計算所確定的不論是屈曲荷載還是極限荷載，都可視為所計算的結構或構件的穩定承載力。穩定計算不能應用應力的疊加原理[3]，可以應用疊加原理的構件必須滿足一下兩個條件，意識不存在材料的非線性，二是不存在幾何非線性。而彈性穩定計算不符合第二個條件，非彈性穩定計算兩個條件都不符合。
壓彎構件整體穩定性驗算分為平面內穩定性驗算和平面外穩定性驗算。平面內失穩-壓彎構件在彎矩和軸線壓力共同作用下，可能在彎矩作用的平面內發生整體的彎曲失穩。其受力條件相當于偏心壓桿。平面外失穩-開口截面壓彎構件的抗扭剛度和彎矩作用平面外的抗彎剛度通常都不大，當側向沒有足夠支承以阻止其產生側向位移和扭轉時，構件可能因彎扭屈曲而破壞。
4鋼結構穩定性設計的幾點體會
1）目前鋼結構設計多借助鋼結構計算機軟件進行結構受力計算，結構和構件的平面內強度及整體穩定計算可依靠程序自動完成，結構和構件的平面外強度及穩定計算，需要設計者另做分析、計算和設計。此時可將整個結構按標高分解成多個不同布置形式的結構體系，在不同的水平荷載作用下，進行結構體系的強度和穩定計算。
2）受彎鋼構件的板件局部穩定有兩種方式：一是以屈曲為承載能力的極限狀態，并通過對板件寬厚比的限制，使之不在構件整體失效前屈曲；二是允許板件在構件整體失效前屈曲，并利用其屈曲后強度，構件的承載能力由局部屈曲后的有效截面確定。對于不考慮屈曲后強度的梁局部穩定，可對梁設置橫向或縱向加勁肋，以解決梁的局部穩定問題，加勁肋按《鋼結構設計規范》規定設置；對于組合梁腹板考慮屈曲后強度的計算按《鋼結構設計規范》第4.4規定執行。
3）軸心受壓構件和壓彎構件局部穩定有兩種方式：一是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比；二是控制腹板計算高度與其厚度之比。對于圓管截面的受壓構件，應控制外徑與壁厚之比，加勁肋按《鋼結構設計規范》第5.4規定設置。
5 結語
在實際設計中，應加強對結構的整體穩定、局部穩定以及平面外穩定的設計，克服結構設計缺陷，以免在設計過程中發生不必要的失穩損失。
參考文獻：
[1]夏志斌，潘有昌結構穩定理論.高等教育出版社.1988.11-12
[2]陳紹蕃.鋼結構穩定設計指南.中國建筑工業出版社，1995
篇5
關鍵詞：重鋼廠房吊車設計 柱間支撐 柱設計 肩梁計算等
1、鋼結構由于其獨特的性能被廣泛應用于建筑場合，在我國有著廣闊的發展前景。鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。說目前一般將鋼結構分為輕鋼、重鋼和設備鋼結構三種結構。重鋼：廠房行車起吊重量：>25噸；每平米用鋼量：>_50KG/M2如：造船廠、石化廠房設施、軋鋼煉鋼車間、電廠廠房、大跨度的體育場館等。
2、輕鋼：主要承重結構為實腹門式剛架，具有輕型屋面和外墻，無吊車或吊車起重量不大于20噸，工作級別為中輕級的鋼結構建筑。
3、設備鋼結構是指大型設備中的鋼結構部分，以下結構應可劃入設備鋼結構范疇：架橋機的塔架鋼結構、NN2機的起重大梁、起重機車身、大型設備支架等。
一、工程概況
浙江德興船舶工業有限公司小干島船舶修造基地項目位于舟山小干島南面。分段車間為單層鋼結構廠房，共三跨，24米+30米+24米，中間跨檐口標高為23.7米，兩端跨檐口標高為15.9米。車間中間跨通常設置雙層吊車，上層為2臺100t電動雙梁橋式吊車，下層為2臺30t電動雙梁橋式吊車，兩個端分別設置2臺80t電動雙梁橋式吊車和2臺50t電動雙梁橋式吊車，均為A5工作制。
二、吊車梁設計：
吊車梁設計應吊車廠家提供的吊車資料進行設計，具體步驟如下：
1、根據吊車資料，計算出吊車的最小輪壓，
最小輪壓=（吊車總重+吊車的吊重）/n-最大輪壓
其中n為吊車一側的輪子數。
2、吊車梁撓度的控制L/1000，根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003附錄A.
3、吊車梁制動系統設置，由于本工程吊車噸位較大且柱距較大，應設計吊車制動梁，制動梁計算可參照《鋼結構設計手冊》8.9.2條設計。
三、主剛架設計
1、確定廠房的高度及牛腿標高確定：廠房高度一般根據吊車工藝要求確定，一般計算原則為：
廠房的最小凈高=吊車的最大吊高+吊車頂至吊車吊鉤的高度+吊車運行高度。
牛腿標高=吊車梁的軌頂標高-軌道高度-吊車梁高度。
2、排架柱設計
選擇柱截面尺寸，應滿足下列要求：
1）房屋剛度要求：要按房屋的性質、跨數、柱距、高度、工業廠房的吊車起重量大小及工作制等因素確定。
2）構造上的要求：對于工業廠房應滿足吊車跨度和吊車邊緣凈空尺寸的要求。
本工程吊車噸位非常大，廠房高度較高，根據工程經驗，應設計為階形格構式柱較經濟合理，所以本工程中上層吊車牛腿以下采用格構式鋼柱，以上采用實腹式鋼柱。格構式柱截面尺寸可根據《鋼結構設計手冊》表10-3選用，
中柱截面確定具體如下：
其中H為柱之全高，本工程約為28m.
