時間：2022-10-05 07:54:03
序論：在您撰寫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1鋼結(jié)構(gòu)住宅的定義
鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的主體結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在一般分為鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、交錯桁架結(jié)構(gòu)體系和輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系。
1.2鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要特點
一般情況下，在梁高相同的條件下，鋼結(jié)構(gòu)的開間要比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大50%左右，所以鋼結(jié)構(gòu)體系的建筑布置可以更加靈活，為住宅空間的搭配提供了很大的自由度。這種大自由度與高建材強度的結(jié)合基本就是鋼結(jié)構(gòu)住宅的最大優(yōu)勢。通過該比較可以看出，雖然鋼結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用中造價成本較高，但是造價比和建筑重量等因素都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單純的混凝土結(jié)構(gòu)。在經(jīng)過詳細(xì)的論證之后，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用被通過，以下是該小區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)住宅的最終設(shè)計方案。
1.3鋼結(jié)構(gòu)住宅在河北省具體可行性
目前，河北省的建筑行業(yè)發(fā)展還比較粗放，要達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的要求，就必須進(jìn)行住宅的統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)化，鋼結(jié)構(gòu)住宅所需鋼材一般都是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，符合建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)集群和保護(hù)環(huán)境節(jié)能減排的要求，能成為住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的有力推動技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)住宅的另一個優(yōu)勢是施工工期較短和施工所需人員少，有效地節(jié)約了勞動成本和勞動力，為經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型做出了較大貢獻(xiàn)。
2鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中遇到的具體問題以及解決策略
2.1鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計規(guī)范
根據(jù)2001年原國家建設(shè)部印發(fā)的《鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》，鋼結(jié)構(gòu)住宅在初期設(shè)計的過程中，應(yīng)該遵守以下規(guī)范。1）總體設(shè)計方面：鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑應(yīng)該滿足標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、多樣化和通用化的原則，在鋼結(jié)構(gòu)住宅的各部分設(shè)計中應(yīng)該嚴(yán)格做到模數(shù)協(xié)調(diào)，在總體設(shè)計方面追求鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑、結(jié)構(gòu)、水電暖氣綜合設(shè)計的原則。2）平面設(shè)計方面：應(yīng)該充分體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的系列化原則，充分適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，要做到標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化組合的結(jié)合，實現(xiàn)多樣模塊化以應(yīng)對多種建筑情況，考慮梁、柱、樓板等實際情況進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模塊化設(shè)計，充分適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)住宅個性化、多樣化和可操作性的需要。3）豎向設(shè)計方面：樓板構(gòu)造的選型應(yīng)該充分考慮到受力、隔音和管線布置等要素來合理確定層高，在管線鋪設(shè)方面應(yīng)該盡量使用空閑的空間來集中鋪設(shè)管線，易于管線的維修管理等。4）圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面：圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該對抗震性能和連結(jié)性有較高的要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體應(yīng)該采用輕質(zhì)且高強的墻體，確保隔熱、保溫、隔音、防水、防火和防裂等各方面的綜合性能，對墻面涂料也要有較高的要求。
2.2鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計
一般情況下，鉸接點的形式較為簡易，施工也較為方便，但是它會使梁跨中彎矩加大，從而增加建筑的鋼材用量，剛性節(jié)點形式復(fù)雜，但是對鋼材的利用有所節(jié)約，與之相比，半剛性節(jié)點由于其復(fù)雜的受力特性，應(yīng)用較為罕見。根據(jù)實際情況調(diào)查，在選用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行住宅建筑的企業(yè)中，半剛性節(jié)點的應(yīng)用率僅為10%，說明它的技術(shù)還需要進(jìn)一步提升。
2.3鋼結(jié)構(gòu)建筑墻體材料的選用
鋼結(jié)構(gòu)的特點是輕便、靈活，所以在墻體材料的選擇方面，要符合其特點，不適合采用黏土磚等質(zhì)量較大的材料，而應(yīng)該采用空心混凝土砌塊、加氣混凝土和壓型鋼板與輕質(zhì)保溫材料組成的符合墻體或者CS板、OSB板等。這些輕質(zhì)材料的防水和放滲透能力都比較好，保溫效果也很好，施工較為簡便，作為建筑墻體的強度也足夠。在墻體設(shè)計的過程中，要注重對連接件的詳細(xì)參數(shù)有所規(guī)定，以減少施工的復(fù)雜程度，從另一個方面來說，詳細(xì)的參數(shù)也有利于提高設(shè)計的精確性。
2.4鋼結(jié)構(gòu)建筑中的廚衛(wèi)設(shè)計
廚衛(wèi)設(shè)計在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中占有很重要的地位，其重要的原因是因為廚衛(wèi)設(shè)計比較考研鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的鋼材防腐蝕和防水能力，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中，結(jié)構(gòu)防水比較實用，框架結(jié)構(gòu)體系要把衛(wèi)生間和廚房放到核心筒內(nèi)，其他的結(jié)構(gòu)體系則需要根據(jù)工程的實際情況來決定。
2.5鋼材的防火問題
