钢结构设计精选(九篇)

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第1篇：钢结构设计范文

关键词：多层轻钢；轻钢结构；结构设计

1?引言

我国建筑业的高速发展促进了许多新型轻型屋面材料得到开发，越来越多先进的建筑材料在建筑业中得到应用，也促进了轻钢结构在建筑业中的应用。轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，轻钢结构以其抗震性、抗风性、耐久性、保温性、隔音性、健康性、舒适快捷及环保等优势广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑。

2?多层轻钢工业厂房体系和结构布置特点

2.1?结构体系

多层轻钢工业厂房因为高度低和层数少多为框架一支撑结构和纯钢架结构。根据实际情况选择结构体系，可以降低钢的用量，并且满足工艺要求。

2.1.1?纯框架结构

鉴于工艺设计中管线布置和机械设备摆放等限制，柱间不能设置支撑，故选择纯框架结构。纯框架结构由工字型梁和十字型柱（H型柱）或箱型柱构成。纯框架结构每个部分的刚度分布均匀，平面布置灵活，且延性较大，自振周期长，具有良好的抗震性，可以为工程提供足够的室内空间。

2.1.2?框架一支撑结构

框架一支撑结构与纯框架结构对比，具有简单的节点形式、用钢量少和侧移刚度大的特征。框架一支撑结构一般为X型，也有八字型、人字型和门型支撑，由工字型梁柱构成。横向承重体系是框架一支撑结构的主要承重体系，空间连系作用依靠楼板与次梁，柱和纵向联系梁铰接。设置支撑柱间的同时还应设置屋盖横向支撑，支撑设在第二开处或两端，构成几何不变体系，以便整体刚度的提高。在屋面可以选取柔性拉杆支撑结构，柱间则要应用刚性圆钢管作为支撑。横向纵向都需布置支撑的情况是在8度设防地区的情况下。

2.2?围护结构

在多层轻钢型厂房中，彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板取代了传统多层厂房的砌体围护墙体。这种轻型围护结构具有保温隔热效果好、自重轻、容易安装和美观的外表的特点，采用轻型围护结构可以降低对基础的要求和大幅度减轻结构的自重。

屋面结构一般选取z型冷弯薄壁型或大断面的C型钢檩条体系，板跨与钢架间距决定檩条的尺寸，以1~2m的等间距在屋脊和檐口布置，增加房屋的纵向刚度，为主钢架平面提供外约束，纵向水平力得到传递。檩条高度一般为140~250m，有些则可以达到300m，厚度为1.5~3.0mm。当钢架间距大于9m时，则需要选择桁架式。Z型为连续檩条，C型为简支，钢架与檩条的连接可以采用檩托。

墙梁同样选取Z型或C型冷弯薄壁型钢，板跨（墙距）与钢架间距（跨度）决定墙梁的尺寸，以1~3m的间距在门窗洞口上下布置，增加房屋的纵向刚度，为主钢架平面提供外约束，纵向水平力得到传递。当间距大于9m时，则要考虑设置墙架柱以便降低墙梁钢架间距。

3?设计方法与基本要求

3.1?设计方法

在地震烈度大于6度的地区中，要考虑水平地震对结构布置均匀的多层轻钢厂房的作用，故一般用底部剪力法计算。多层厂房如果其结构布置对称则可以简化为平面框架模型进行计算，而复杂的结构则要建立空间框架模型再计算。

增大梁刚度的方法考虑楼板的组合作用是结构计算普遍采用的方法。对组合梁刚度评价有三种方法：平均刚度法，等价截面惯性矩法，Newmark方程法。平均刚度法是把正弯矩区组合截面的刚度K+与负弯矩区纯钢构件的截面刚度K一的平均值作为组合梁的等价截面刚度。一般选择平均刚度法作为实际工程中的评价方法。

4?具体工程实例

4.1?某工业厂房工程

4.1.1?工程背景

某工业厂房，主体四层，局部三层，宽度15m（6.5m+8.5m），柱距7m，全长63.5m，建筑面积3600m2。屋面采用BHP压型钢板保温屋面系统，首层窗台以下为240粘土砖墙，其余外墙面采用BHP压型钢板保温墙面系统，内墙为60ram厚，保温壁板。屋面支撑采用圆钢20mm柔性支撑，柱间采用Φ114x3.0圆管支撑。楼面活荷载为3.5kN/m2，恒荷载为4.0kN/m2；屋面活荷载0.5kN/m2，恒荷载0.5kN/m2：基本风压0.35kN/m2；设计地震烈度为7度，Ⅱ类场地。