查表α=
β=0.25~0.5
=2150mm~1580mm
取值h3=1700mm；
=425mm~850mm 本工程取b3=500mm；
邊柱同理：h3=1200mm；b3=450mm；
柱長細比應滿足《鋼結構設計規范》GB50017-2003表5.3.8要求。
柱翼緣寬厚比、腹板的高厚比均應滿足《鋼結構設計規范》GB50017-2003第5.4.1及5.4.2條要求。
主鋼柱位移控制及主鋼鋼梁撓度控制均應滿足《鋼結構設計規范》GB50017-2003附錄A的要求。
吊車荷載輸入計算模型時，應采用吊車梁傳給牛腿最不利組合的荷載。
采用PKPM的重鋼結構設計模塊進行內力分析設計
主剛架的荷載計算模型如下：
計算模型
四、柱間支撐設計
重鋼廠房中，柱間支撐的設計非常重要，柱間支撐用以保證房屋的縱向穩定和空間剛度，同時承受廠房的端部山墻的風力、吊車的縱向剎車荷載、溫度應力和地震作用，并將上述荷載傳至基礎。
1、柱間支撐的布置原則：
（1）a）應滿足房屋的生產凈空要求；b）應滿足房屋的剛度要求；c）柱間支撐應與屋面支撐設置協調；d）每一個溫度區段的每一列柱，一般應設置柱間支撐。
（2）下段柱的柱間支撐位置，決定縱向結構溫度變形和附加溫度應力的大小，因此應盡可能設在溫度區段的中部，當溫度區段長度大于120m時，可在溫度區段中間三分之一范圍內設置，兩道支撐的中心距離不宜大于60m。
（3）上段柱柱間支撐，除在下段柱間支撐的柱距間布置外，為了傳遞端部山墻風力及地震作用和提供上部結構的縱向剛度，應在溫度區段兩端設置。
（4）階形柱的下段柱柱間支撐，一般在兩個柱肢內設置雙片支撐。上段柱高度小于1m，柱間支撐一般為單片支撐。
2、柱間支撐長細比控制：
吊車梁以下的柱間支撐，壓桿長細比≤150，拉桿長細比≤300
吊車梁以上的柱間支撐，壓桿長細比≤200，拉桿長細比≤400
十字交叉支撐一般可按受拉桿件設計，十字交叉支撐傾角一般為。
3、柱間支撐縱向水平荷載，可按下述原則確定：
（1）縱向風荷載：由房屋兩端山墻傳來的集中風荷載W；
（2）吊車的縱向水平荷載標準值Td，Td=0.1
-在同一柱列吊車梁上由兩臺起重量最大的吊車所有剎車輪的最大。輪壓之和。
（3）作用在房屋縱向的其他水平力，如管道設備的水平推力、縱向溫度應力，地震作用產生的水平力等，按實際情況進行設計。
五、屋面支撐
為保證承重結構在安裝和使用過程中整體穩定性，提高結構的空間作用，減小屋架桿件在平面外的計算長度，應根據結構的形式、跨度、房屋高度、吊車噸位和所在地區的抗震設防烈度等設置支撐系統。屋面支撐系統包含橫向支撐、豎向支撐、縱向支撐和系桿等。
1、設計屋面支撐應遵守以下原則：
（1）在設置有柱間支撐的水平面內必須設置橫向支撐，并將二者布置為封閉型。
（2）所有的橫向支撐、縱向支撐和豎向支撐均應與屋架、托架等桿件或檁條組成幾何不變的桁架形式。
（3）在房屋每個溫度區段或分期建設的區段中，應分別設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。
（4）傳遞風力、吊車水平力和水平地震作用的支撐，能使外力由作用點盡快傳遞到結構的支座。
（5）柱距越大，吊車工作量越繁重，支撐的剛度應越大。
（6）在地震區應適當增加支撐，并加強支撐節點的連接強度。
2、抗震區支撐布置，可參照《鋼結構設計手冊》表7-39設置。
3、桿件截面設計
1）支撐中的交叉支撐斜桿按拉桿設計，剛性系桿按壓桿設計。
2）壓桿、拉桿長細比控制滿足《鋼結構設計規范》GB50017-2003第5.38條和第5.3.9條的要求。
3）對下列情況的支撐桿件，除應滿足長細比的要求外，尚應根據內力計算其強度、穩定及連接。a、承受較大端墻風力的屋面橫向支撐和剛性系桿。b、豎向支撐兼做檁條作用時。c、考慮房屋結構的空間作用而用縱向支撐作為彈性支撐的連接桁架時。
六、重要節點設計
1、肩梁設計；
（1）肩梁構造要求：
a、肩梁的腹板高度除應根據計算確定外，尚應具有一定的高度，以保證柱接頭的剛度10mm。
b、肩梁是由腹板、上蓋板、下蓋板和墊板所組成。為減小肩梁腹板厚度可在肩梁的腹板的兩側各側焊接端面支承板。肩梁蓋板的寬度不得小于吊車梁支座板的寬度，不宜小于300mm，板厚可根據吊車反力確定。
（2）肩梁計算：
a、肩梁的腹板可近似地按簡支梁計算，作用于肩梁上的力P1，P2。
，
N、MX-肩梁以上截面最不利組合的軸心力和彎矩。
h1-上段柱兩翼板中心間的距離；h2-肩梁腹板的計算跨度
b、肩梁腹板的抗彎強度和抗剪強度可參照《鋼結構設計手冊》第條10.2.6設計。
c、當肩梁下面的下段柱為實腹式柱時，可不必作強度計算。
d、上段柱翼緣板與肩梁腹板的連接強度，可取上段柱最大軸心力P1或P2計算焊縫。
2、柱腳設計：
鋼柱柱腳類型較多，一般由底板、靴板、隔板、加勁板、錨栓及其支承托座等組成。
a、柱腳底板的計算：
底板寬度B一般按構造確定，底板的長度L應按混凝土的最大受壓應力不超過其軸心抗壓強度設計值fc乘以局部承壓時的提供系數βC.