鋼結(jié)構(gòu)雖然有著各種優(yōu)點，但作為一種常見的金屬，它必須要考慮防火、防水和防腐蝕的問題，鋼材的耐腐蝕性、耐熱性都比較差，一旦被熱源、腐蝕源或者水源靠近太長時間，就極易產(chǎn)生問題，對鋼材的承載能力產(chǎn)生一定的損傷。以一般的建筑用鋼材（Q235或a345）為例，在全負(fù)荷的狀態(tài)下，失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的溫度極值大約500℃，在300℃以上時就會產(chǎn)生一定危險，如果在發(fā)生火災(zāi)的情況下，火場溫度大約800℃以上，鋼材結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到防火要求。鋼材防火措施中較為常用的是防火涂料或者在外面包裹混凝土等，而事實上這就喪失了鋼結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢。合適的鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火措施可以分為主動防火措施和被動防火措施，主動防火措施一般有防火探測和警報系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)（氣體、液體、泡沫滅火）、防火隔離區(qū)等，而被動防火措施則主要利用各種技術(shù)對鋼材的防火性能進(jìn)行強化，一般情況下有以下幾種形式：使用外包保護(hù)層對鋼材進(jìn)行保護(hù)使其耐火性增加的外包法，外包法一般有實體外包（如混凝土外包）或者板材外包（如防火石膏板外包）等；利用膨脹材料使鋼材在受熱時材料產(chǎn)生膨脹，以形成一層耐火保護(hù)層；將鋼材設(shè)計成空心注水也是防火的良好方法，可是這種方法的造價和技術(shù)要求都比較高，不適合廣泛應(yīng)用；或者把鋼結(jié)構(gòu)屏蔽在耐火材料建造成的墻體中，但是這會導(dǎo)致建筑的有效使用面積有所減少。
2.6鋼材的防腐蝕和防水問題
鋼材防腐蝕和防水的問題重點都在于在某種環(huán)境下保護(hù)鋼材不受極端環(huán)境的影響，從而產(chǎn)生惡劣的形狀變化，所以兩者之間有一定互相參考的元素。鋼材本身在酸性或者化學(xué)氣霧的情況下容易受到腐蝕，從而影響建筑的質(zhì)量安全，在成本允許的情況下可以采取特殊耐候鋼，但更多的情況下，還是要采取一定措施來降低建筑成本。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：門式剛架鋼結(jié)構(gòu)
一。設(shè)計方面
1.屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6.門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。設(shè)計時可適當(dāng)提高至0.5kN/m2.現(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。
2.屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在應(yīng)該是計算的。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。本人有此想法，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進(jìn)行控制。
3.鋼柱換砼柱
少數(shù)設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。有些設(shè)計，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。
4.檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)范》（GB50018－2002）中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。再有，設(shè)計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值?！兑?guī)范》4.1.8、9條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算；受壓強度應(yīng)按有效截面計算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的剛架在大風(fēng)時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設(shè)計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。
2.沒有柱間支撐
這種情況最近較多，這樣肯定不行。目前沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。
3.端板合不上
端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán)，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。
4.錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。
5.保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設(shè)計荷載很小時，當(dāng)吸水量達(dá)至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。
要想有效實現(xiàn)混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，就一定要明確兩者之間的區(qū)別?；炷量蚣芫哂凶灾卮蟆偠却?、震害明顯、密閉性好、整體性好、抗壓性好、不易受外界侵蝕等特點;鋼結(jié)構(gòu)具有自重小、延性好、耐火性差、密閉性差、易受外界侵蝕等特點?；炷量蚣芘c鋼結(jié)構(gòu)均是借助傳統(tǒng)力學(xué)和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行受力計算的，同時在進(jìn)行抗震設(shè)計的時候，均需要設(shè)置多道抗震防御體系，這樣才可以保證結(jié)構(gòu)的整體性與牢固性;在進(jìn)行管理的時候，無論是混凝土框架還是鋼結(jié)構(gòu)，均需要管理人員具備相應(yīng)的專業(yè)素質(zhì)與技能，對施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險、隱患、質(zhì)量問題等進(jìn)行預(yù)防與處理，保證施工的順利完成。當(dāng)然，兩者之間也存在著明顯的區(qū)別:首先，材質(zhì)方面。混凝土框架主要就是由鋼筋與混凝土構(gòu)成，自重非常大;鋼結(jié)構(gòu)主要是由鋼構(gòu)件連接組成，自重比較小。其次，震害結(jié)果。根據(jù)相關(guān)資料顯示，混凝土框架震害主要表現(xiàn)為裂縫，局部倒塌，很少出現(xiàn)整棟樓倒塌的情況;鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下，經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)、扭曲、變形的情況，并且因為整體性比較差，因此在進(jìn)行設(shè)計的時候，定要對整體性進(jìn)行充分的考慮。最后，施工管理方面。在實際施工中，對于相同面積的施工，鋼結(jié)構(gòu)要比混凝土框架施工快;在現(xiàn)場施工的時候，混凝土框架施工需要進(jìn)行現(xiàn)場支模澆筑，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件工廠加工的情況不多，而鋼結(jié)構(gòu)需要在工廠加工很多的預(yù)制構(gòu)件，之后運輸至施工現(xiàn)場，進(jìn)行相應(yīng)的安裝與焊接。除此之外，針對工程造價而言，鋼結(jié)構(gòu)也要比混凝土框架低一些，在進(jìn)行實際施工時，可以根據(jù)市場情況，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
2加建工程的現(xiàn)狀
我國加建設(shè)計起步比較晚，與世界先進(jìn)國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發(fā)展空間，并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規(guī)劃項目當(dāng)中，頒布了相應(yīng)的文件與規(guī)章制度。由此可以看出，我國加建工程得到了很大的發(fā)展空間。1)由以往的單個房屋加建發(fā)展為成片住宅區(qū)的加建工程;2)各種新材料、新工藝應(yīng)用到了加建工程當(dāng)中;3)輕鋼結(jié)構(gòu)加建技術(shù)得到了深入的分析與研究，并且在加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。
3鋼結(jié)構(gòu)加建的優(yōu)缺點
開展鋼結(jié)構(gòu)加建工程的時候，具有以下優(yōu)點:1)節(jié)約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設(shè)工期;2)因為鋼結(jié)構(gòu)的自重比較輕，因此，加建部分的荷載作用對原結(jié)構(gòu)的影響非常小，不需要單獨對地基進(jìn)行加固處理，這樣不僅可以減少工作量，還可以縮短工期，節(jié)省部分施工成本;3)鋼結(jié)構(gòu)具有較強的多樣性，在進(jìn)行加建的時候，可以充分發(fā)揮空間的優(yōu)勢，降低對原建筑結(jié)構(gòu)的影響;4)鋼結(jié)構(gòu)加建的適用范圍比較廣，不僅可以對房屋建筑進(jìn)行加建，還可以對工業(yè)建筑進(jìn)行加建，因此，在建筑加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，其也存在著一些缺點:1)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加建之后，其整體建筑結(jié)構(gòu)就會呈現(xiàn)一種上柔下剛、上輕下重的質(zhì)量與剛度分布，導(dǎo)致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能;2)鋼結(jié)構(gòu)耐久性較差，在進(jìn)行加建的時候，需要進(jìn)行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會增加一些建筑材料的使用，此時不僅會涉及到原材料的質(zhì)量問題，還要考慮原材料的成本問題，因此，存在著一定的不足。
4混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
1)樓板設(shè)計。在設(shè)計樓板的時候，現(xiàn)階段一般選用的都是現(xiàn)澆灌技術(shù)。目前，現(xiàn)澆灌技術(shù)是樓板設(shè)計中最為常用與有效的方法，在采用此種方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工的時候，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、牢固性與安全性。同時，在鋼結(jié)構(gòu)施工中，此種方法可以對出現(xiàn)的問題進(jìn)行靈活的處理與調(diào)整，根據(jù)實際情況，提出有效的解決辦法，保證樓板設(shè)計與施工的順利進(jìn)行，確保建筑工程的整體施工質(zhì)量。2)梁設(shè)計。在進(jìn)行梁設(shè)計的時候，一定要結(jié)合國際設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與實際設(shè)計情況，制定合理、科學(xué)的鋼構(gòu)設(shè)計要求:首先，在進(jìn)行梁設(shè)計的時候，一定要保證其截面寬度不會低于200mm，同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次，在梁設(shè)計中必然要使用一些鋼筋，對其使用鋼筋也要進(jìn)行一定的規(guī)定，保證梁結(jié)構(gòu)具有一定的硬度與抗震性能，進(jìn)而確保建筑工程整體結(jié)構(gòu)的牢固性與安全性。最后，在設(shè)計扁梁的時候，一定要保證梁中線和柱中線重合，采用雙向布置結(jié)構(gòu)。同時對扁梁進(jìn)行嚴(yán)格的計算與設(shè)計，保證其結(jié)構(gòu)的合理性與科學(xué)性，增強建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3)柱設(shè)計。在進(jìn)行柱設(shè)計的時候，一定要保證其截面符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):通常情況下，柱截面寬度與高度均不可低于300mm，柱直徑一定要超過350mm，截面短邊與長邊的比值不可以超過3，柱縱向鋼筋配比不可以低于0．2%等。在設(shè)計柱的時候，一定要嚴(yán)格遵照以上要求，這樣才可以保證柱設(shè)計的合理性與科學(xué)性，同時增強鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑工程施工的順利完成。4)基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計。在進(jìn)行基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計的時候，一定要綜合考慮各方面的因素，結(jié)合建筑負(fù)荷、結(jié)構(gòu)形式、施工狀況等，加強基礎(chǔ)設(shè)計的合理性與科學(xué)性，使其達(dá)到建筑工程整體設(shè)計要求。針對設(shè)計不合理、不符合要求的部分，一定要進(jìn)行相應(yīng)的修改，保證其設(shè)計的合理性與科學(xué)性，這樣才可以保證建筑工程整體的施工質(zhì)量。
5結(jié)語
1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計防腐方面的問題及對策
鋼材受自然因素影響較大，一旦長時間暴露在室外環(huán)境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會深受影響，鋼材的質(zhì)量也會大打折扣。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設(shè)計人員會根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴(yán)格按照相關(guān)要求規(guī)范進(jìn)行操作。此外，對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對其進(jìn)行處理，利用鍍層，達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強有機涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。
1.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在物理方面的問題及對策
1.2.1噪聲問題及對策
噪聲問題是現(xiàn)代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經(jīng)成為當(dāng)前建筑學(xué)中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發(fā)出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設(shè)計人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進(jìn)行專門的設(shè)計。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。根據(jù)建筑使用功能的不同，其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑，其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發(fā)出的音樂聲，所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音，若是音樂廳中的聲音無法反射，那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失，甚至是聽不到聲音。當(dāng)前，解決吸音問題的主要措施有兩種:第一種是科學(xué)的設(shè)計吸聲結(jié)構(gòu)，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進(jìn)的吸聲材料，例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。