式中N、M為柱底板最不利組合的軸心力和彎矩。
對于僅軸心受壓的格構式柱分離式柱腳可以按公式計算。
底板的厚度t，可按公式，M為底板彎矩。
b、柱腳靴梁、靴板計算，柱腳加勁板計算、柱腳錨栓計算、柱腳的構造要求可按照《鋼結構設計手冊》10.2.8條公式進行設計。
參考文獻：
[1]中華人民共和國國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009 -2001（2006年版）
[2]中華人民共和國國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011 -2001（2008年版）
[3]中華人民共和國國家標準《鋼結構設計手冊》上冊（第三板）
篇6
ABSTRACT The main building structure design of coal mine of preparation plant is described in this paper.
關鍵詞：鋼結構選煤廠 主廠房 設計
KEYWORDSSteel structureCoal mine of preparation plantThe main building Design
中圖分類號：TU391 文獻標識碼： A
1、工程概況
本工程位于山西省大同市山陰縣，為某能源有限公司改擴建工程的主廠房，該選煤廠改擴建后設計生產能力后的設計生產能力2200萬噸／年。主廠房是煤炭行業選煤廠建筑的核心組成部分，其不但要滿足常規廠房建筑的房屋功能外，還必須滿足煤炭洗選工藝的使用要求，為大量的選煤設備提供可靠的支承，并保證結構的安全可靠和使用舒適度要求。
本項目主廠房概況：長度84.5m，寬度38m，檐口高度36.4m；上部主要有六個樓層：首層：地面主要是各類設備基礎如：各種泵、桶等設備基礎；二層主要設備有：刮板機、離心機等；三層主要設備是脫介篩、破碎機和高頻篩、浮選機等；四層主要設備是磁選機、旋流器和一條刮板機；五層主要設備原煤分級篩、加壓過濾機、主洗淺槽等；六層主要設備：塊煤再洗稀介磁選機、兩條刮板機及一條皮帶機頭。主廠房內帶一臺20t吊車，吊車跨度36.8m。主體結構為鋼框架結構，維護結構采用壓型鋼板+玻璃絲棉現場復合板。
該工程結構設計的主要問題在于：
（1）荷載類型多，選煤廠主廠房結構設計除要考慮常規建筑結構設計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮設備荷載及振動設備荷載對結構的影響及設備吊裝、檢修時的荷載等等。
（2）樓層高度大，建筑平面、立面均極不規則，荷載在平面上位置分布也極為不均勻。一般廠房層高5～7米，內部有大的挑空空間，挑空高度在十幾米到二十二米之間，少數抗風柱高達37m，中間無框架梁支撐。
2、設計荷載、結構設計與分析
該工程建筑抗震設防類別為標準設防類。按照該地區設防烈度7 度計算地震作用，抗震措施按照7 度考慮，鋼框架抗震等級為四級。設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，特征周期0.55s。建筑結構安全等級為二級，結構的設計使用年限為50 年，建筑場地類別為Ⅲ類。地基基礎設計等級為丙級。
2.1、荷載類型及取值
在選煤廠主廠房結構設計時，除要考慮常規建筑結構設計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮常規設備荷載及振動設備荷載對結構的影響及設備吊裝、檢修時的荷載等。
根據《選煤廠建筑結構設計規范》（GB50583-2010）規定，選煤廠主廠房樓面可變荷載5.0KN/㎡，壓濾機附近及設備檢修荷載按10.0KN/㎡。提升孔周圍的梁，應按本層最大起重量作用在梁上產生的彎矩、剪力影響線的最大值進行計算，但框架計算時可不計入。
主廠房內的主要設備很多，且有些設備荷載很大，在重型設備區域內樓面均布可變荷載在計算中需扣除；在設備等效均布荷載小于4kN/m2的小型設備區域，按樓面可變荷載計算。
2.2結構設計
2.2.1結構布置原則
選煤廠主廠房結構布置應結合工藝設備，根據功能分區、環境條件、荷載分布、材料供應和制作、施工條件等因素，擇優選擇結構體系和合理布置結構構件及支撐等抗側力構件，使廠房結構剛度盡量分布均勻和結構受力合理。由于工藝布置等條件限制，選煤廠主廠房的結構平面布置和豎向布置均不規則，荷載在平面上位置也分布不均勻，在平面上很難讓質量重心與結構的剛度重心一致或接近，結構豎向布置時也極不規則，有的位置設備布置集中，有的位置沒有設備，也就不需要布置結構樓層，導致部分樓層以上只有局部位置有結構樓層，其余部位平面開大洞。結構布置上則需要盡可能使結構受力簡單明確，荷載傳遞路徑簡捷。
2.2.2 振動設備附近的結構布置
由于本工程中各個設備之間的恒載和振動荷載等相差很大，而且平面荷載分布也不均勻，為了降低平面荷載不均布置對結構扭轉的影響，在結構布置時盡量使兩個方向的框架梁貫通布置，減少樓板開洞，在設備洞口邊設置次梁，減小開洞對樓板水平剛度的影響，并降低設備工作所帶來的樓板振動，改善操作人員的工作環境。
選煤廠主廠房內能夠引起較大振動的設備有低頻類(轉數2000rpm)，例如電動機、泵等。常用動力設備中影響樓面垂直振動的是中頻率機器，影響廠房水平振動的是低頻率機器。振動篩、離心脫水機等中頻率機器，工作時主要引起樓面的垂直振動，以垂直振動為主的設備應盡量布置在梁的支座和柱子附近，增加次梁數量，減小其旁邊樓板板面積，提高樓板的整體剛度，減小樓層的振幅；壓濾機、重介旋流器等屬于低頻率機器，以水平振動為主，梁的跨中部位，并應使擾力沿梁的軸線方向作用,以避免和廠房共振。振動篩下的結構布置等時考慮使其擾力方向與承重結構水平剛度較大的方向一致。當大型設備跨越柱網軸線布置時，設備下的框架梁貫通。
2.2.4柱間支撐