2建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點
2.1建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點
建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點主要表現(xiàn)為:第一，鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是承荷載力大的鋼結(jié)構(gòu)部位，在進(jìn)行這類鋼結(jié)構(gòu)部位設(shè)計時必須進(jìn)行多方面的考慮，并對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行認(rèn)真分析、探究。第二，鋼結(jié)構(gòu)的整體性。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，任何一個構(gòu)件所具有的作用都是不容忽視的，若是當(dāng)任意一個構(gòu)件出現(xiàn)問題，例如失穩(wěn)、變形等情況，那么必定會對其他構(gòu)件造成影響，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。
2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計算方法
(1)整體剛度計算。在現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)計算規(guī)范中，通用的計算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計算方法，其主要采用是折減系數(shù)方法和臨界壓力求解法。其中，臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩(wěn)定性分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，其整體穩(wěn)定性受各種構(gòu)件的制約較大，各構(gòu)件之間是否具有良好的穩(wěn)定性，是確保鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提基礎(chǔ)。所以，應(yīng)對其整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析。(3)其他特點的穩(wěn)定計算。鋼結(jié)構(gòu)的各種組成構(gòu)件又能分為兩大類，為彈性構(gòu)件和柔性構(gòu)件，因而，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時應(yīng)重視這一特點。由于柔性構(gòu)件容易發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生變化，最終對鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以，必須重視柔性構(gòu)件的分析。
2.3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法
(1)靜力法。靜力法的分析原理是結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)了微小變形后的一些結(jié)構(gòu)受力的條件，并根據(jù)這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細(xì)的計算出構(gòu)件受力的臨界相關(guān)荷載。在實際中應(yīng)用靜力法構(gòu)件平衡微分方程時，應(yīng)遵循相關(guān)設(shè)定，具體表現(xiàn)為:直桿構(gòu)件應(yīng)該為截面，其壓力應(yīng)始終遵循之前的軸線進(jìn)行作用。(2)動力法。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系處于平衡狀態(tài)下時，若是受到一定的干擾，那么整個結(jié)構(gòu)體系就會產(chǎn)生振動，這時應(yīng)采用動力法對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載有著密切關(guān)聯(lián)，在鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形以及鋼結(jié)構(gòu)振動加速時，這種聯(lián)系更加緊密。若是鋼結(jié)構(gòu)所承受的荷載值低于鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性的極限荷載值時，會出現(xiàn)加速度和之前的鋼結(jié)構(gòu)變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應(yīng)用中鋼結(jié)構(gòu)載著保守力并且已經(jīng)具備結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)受力條件，那么就能以此條件構(gòu)建總體勢能。如果要計算鋼結(jié)構(gòu)的總體勢能，則必須滿足一個前提條件，即鋼結(jié)構(gòu)處于相對平衡的狀態(tài)下。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工
1．前言
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》公布以來已經(jīng)快三年。這幾年，這類工程發(fā)展，《規(guī)程》起了很大推動作用，但也陸續(xù)聽到一些令人不安的情況。今冬雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結(jié)構(gòu)壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某廠屋頂漏水解決不了，找到鋼結(jié)構(gòu)委員會來了，不是雨水，是冷凝水，以前還沒有碰到過。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細(xì)，令人擔(dān)心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來搖搖幌幌，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐?，F(xiàn)在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價較低，但有的嚴(yán)重不合規(guī)定?，F(xiàn)在是市場驅(qū)動，有些企業(yè)搞承包能省就省，盡量壓低造價，管它是否符合規(guī)定。有的連規(guī)定也不清楚。利用開年會的機會，結(jié)合了解到的一些情況，就門式剛架房屋設(shè)計施工中的問題，作一個發(fā)言，拋磚引玉，希望和與會代表交流，取得一致看法。
2．設(shè)計方面
1）屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題?，F(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有克扣荷載情況，今后應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。
2）屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，它可能講課時說過不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在了解到，美國是計算的。他們作框架分析，一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形?，F(xiàn)在打算做個規(guī)定，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進(jìn)行控制。
3）鋼柱換砼柱
少數(shù)單位設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)是一門科學(xué)，如果不按科學(xué)辦事，是要吃苦頭的。今后國家要執(zhí)行建筑法，實行強制性條款，違反其中一項，出了工程事故，是要受罰的。
4）檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要高級工程師了。再有，設(shè)計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值。《規(guī)程》3.1.7條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算，受壓強度應(yīng)按有效截面計算，穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算，變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。曾有人問，這條規(guī)定是什么意思？如果有人再提這樣的問題，我想問他，鋼結(jié)構(gòu)學(xué)過沒有？因為這是鋼結(jié)構(gòu)的基本概念問題。如果這樣的問題都簽不出，說明他還不具備鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計資格的。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。人家是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。
3．施工方面
1）柱子拔出
有的剛架在大風(fēng)時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設(shè)計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。
2）沒有柱間支撐
這種情況最近較多，需要大聲疾呼，這樣不行。蒙皮作用雖然各國都在研究，但沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲備。
3）端板合不上
端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán)，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。
4）錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實，國外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗收規(guī)程，不少專家強調(diào)了這種方法。
5）保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設(shè)計荷載很小時，當(dāng)吸水量達(dá)至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。
6）保溫材料胡亂安裝
保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據(jù)熱功計算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內(nèi)滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網(wǎng)?，F(xiàn)在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當(dāng)采用內(nèi)層鋼板吊頂時，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業(yè)時，將周邊門窗關(guān)閉，由于室內(nèi)外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了“外面不下里面下”的狀況，使工程不能交工。經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時，卷材是干燥的，無隔汽層時卷材是濕的。在水份的長期浸泡下，隨著時間的推移，保溫棉將被逐漸壓實，最終失去應(yīng)有的保溫作用，因此安裝方法是否對頭，關(guān)系很大。
4．其它
關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性能工程造價優(yōu)化設(shè)計
1、引言
由于國家政策、鋼材生產(chǎn)、構(gòu)件制作、設(shè)計研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范修訂等方面的有利因素，近幾年我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入了一個全新的發(fā)展時期。新材料、新部品、新結(jié)構(gòu)體系不斷出現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計研發(fā)、制作安裝能力日益強大，建筑鋼結(jié)構(gòu)向多樣性、適用性、經(jīng)濟性方向發(fā)展。
建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題。如何控制工程造價，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟上的綜合優(yōu)勢，工程設(shè)計階段是關(guān)鍵階段。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計分析，在初步設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為75%-95%；在技術(shù)設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為35%-75%；在施工圖設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為5%-35%。因此設(shè)計質(zhì)量的好壞、設(shè)計是否優(yōu)化對工程造價將產(chǎn)生直接的影響。下面以門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房和多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計為例，在材料選用、結(jié)構(gòu)體系等方面進(jìn)行簡要分析，探討在設(shè)計階段控制工程造價，提高建筑經(jīng)濟性能的可行性。
2、材料選用方面工程造價控制
由于我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)突破兩億噸，鋼材品種更趨于多樣化。各種新型建材，如輕質(zhì)保溫墻板、彩涂壓型鋼板、樓承板等不斷開發(fā)出來并推廣應(yīng)用。建筑鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段材料的選擇上有了更大的空間。材料選擇不同，工程直接費不同，總造價不同。設(shè)計階段合理選擇建筑材料，控制材料單價或工程量，是控制工程造價的有效途徑。試舉例如下：
（1）彩涂鋼板：彩涂鋼板一般用于輕鋼廠房屋面板和墻面板，有不同板型、不同基板厚度和鋼號、不同鍍鋅板類別和鍍鋅層厚度以及不同的彩涂層類別，在形式上又可選用單板、保溫復(fù)合板、單板加內(nèi)保溫層等，其中保溫層又有超細(xì)玻璃絲棉、硬質(zhì)巖棉、聚苯乙烯等類別及厚度的不同，這些不同都造成單方材料價格的差異，從而影響廠房工程總造價。所以設(shè)計時要根據(jù)廠房性質(zhì)、大氣環(huán)境等因素綜合考慮，合理選用板材，控制工程造價。
（2）多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的墻體材料：墻體材料造價一般占土建工程造價的15%-25%。對于多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系來說，選用配套、經(jīng)濟、節(jié)能的墻體材料至關(guān)重要。目前，設(shè)計選用的外墻材料主要有水泥保溫外墻板、輕質(zhì)加氣混凝土砌塊、NALC板等；內(nèi)墻材料主要有改性石膏板、GRC內(nèi)墻板、水泥保溫復(fù)合板等。萊鋼集團自主研發(fā)的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板也已應(yīng)用于在建鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅工程中，逐步使鋼結(jié)構(gòu)住宅體系走向標(biāo)準(zhǔn)化、定型化和工業(yè)化，為降低綜合造價創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。