主廠房框架柱間支撐的設置應保證結構體系的穩定，且具有足夠的水平抗側剛度，使水平荷載傳遞路徑短捷和傳力明確，并應結合結構體系的形式、剛性樓板、荷載分布和結構計算分析統一考慮。根據主廠房工藝設備布置、荷載分布及結構計算結果，在邊跨的~軸之間，沿柱高全范圍設置柱間支撐，在廠房兩端的第一個柱間的吊車梁牛腿面至柱頂的范圍內設置上柱柱間支撐。由于柱截面較大，柱間支撐截面采用雙肢截面。
2.2.5地基基礎及地基處理
本廠房所處場地為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地,土層承載力特征值為110kPa~180kPa。為了提高土層的承載力和消除土層的濕陷性，經綜合考慮后，本工程地基處理采用采用孔內深層強夯灰土擠密樁（DDC法施工）消除基底以下粉土的濕陷性并提高地基土承載力，樁長13.0m，樁徑400mm，成樁直徑550mm，等邊三角形布樁，樁間距800 mm，要求處理后地基承載力特征值不小于250kPa，基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎。
3、結構分析計算
3.1 結構計算模型
廠房主體結構采用PKPM 鋼結構模塊STS及SATWE程序的計算模型采用三維模型，考慮樓板開有大的洞口，在整體模型計算中設置開洞板和完全彈性板，除考慮樓板變形影響外，更加準確地模擬樓板實際受力狀況。模型考慮了重力二階效應(P-A 效應)，柱子計算長度系數按有側移計算，層剛度比按彎剪剛度計算，抗震計算考慮偶然偏心和雙向地震作用。設備荷載以靜力荷載的形式按設備荷載加物料的荷載乘以動力系數后施加。鋼柱長細比限值、梁柱板件寬厚比、支撐的構造措施均按照《建筑抗震設計規范》GB50011-2010的附錄H2中規定的要求設置。
3.2計算結果分析
經計算分析，主廠房結構的前兩個振型均為平動，其剪重比、剛度及長細比等各項指標均能滿足規范要求。
考慮到選煤廠主廠房荷載較大，不可預見荷載因素較多，且有許多振動篩的振動荷載，主廠房結構設計中將主要承重構件的應力比不應太高。對于重型設備，尤其是振動設備周圍的梁應力比還應適當降低。SATWE的主要計算結果見表2。
3.3梁、柱截面
由于主廠房結構平面及豎向布置復雜，荷載分布不均勻，還有振動篩的振動荷載，因此通常構件的截面變化較大。梁柱的截面形式主要采用熱軋H型鋼和焊接H型鋼，柱間支撐采用槽鋼。部分應力比較大的鋼柱材質為Q345B鋼，其余鋼梁、鋼柱材質均為Q235B鋼。
3.4樓板
樓板采用非組合壓型鋼板樓面(用1.0mm厚壓型鋼板上澆鋼筋混凝土樓板體系)，壓型鋼板作為設備安裝平臺及樓板混凝土的底模。對于振動設備較集中的樓面，樓板跨度不大于2.0m，樓板厚度150mm，樓板上較大洞口周邊設邊梁。為了避免設備振動引起樓面裂縫，振動設備較多的樓面上部鋼筋雙向連續配筋。
3.5振動梁的設計和構造要求
在選煤廠主廠房中，由于振動篩、離心機等常用大型振動設備的頻率在16Hz左右，因此只要將振動梁的自振頻率控制在16／0.7≈23 以上，便能滿足《選煤廠建筑結構設計規范》（GB50583-2010）第6.3.16條規定的條件：“梁第一頻率密集區內最低自振頻率計算值大于設備的擾力頻率”，即可認為不發生共振，這根振動梁也不需要進行動內力計算，避免了在設備啟動和停車時出現與結構共振的情況。在設計確定直接振動梁的固有振動頻率時，應根據結構的實際情況來確定計算簡圖，也就是梁的支座、梁的截面剛度、梁上的荷載等的確定。
由于本廠房在第2、3、5層布置的振動篩、離心機、破碎機等振動設備較多，鋼梁承受的振動荷載較大。為了盡量降低振動設備對整體結構的影響，其中本工程中振動梁的設計，利用sap2000對部分直接支承振動設備的鋼梁進行了振型分析。計算梁的振型時，梁結構自重、梁上恒載、設備及物料自重等根據實際情況按實際位置布置于鋼梁上，其他活荷載均不考慮，鋼梁兩端簡支梁考慮。計算設備振動的頻率(f)與振動梁自振頻率(fo)的比值，二者的共振區為0.75≤f/fo≤1．25，即振動梁的自振頻率與振動設備的頻率至少相差25%。由于振動梁承受著較大的動力荷載,存在疲勞的問題，因此在振動梁的制作上要求翼緣與腹板的焊縫為全熔透焊縫，質量等級為一級。
3.6鋼結構的防腐和防火
由于選煤廠中經常使用水沖洗樓面，環境比較潮濕，且煤中含有硫磷等物質，對于鋼結構廠房的耐久性影響較大。因此主廠房鋼結構構件應采取有效防腐蝕措施，保證結構的設計使用年限。
根據《選煤廠建筑結構設計規范》（GB50583-2010）及《建筑防火設計規范》GB 50016—2006有關規定，選煤廠主廠房的鋼結構不需做防火涂料。
結論：
1、近年來，隨著國家對于提高能源的利用效率及節能減排的要求越來越高，越來越多的煤炭企業進一步加強了對煤炭的精加工力度。主廠房作為選煤廠的核心建筑物，由于工藝流程比較復雜，設備種類繁多，而且有許多設備工作時振動荷載比較大，因此廠房的結構布置比較復雜，結構所受豎向荷載不均勻，需要采取經濟合理的結構布置形式來滿足工藝的需求和結構的可靠性。
2、對結構復雜的結構體系，不能僅依靠程序的計算結果，而是要根據計算的結果和建筑物的實際工況加以判斷，分析計算結果是否符合實際的工作狀況，來確保結構設計安全可靠。
參考文獻：
1.《建筑結構荷載設計規范》 GB50009-2012
2. 《建筑抗震設計規范》GB50011-2010
3.《選煤廠建筑結構設計規范》GB50583-2010
4.《煤礦礦井建筑結構設計規范》 GB50592-2010
篇7
【關鍵詞】： 設計鋼框架節點連接方式構造要求
中圖分類號：TU323文獻標識碼： A
1.概述
隨著新能源的開發，LNG液化天然氣作為新能源在國內發展起來，作為LNG站場中主要的構筑物，液化鋼框架占據著重要的地位。分析液化框架的荷載計算、設計過程中應注意的問題、采用鋼框架形式和鋼框架節點連接方式及構造要求是進行液化框架設計的關鍵。
2.荷載計算
2.1 豎向恒荷
支撐設備梁根據設備運行時的總重量，均分到每個節點上，按集中力輸入；樓面荷載按照每平米鋼格柵板的重量進行核算。