（3）多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑樓（屋）面的樓承板：設(shè)計時，根據(jù)在樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)體系中的作用，樓承板可采用兩種形式，即①樓承板只作為永久性模板，一般采用普通鍍鋅壓型鋼板即可，對最小鍍鋅量和耐火時間要求較低，價格較便宜；②施工時作為模板，在使用階段則替代受拉鋼筋，即組合樓板。由于在設(shè)計中考慮樓承板作為受拉筋，其使用壽命必須與主鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命保持一致，所以對其最小鍍鋅量和耐火時間要求較高，單方價格相對較高。
（4）鋼材規(guī)格及材質(zhì)：由于鋼材品種的增多，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可選擇的構(gòu)件形式也多了。比如框架柱，可采用熱軋H型鋼、焊接H型鋼、螺旋焊接圓鋼管、焊接方鋼管以及組合截面等形式，鋼梁可采用等截面、變截面等形式。材質(zhì)可采用Q235普碳鋼，也可采用Q345低合金鋼。設(shè)計時應(yīng)盡可能采用高強度等級的材料，比如采用Q345鋼比采用Q235鋼就可節(jié)約鋼材15%-25%，用于受拉或受彎構(gòu)件節(jié)約比例較大。設(shè)計時要選用經(jīng)濟截面型材，比如熱軋H型鋼、T型鋼等。在某些情況下，采用熱軋H型鋼柱、梁可能比采用焊接H型鋼用鋼量稍多，但從加工成本、施工進(jìn)度等方面綜合考慮，其造價可能更有優(yōu)勢。
3、結(jié)構(gòu)體系方面工程造價控制
不同的結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設(shè)計階段只有根據(jù)建筑物的使用功能要求，確定合理的平、立面布置和結(jié)構(gòu)體系，才能有效控制工程造價，做到經(jīng)濟適用。列舉如下：
（1）根據(jù)有關(guān)資料測算分析，對于多層建筑，不同層數(shù)對土建工程造價的影響為10%-25%；不同層高對土建工程造價的影響為1.5%-12%。
（2）門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計，同樣存在經(jīng)濟跨度和剛架最優(yōu)間距。在工藝要求允許的情況下，盡量選擇小跨度的門式剛架較為經(jīng)濟。一般情況下，門式剛架的最優(yōu)間距為6m-9m，當(dāng)設(shè)有大噸位吊車時，經(jīng)濟柱距一般為7m-9m,不宜超過9m，超過9m時，屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應(yīng)增加，造價并不經(jīng)濟。下表（表3.3）是按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:98）進(jìn)行設(shè)計的廠房主鋼用鋼量，通過橫向、縱向比較，可以看出各影響因素在設(shè)計階段合理確定的意義。設(shè)計荷載取值：恒載0.3KN/m2、活載0.5KN/m2、基本風(fēng)壓0.55KN/m2、不考慮吊車及懸掛荷載。
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
（kg/m2）
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
（kg/m2）
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
（kg/m2）
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
1×18.0m
7.20
8.72
2×18.0m
7.16
8.92
3×18.0m
7.38
8.95
1×21.0m
8.41
9.90
2×21.0m
8.45
10.28
3×21.0m
8.43
10.12
1×24.0m
9.22
11.43
2×24.0m
9.68
11.75
3×24.0m
9.29
11.36
1×27.0m
10.54
12.72
2×27.0m
10.86
13.12
3×27.0m
10.35
12.96
1×30.0m
11.57
13.95
2×30.0m
11.92
14.53
3×30.0m
11.35
13.54
1×33.0m
12.86
15.10
2×33.0m
13.21
16.58
3×33.0m
12.46
15.61
（3）在多、高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓板結(jié)構(gòu)體系的工程量占有較大比重，對結(jié)構(gòu)的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結(jié)構(gòu)方案時，主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度，能減輕結(jié)構(gòu)的自重及減小結(jié)構(gòu)層的高度，有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工，還要有較好的防火、隔音性能，并便于管線的敷設(shè)。常用樓板做法有：壓型鋼板組合樓板、預(yù)制樓板、疊合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。當(dāng)采用這兩種做法時，考慮現(xiàn)澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁，能有效降低鋼梁高度，較多地節(jié)約鋼材。
（4）在高層鋼結(jié)構(gòu)中，框架柱采用圓形鋼管混凝土柱，梁、板采用鋼-砼組合結(jié)構(gòu)，總用鋼量比普通鋼結(jié)構(gòu)用鋼量有大幅度減小，能有效降低工程造價。
4、結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的優(yōu)點決定其必將具有強大的生命力。設(shè)計階段技術(shù)創(chuàng)新、選材配套、設(shè)計優(yōu)化是控制造價、促進(jìn)建筑鋼結(jié)構(gòu)走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段。為此，強調(diào)以下幾點：
（1）提高設(shè)計人員的素質(zhì)，重視設(shè)計人員的繼續(xù)教育和業(yè)務(wù)知識的更新培訓(xùn)。同時，要強調(diào)技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合，設(shè)計中注重價值工程的運用，要做多方案比較，把控制工程造價放到重要位置。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、引言
穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的一個突出問題。在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中，都會遇到穩(wěn)定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應(yīng)有的損失?，F(xiàn)代工程史上不乏因失穩(wěn)而造成的鋼結(jié)構(gòu)事故，其中影響最大的是1907年加拿大魁北克一座大橋在施工中破壞，9000噸鋼結(jié)構(gòu)全部墜入河中，橋上施工的人員75人遇難。破壞是由于懸臂的受壓下弦失穩(wěn)造成的。而美國哈特福特城的體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，平面92m×110m,突然于1978年破壞而落地，破壞起因可能是壓桿屈曲。以及1988年加拿大一停車場的屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設(shè)置適當(dāng)?shù)奈膿斡嘘P(guān)[1]。在我國1988年也曾發(fā)生l3.2×l7.99m網(wǎng)架因腹桿穩(wěn)定位不足而在施工過程中塌落的事故。從上可以看出，鋼結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中以待解決的主要問題，一旦出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故，不但對經(jīng)濟造成嚴(yán)重的損失，而且會造成人員的傷亡，所以我們在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要把握好這一關(guān)。目前，鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故都是由于設(shè)計者的經(jīng)驗不足，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的穩(wěn)定性能不夠清楚，對如何保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定缺少明確概念，造成一般性結(jié)構(gòu)設(shè)計中不應(yīng)有的薄弱環(huán)節(jié)。另一方面是由于新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，如空間網(wǎng)架，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，設(shè)計者對其如何設(shè)計還沒有完全的了解。本文針對這些問題提出了在設(shè)計中應(yīng)該明確在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中的一些基本概念，以及對新型鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究應(yīng)該了解的一些問題并且應(yīng)該懂得如何解決這些問題。只有這樣我們在設(shè)計中才能更好處理鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題。
2、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的基本概念
2.1強度與穩(wěn)定的區(qū)別[2]
強度問題是指結(jié)構(gòu)或者單個構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起地最大應(yīng)力（或內(nèi)力）是否超過建筑材料的極限強度，因此是一個應(yīng)力問題。極限強度的取值取決于材料的特性，對混凝土等脆性材料，可取它的最大強度，對鋼材則常取它的屈服點。穩(wěn)定問題則與強度問題不同，它主要是找出外荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，即變形開始急劇增長的狀態(tài)，從而設(shè)法避免進(jìn)入該狀態(tài)，因此，它是一個變形問題。如軸壓柱，由于失穩(wěn)，側(cè)向撓度使柱中增加數(shù)量很大的彎矩，因而柱子的破壞荷載可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)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。
2.2鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的分類[1]
(1)第一類穩(wěn)定問題或者具有平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫分支點失穩(wěn)）。完善直桿軸心受壓時的屈曲和完善平板中面受壓時的屈曲都屬于這一類。
(2)第二類穩(wěn)定問題或無平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫極值點失穩(wěn)）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件，在塑性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的能力，屬于這一類。
(3)躍越失穩(wěn)是一種不同于以上兩種類型，它既無平衡分岔點，又無極值點，它是在喪失穩(wěn)定平衡之后跳躍到另一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
區(qū)分結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型的性質(zhì)十分重要，這樣才有可能正確估量結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力。隨著穩(wěn)定問題研究的逐步深入，上述分類看起來已經(jīng)不夠了。設(shè)計為軸心受壓的構(gòu)件，實際上總不免有一點初彎曲，荷載的作用點也難免有偏心。因此，我們要真正掌握這種構(gòu)件的性能，就必須了解缺陷對它的影響，其他構(gòu)件也都有個缺陷影響問題。另一方面就是深入對構(gòu)件屈曲后性能的研究。
2.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
根據(jù)穩(wěn)定問題在實際設(shè)計中的特點提出了以下三項原則并具體闡明了這些原則，以更好地保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中構(gòu)件不會喪失穩(wěn)定。
(1)結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求
目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，亦即設(shè)計必要的支撐構(gòu)件。這就是說，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設(shè)置適當(dāng)?shù)奈膿味斐沙銎矫媸Х€(wěn)。
由平面桁架組成的塔架，基于同樣原因，需要注意桿件的穩(wěn)定和橫隔設(shè)置之間的關(guān)系。
(2)結(jié)構(gòu)計算簡圖和實用計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算十分重要[3]。
目前任設(shè)計單層和多層框架結(jié)構(gòu)時，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分折而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，自應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設(shè)計中為了簡化計算工作，需要設(shè)定一些典型條件。GBJl7—88規(guī)范對單層或多層框架給出的計算長度系數(shù)采用了五條基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同時喪失穩(wěn)定的，即各柱同時達(dá)到其臨界荷載”。按照這條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)桿件穩(wěn)定計算的常用方法，往往是依據(jù)一定的簡化假設(shè)或者典型情況得出的，設(shè)計者必須確知所設(shè)計的結(jié)構(gòu)符合這些假設(shè)時才能正確應(yīng)用。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據(jù)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(guī)范的系數(shù)計算，都會導(dǎo)致不安全的后果。所以所用的計算方法與前提假設(shè)和具體計算對象應(yīng)該相一致。
(3)設(shè)計結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。
結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造設(shè)計相符合，一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節(jié)點應(yīng)盡量減少桿件偏心這些都是設(shè)計者處理構(gòu)造細(xì)部時經(jīng)常考慮到的。但是，當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時，構(gòu)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(nèi)轉(zhuǎn)動。然而在處理梁整體穩(wěn)定時上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時允許梁在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。