2.2 豎向活荷載
樓面活荷載按照5.0/m2計算。
2.3 水平恒荷載
設備運行作用在支撐設備梁上的水平恒荷載，此應力由工藝專業提供，若工藝專業不能提供，先按照《石油化工管架設計規范》第6.2水平推力僅考慮按式：Fgk=kjGkUj 計算。即設備重量x0.3x牽制系數，然后此力按集中恒荷載輸在梁上
2.4 水平活荷載（風荷載）計算：
設備運行作用在支撐設備梁上的水平活荷載，是立式設備在風荷載作用下產生的水平力，此力按集中活荷載輸在梁上。
除作用在設備梁上的水平活荷載，整個鋼框架計算時，輸入基本風壓，程序自動計算整個鋼框架的風荷載。
3 設計過程中應注意的問題
3.1恒活荷載計算信息
由于鋼的彈性模量比混凝土大得多，對純鋼結構可以按”一次性加載“計算恒載。
3.2周期折減系數
周期折減系數的目的是為了充分考慮填充墻剛度對計算周期的影響，本單體無填充墻，故取1。
3.3結構的阻尼比
根據《建筑抗震設計規范》第8.2.2條規定“鋼結構抗震計算的阻尼比宜符合下列規定：（1）多遇地震下的計算，高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度大于200m時，宜取0.02。液化框架阻尼比取0.03。
3.4修改構件計算長度系數
根據《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）第5.3.3條，對于無支撐純框架，按“有側移”框架選擇框架柱的計算長度系數；對于有支撐框架，按“無側移”框架選擇框架柱的計算長度系數。
鋼柱的“有側移”或“無側移”選擇，也可近似按一下原則考慮：
（1）當樓層最大柱間位移小于1/1000時，可以按無側移設計；
（2）當樓層最大柱間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數可以按1.0設計；
（3）當樓層最大柱間位移大于1/300時，應按有側移設計。
4.結束語
本文通過對液化鋼框架的荷載計算、設計過程應注意的問題分析，對今后液化鋼框架的設計起到了指導作用,提高了工作效率。
參考文獻
[1]GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》；
[2]GB 50017-2003《鋼結構設計規范》；
[3]GB 50009-2012《建筑結構荷載規范》；
[4] 《鋼結構設計手冊》（下冊） 中國建筑工業出版社；
篇8
【關鍵詞】 鋼結構 荷載 結構體系 材料
1 引言
隨著環境保護標準日趨嚴格，以長袋低壓脈沖除塵器、分室反吹袋式除塵器和靜電除塵器為代表除塵裝置大型化并多以戶外型存在已成不爭事實。以箱形結構為除塵空間除塵器殼體多為骨架式鋼結構。除塵裝置殼體不僅要形成高效除塵功能還具有先進承載結構與安全經濟運行條件。隨著我國經濟飛速發展，鋼結構技術水平日益提高，支承骨架式除塵裝置鋼結構支座得到廣泛應用。鋼結構是影響骨架式除塵裝置安全和經濟性能重要部件，目前關于骨架式除塵裝置特殊設備鋼結構設計技術并不成熟，本文對鋼結構設計方案、材料、節點選擇和設計計算方法進行總結并提出設計要點建議。
2 骨架式除塵裝置鋼結構設計
骨架式鋼結構多由柱、梁、板、支撐、圍護結構和支座等組成，除塵工藝裝置荷載分布與體系科學分解，由梁與柱傳遞至設備基礎。支座由柱子及柱間支撐組成。箱體及支座組成牢固的空間結構體系，承擔各種外力作用。骨架式鋼結構要保證殼體鋼結構強度與穩定性，支持除塵工藝裝置完成氣體除塵與凈化功能，承擔除塵器支承、安裝和安全防護。
2。1 形式與結構選擇
按箱體與支架連接方式分為帶活動支座結構及箱體與支架連為一體結構。鋼支座常用結構有框架體系、柔性支座體系、框架支撐體系鋼結構設計時首先應根據鋼支座幾何高度、作用荷載的大小、運行操作空間選擇最合理結構體系方案。骨架式除塵裝置自重大，在地震作用時會產生較大水平力，結構體系包括兩個抗力系統，即抗重力系統和抗水平側力系統。
2.1.1 框架結構
框架結構由梁與柱構成。結構特點是空間布置靈活、安裝方便，但抗側剛度較小，耗鋼量較大，經濟性較差。適用于運輸空間無法設置支撐工程。
2.1.2 柔性支座
柔性結構由支撐與柱構成。骨架式除塵裝置沒有設置活動支座，將骨架式除塵裝置立柱支承連接在若干根豎直鋼支柱上，支柱間沒有連梁，每榀支座最多只有一根立柱斜撐限位，其它支柱可隨骨架式除塵裝置殼體熱膨脹移動。結構相對簡單，耗鋼量最少，但受到斜撐角度限制。一般用于支座高度在 4-6m范圍工程。
2.1.3 框架支撐
框架支撐是指在框架結構中布置豎向支撐的形式，以傳遞水平荷載和保持框架體系的剛度。支撐體系剛度大、構造簡單、耗鋼量較小，適用于各種高度的支座，是目前最常用的結構。
2.2 材料選擇
2.2.1 鋼材強度等級
鋼材強度等級根據截面不同控制而合理選擇。當計算梁柱截面為強度控制時選用較高強度等級鋼材。梁柱截面為變形或穩定控制時優先選用較低強度等級鋼材。 當梁柱截面為變形或穩定控制時應優先選用較低強度等級鋼材。一般情況下骨架式除塵裝置鋼支座立柱選用Q345 鋼，其它構件選用 Q235 鋼，結構和經濟合理性較好，可節省鋼材 15%。
2.2.2 截面形式
構件截面形式較多，受力性能差異較大，設計時可根據結構布置和受力情況合理選擇。常規骨架式除塵裝置鋼支座各構件主要承受軸心力作用，對軸心受壓柱，從經濟方面考慮采用雙軸對稱截面。根據制造省工原則優先采用型鋼，若柱兩方向計算長度相等采用鋼管較易滿足等穩定性要求，但鋼管柱在與其它相鄰構件連接時，構造往往較復雜且其價格亦相對較高。若柱兩方向的計算長度相差較大且荷載不太大時采用工字鋼。當框架支撐體系中支撐按拉桿設計時，截面形式主要應按強度條件考慮，避免過于柔細。若無其它條件限制在滿足強度條件同時，構件截面應配合剛度條件要求，盡量開展，選用寬肢薄壁材料。
2.3 節點連接設計
2.3.1 梁柱連接
目前在實際工程中梁與柱的連接有剛性連接和鉸接連接。剛性連接剛度大，能承受設計要求的彎矩，但構造復雜、費用較高，一般只用于框架結構。鉸接連接構造簡單、傳力簡捷、施工方便，框架支撐結構中可采取鉸接連接。