2.4鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計特點
（1）失穩(wěn)和整體剛度:現(xiàn)行規(guī)范通用的軸心壓桿的穩(wěn)定計算法是臨界壓力求解法和折減系數(shù)法。
（2）穩(wěn)定性整體分析：桿件能否保持穩(wěn)定牽涉到結(jié)構(gòu)的整體。穩(wěn)定分析必須從整體著眼。
（3）穩(wěn)定計算的其它特點：在彈性穩(wěn)定計算中，除了需要考慮結(jié)構(gòu)的整體性外，還有一些其他特點需要引起重視，首先要做的就是二階分析，這種分析對柔性構(gòu)件尤為重要，這是因為柔性構(gòu)件的大變形量對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生了不能忽視的影響，其次，普遍用于應(yīng)力問題的迭加原理[4]．在彈性穩(wěn)定計算中不能應(yīng)用。這是因為迭加原理的應(yīng)用應(yīng)以滿足以下條件為前提：
1）材料服從虎克定律變成正比；
2）結(jié)構(gòu)的變形很小。
而彈性穩(wěn)定計算一般均不能滿足第2）個條件，非彈性穩(wěn)定計算則兩個前提都不符合。
了解了一些在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該明確的一些基本概念，有助于我們在設(shè)計中更好地處理穩(wěn)定方面的問題，隨著新型鋼結(jié)構(gòu)體系地不斷發(fā)展，我們對穩(wěn)定問題的研究要求也不斷地提高，之所以在設(shè)計中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，另一個重要原因就是我們對新型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定知之甚少，也就是目前鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究中存在的問題。
3、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究中存在的問題
鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但也存在一些不容忽視的問題[5]：
(1)目前在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究中，梁-柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁-柱單元是否能真實反映網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)還很難說，雖然有學(xué)者對梁-柱單元進(jìn)行過修正[3]。主要問題在于如何反映軸力和彎矩的耦合效應(yīng)。
(2)在大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計中整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的相互關(guān)系也是一個值得探討的問題，目前大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計中取一個統(tǒng)一的穩(wěn)定安全系數(shù)，未反映整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性。
(3)預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定設(shè)計理論還很不完善，目前還沒有一個完整合理的理論體系來分析預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。
(4)鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性研究中存在許多隨機因素的影響，目前結(jié)構(gòu)隨機影響分析所處理的問題大部分局限于確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)、隨機荷載輸入這樣一個格局范圍，而在實際工程中，由于結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性，會引起結(jié)構(gòu)響應(yīng)的顯著差異。所以應(yīng)著眼于考慮隨機參數(shù)的結(jié)構(gòu)極值失穩(wěn)、干擾型屈曲、跳躍型失穩(wěn)問題的研究。
從上面可以看出，我們的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論還是不夠完善，我們在設(shè)計中一般都是把鋼結(jié)構(gòu)看成是完善的結(jié)構(gòu)體系，針對上述問題（4），我們可以看出在設(shè)計中我們沒有考慮一些隨機因素的影響。但是我們在考慮這些因素之前，應(yīng)該弄清楚這些隨機因素的來源，一般情況下把影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨機因素分為三類：
(1)物理、幾何不確定性：如材料（彈性模量，屈服應(yīng)力，泊松比等）、桿件尺寸、截面積、殘余應(yīng)力、初始變形等。
(2)統(tǒng)計的不確定性：在統(tǒng)計與穩(wěn)定性有關(guān)的物理量和幾何量時，總是根據(jù)有限樣本來選擇概率密度分布函數(shù),因此帶來一定的經(jīng)驗性。這種不確定性稱為統(tǒng)計的不確定性，是由于缺乏信息造成的。
(3)模型的不確定性：為了對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，所提的假設(shè)、數(shù)學(xué)模型、邊界條件以及目前技術(shù)水平難以在計算中反映的種種因素，所導(dǎo)致的理論值與實際承載力的差異，都?xì)w結(jié)為模型的不確定性。
以上都是鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中存在的問題，只有我們進(jìn)一步地深入研究這些穩(wěn)定，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論將會進(jìn)一步完善，如對于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中涉及到隨機因素的影響，國外已經(jīng)引入了鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的可靠度設(shè)計，這也表明了鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計理論也在不斷的完善。
4、結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題區(qū)別于強度問題。在實際設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)該明確知道結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性能，以免在設(shè)計過程中發(fā)生不必要的失穩(wěn)損失。針對上述問題，本文提出了在設(shè)計過程中設(shè)計人員應(yīng)該明確的一些基本概念；其次，隨著新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，設(shè)計人員對其性能認(rèn)識的不足，從而導(dǎo)致構(gòu)件的失穩(wěn),本文就這個問題闡述了新型結(jié)構(gòu)現(xiàn)存的一些問題，并且針對一些問題論述了產(chǎn)生的原因?？傊挥猩钊肓私膺@些問題，才會使得鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論設(shè)計不斷地完善。
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