2.3.2 柱腳連接
柱腳分為剛性連接和鉸接連接兩種類型。剛性柱腳雖然剛度大，但結構復雜，一般較少采用。鉸接柱腳對柱基沉降的適應性較強，而且施工方便、計算簡單、受力明確，經計算分析，在框架支撐體系中應用較為經濟合理。
2.4 荷載計算
荷載計算依據 GB50009-2001。《建筑結構荷載規范》；GB50011-2001《建筑抗震設計規范》和GB50191-93《構筑物抗震設計規范》規定進行。
除塵器支架承擔著垂直荷載和水平荷載。重直荷載由上部箱體傳來，同時考慮支座自重；水平荷載由風荷載或地震產生。在帶活動支座的支座結構中還應承擔由于溫度變化引起箱體伸縮產生水平摩擦力，摩擦力可由支座頂部橫梁來承擔。在箱體與支架連為一體結構中不必考慮由于溫度變化引起箱體伸縮而產生力，支架柱頂部沒有活動支座，支架柱頂部可隨箱體一起做少量位移，對箱體沒有約束，不產生伸縮摩擦力。結構要求支座支撐結構布置合理使箱體中心點成為不動點，其余各點均能自由伸縮，同時使結構成為穩定體系。荷載類型及其取值是保證骨架式除塵裝置結構設計安全和經濟重要參數。在鋼支座設計中必須掌握各種荷載特性和量值及可能出現荷載組合，以確定合適布置形式及經濟截面選擇。
2.5 其它
2.5.1 焊縫質量
焊縫質量等級分一、二、三級，檢驗等級分 A、B、C 三級，評定等級分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個級別。檢驗等級就是檢驗方法，全焊透一、二級焊縫應采用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗，一級焊縫探傷比例為 100%，二級焊縫為 20%。超聲波探傷檢驗等級參照建筑鋼結構。當檢驗等級確定后根據檢測出來結構進行等級分類，評定等級，一、二級質量等級焊縫對應評定等級分別為Ⅱ、Ⅲ級。設計中不能將符號寫錯，否則將引起檢驗上的爭議。對于鋼材等強對接用剖口熔透焊縫應不低于二級；對于角焊縫的外觀質量應不低于三級。
2.5.2 涂裝
鋼結構構件鋼材表面除銹等級一般為Sa2.5 級。手工和動力工具除銹等級只有 St2、St3兩種。噴射有利于鋼材與涂料的粘接，還可消除部分殘余應力優先選用。防銹涂層由底漆、中間漆、面漆組成，涂料與除銹等級相匹配并指定涂膜厚度。
3 結束語
骨架式除塵裝置鋼結構設計只有充分考慮除塵器結構特點，從設計方案、材料、節點選擇每一環節進行合理選型和科學計算才能使鋼結構設計既經濟合理，又安全可靠，在市場競爭中立于不敗之地。
參考文獻
[1] GB50017-2003.《鋼結構設計規范》[M]，中國計劃出版社
[2] 陳基發、沙志國編.《建筑結構荷載設計手冊》[M]， 中國建筑工業出版社
篇9
關鍵詞：建筑鋼； 結構設計； 穩定； 探討
Abstract: the steel structure because of high strength, light weight, good antiseismic and material can be recycled, and many other advantages and is widely applied to the modern building engineering. Stable steel structure design of safety and service life of building an important role. In this paper, the steel structure instability forms, construction steel structure stability design are analyzed, and the stability of the steel structure design principle and the attention problems were discussed.
Keywords: building steel; Structure design; Stability; explore
中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：
1 鋼結構失穩形式
鋼結構失穩形式存在多樣性外，還應了解下列四個方面的特點：（1）穩定問題要考慮構件及結構的整體作用；（2）穩定計算要按二階分析進行；（3）考慮初始缺陷的極值穩定計算正在取代完善構件的分岔點穩定計算；（4）穩定性不僅通過計算來保證，還需要從結構方案布置和構造設計來配合。
2建筑鋼結構的穩定性設計
鋼結構的穩定性設計、在各種類型的鋼結構中，由于結構失穩造成的傷亡事故時有發生、為了更好地保證鋼結構穩定設計中構件不失穩定，保證工程質量及使用安全，有必要對鋼結構的穩定性設計進行詳細探討。
2.1鋼結構穩定性的概念。鋼結構強度小或失穩都會造成結構破壞，但是強度與穩定的概念并不相同、鋼結構的強度是一個應力問題，指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載引起的最大應力(或內力)是否超過建筑材料的極限強度、鋼材以其屈服點作為極限強度、而穩定是一個變形問題，構件所受外部荷載與結構內部抵抗力間是不穩定的，關鍵是找出這一不穩定的平衡狀態，避免變形急劇增長而發生失穩破壞。
2.2鋼結構穩定性設計要點。在符合鋼結構設計的一般原則前提下，要保證鋼結構的穩定性還需滿足以下條件：
2.2.1鋼結構布置必須從體系和各組成部分的穩定性要求整體考慮，目前鋼結構大多是按照平面體系進行設計，如桁架和框架、保證平面結構不出現平面外失穩，要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致，如增加必要的支撐構件等。
2.2.2實用計算方法所依據的簡圖與結構計算簡圖保持一致中層或多層框架結構設計框架穩定分析通常是省略的，只進行框架柱的穩定計算、由于框架各柱的桿件穩定計算的常用力法、穩定參數等是依據一定的簡化典型情況或假設者得出的，因此設計者要能保證所有的條件符合假設時才能應用。
3鋼結構穩定性設計的原則
3.1鋼結構布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求，目前鋼結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架。保證這些平面結構不出現平面外失穩，需要從結構整體布置來解決，如增加必要的支撐構件等。要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致。
3.2結構計算簡圖需與實用計算方法所依據的簡圖一致當設計單層或多層框架結構時，通常不做框架穩定分析而只做框架柱的穩定計算。采用這種方法計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，應通過框架整體穩定分析得出，使柱穩定計算等效于框架穩定計算。《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）對單層或多層框架給出的柱計算長度系數采用了5條基本假定，其中包括：“框架中的所有柱子是同時喪失穩定的，即各柱同時達到其臨界荷載”，按照這條假定，框架各柱的穩定參數、桿件穩定計算的常用方法，是依據一定的簡化假設或者典型情況得出的，設計者需確認所設計的結構符合這些假設時才能正確應用。
3.3鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算應一致保證鋼結構的細部構造設計與構件的穩定計算相符合，是鋼結構設計中需要高度注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度。對桁架節點應盡量減少桿件偏心。但是，當涉及穩定性能時，構造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如：簡支粱就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在解決粱整體穩定時上述要求就不夠了，支座還需能夠阻止粱繞縱軸扭轉，同時允許粱在平面內轉動和粱端截面自由翹曲，以符合穩定分析所采取的邊界條件。
4建筑鋼結構設計中應注意的問題
4.1鋼結構住宅的設計。鋼結構住宅有低層和多層之分、低層一般用于別墅，而多層用于公寓、根據抗震規范GB50011對12層以下和以上房屋的不同要求，建造鋼結構住宅一般不宜超過12層。鋼結構住宅抗震性能受結構布置規則性影響、因此，其平面布置應力求規則、對稱、不規則布置在地震時容易遭到損壞。
4.2鋼結構穩定性設計的經驗。
4.2.1借助于計算機技術和相關軟件的發展，目前鋼結構設計中結構和構件的平面內強度及整體穩定計算可由計算機輔助完成，而由設計者對結構和構件的平面外強度及穩定計算，進行分析、計算和設計、為了提高效率和提供方便，在設計時可將整個結構按標高進行分解，簡化成不同水平荷載作用下的多個布置形式的結構體系來進行強度和穩定的計算。
4.2.2受彎鋼構件的板件局部穩定可以通過幾種方式實現:①限制板件寬厚比，使之達到屈曲的極限承載能力，不在構件整體失效前屈曲；②允許板件在構件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強度達到構件的承載能力；③對梁設置橫向或縱向加勁肋，以解決不考慮屈曲后強度的梁的局部穩定問題。
4.2.3軸心受壓構件和壓彎構件局部穩定也可通過兩種方式實現，分別是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比和控制腹板計算高度與其厚度之比，如果受壓構件為圓管截面，則應控制外徑與壁厚之比。
5鋼結構穩定性設計的的幾點體會
5.1目前鋼結構設計多借助鋼結構計算機軟件進行結構受力計算，結構和構件的平面內強度及整體穩定計算可依靠程序自動完成，結構和構件的平面外強度及穩定計算，需要設計者另做分析、計算和設計。此時可將整個結構按標高分解成多個不同布置形式的結構體系，在不同的水平荷載作用下，進行結構體系的強度和穩定計算。
5.2受彎鋼構件的板件局部穩定有兩種方式：一是以屈曲為承載能力的極限狀態，并通過對板件寬厚比的限制，使之不在構件整體失效前屈曲；二是允許板件在構件整體失效前屈曲，并利用其屈曲后強度，構件的承載能力由局部屈曲后的有效截面確定。對于不考慮屈曲后強度的粱局部穩定，可對粱設置橫向或縱向加勁肋，以解決粱的局部穩定問題，加勁肋按《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）規定設置；對于組合梁腹板考慮屈曲后強度的計算按《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）第4.4規定執行。
5.3軸心受壓構件和壓彎構件局部穩定有兩種方式：一是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比；二是控制腹板計算高度與其厚度之比。對于圓管截面的受壓構件，應控制外徑與壁厚之比，加勁肋按《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）第5.4規定設置。
6 結語
鋼結構在建筑工程當中應用的范圍十分廣泛，究其原因在于其擁有自重輕，高強度和工業化強度高的特點。自從國家將輕型鋼結構住宅建筑通用體系的開發和應用列入到國家重點技術創新項目以來，建筑鋼結構的發展取得了一定的成效。然而近年來由于地震等自然災害的頻繁發生，鋼結構失去穩定而造成的事故也越來越多，對社會主義的經濟建設造成了嚴重的危害，因此關于建筑鋼的穩定結構設計越來越受到人們的關注。
參考文獻：
[1]黃友江，鋼結構的穩定設計分析[J].黑龍江科技信息，2009
篇10
鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發
2.項目研究背景：
所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計，建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中，由若干構件，即組成結構的單元如梁、板、柱等，連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比，新增內容約占15%，有重大修訂的內容約占35%，保持和基本保持原規范內容的部分約占50%，規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗，借鑒了國外先進標準技術。
3. 項目研究意義：
建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，對發展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結構計算牽扯的數學公式較多，并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經濟進一步發展，城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化，更加劇了房屋設計的復雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣，結構軟件開發就顯得尤為重要。
一棟建筑的結構設計是否合理，主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經正確解決，結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了，因此原來在學校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現，
4.文獻研究概況
在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的，做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。
建筑結構設計統一標準(gbj68-84) 該標準是為了合理地統一各類材料的建筑結構設計的基本原則，是制定工業與民用建筑結構荷載規范、鋼結構、薄壁型鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構等設計規范以及地基基礎和建筑抗震等設計規范應遵守的準則，這些規范均應按本標準的要求制定相應的具體規定。制定其它土木工程結構設計規范時，可參照此標準規定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結構，以及組成結構的構件和基礎;適用于結構的使用階段，以及結構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現代結構可靠性設計理論，采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法分析確定，即將各種影響結構可靠性的因素都視為隨機變量，使設計的概念和方法都建立在統計數學的基礎上，并以主要根據統計分析確定的失效概率來度量結構的可靠性，屬于“概率設計法”，這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結構設計方法發展的總趨勢，而我國在設計規范(或標準)中采用概率極限狀態設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結構的作用效應 常見的作用效應有：
1.內力。
軸向力，即作用引起的結構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力，即作用引起的結構或構件某一截面上的切向力;
彎矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的內力矩;
扭矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。
2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。
5.變形。作用引起的結構或構件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應變：如線應變、剪應變和主應變等。
極限狀態 整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態可分為兩類：
1.承載能力極限狀態。結構或結構構件達到最大承載能力或達到不適于繼續承載的變形的極限狀態：
(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結構構件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續承載; (3)結構轉變為機動體系;
(4)結構或結構構件喪失穩定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態。結構或結構構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態。出現下列狀態之一時，即認為超過了正常使用極限狀態：
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);