4.1.2?计算方法

结构分析通过融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型软件包有限元分析软件ANSYS来完成计算，内力分析和结构自振周期的计算采用三维梁单元，四节点三维壳单元，质量单元，二力杆单元。组合楼盖的空间联系作用是空间计算模型要考虑的要素。

4.13?计算分析

此案例中采用横向的承重体系，其中梁柱均为等截面。在不改变梁截面形式，只改动钢架柱的情况下，采用框架一支撑体系和纯框架体系进行比较。框架一支撑结构同时建立空间和平面两种模型图，纯框架结构建立空间模型。

表1?框架一支撑体系的两种计算模型比较

横向主自振周期

（s） 风荷载作用下最大层间位移

（mm） 地震作用下最大层间位移

（mm）

平面模型 1.847 7.404 4.436

空间模型 1.153 6.951 8.655

从表1可以获知框架一支撑体系平面模型和空间模型主要结构刚度指标的数据，可以得出：

（1）框架一支撑可以减少结构横向自振周期，刚度得到增强，有重要的空间连系作用。

（2）平面模型低估了地震的作用力，在地震的作用下，结构的层间位移偏小为49%。

所以，当多层轻钢厂房在地震烈度大于等于7度时的地区时，应该通过建立空间模型进行计算。

表2给出两种体系空间模型的主要计算结果。可以看出：

第2篇：钢结构设计范文

关键词：轻型轻型钢结构设计；刚度；稳定性；连接

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

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

引言： 轻型钢结构在高层建筑使用已经几十年。轻型钢结构建筑的许多优点,比传统的混凝土结构、砌体结构等,它具有性能稳定、强度高、质量轻、抗震性能好、施工可厂方制造现场装配,不仅加快了施工进度,能大大缩短施工周期，而且基本的成本低,材料可回收再生、节能、节地、节水。作为一种绿色环保建筑,近年来,轻型钢结构建筑被列为重点推广项目。由于炼钢技术和成型制造技术日益成熟,它给用轻型钢结构工程带来了新的生命,工程建设也不断增加,因此,它将不断完善自身的轻型钢结构的设计。一、轻型钢结构工程设计原则 1、轻型钢结构的稳定设计

轻型钢结构的一个突出问题就是稳定性。在各类轻型钢结构中,都会遇到稳定性问题。对这种问题,将造成严重的后果。所以,我们轻型钢结构设计必须掌握稳定设计。目前,轻型钢结构出现在失稳的事故是由于设计师的缺乏经验、结构和成分的稳定性的概念,使总体结构设计中存在的薄弱环节的稳定性设计。另一方面是由于新出现的结构,如空间网架、网壳结构,设计了如何设计还没完全理解。

2、结构计算简图和计算方法的简图相一致

框架结构的稳定性计算是非常重要的,目前在设计单层及多层框架结构,往往不分析框架的稳定性,而只是框架柱稳定性计算。在使用计算简图这种方法,使用的框架柱计算长度系数稳定,整体稳定分析框架应当是通过使稳定性计算框架稳定计算效果。然而,实际的框架不同的,而且设计为了简化计算工作,需要设置一些典型的条件。

二、轻型钢结构的设计

1、刚度设计

国标GBIl7 - 88《钢结构设计规范》多层架与重级工作制吊车的厂房变形控制要求一个明确的规则。对于普通的单层结构、国标CECSIO2:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》作出了明确规定。构造变形主要涉及适应性的问题,系统总体结构安全涉及不太深。与单一轻钢结构屋面通常不上人。设计时轻钢结构厂房变形控制是可适当放宽。放松变形对那些主要由变形控制架构是非常重要的经济意义。

2、整体稳定设计

2．1框架构件设计

整体稳定系数计算公式：

（1）

式中：Φb一梁整体稳定系数；

βb―梁整体稳定等效弯矩系数；

λy―梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比；

Wx―按受压纤维确定的梁毛截面抗矩；

A―梁毛截面面积；

h―梁截面全高；

tw―梁受压翼缘厚。

由式(1)知，构件整体稳定承载能力与λ²y成反比。由于λy与受压翼缘的自由长度Ly，成正比，故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少Ly。因为在轻型钢结构设计中，由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200―1500mm)，梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘，增加用钢量。设计时还应注意，檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻型钢结构屋面往往较轻，风荷的改变往往会改变内力的方向，因此粱下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况，设计时可在构造I通过设置隅撑来解决(隅撑一般可用L45×3小角钢)。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条，使之形成侧向约束，来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。

2．2檩条设计

采用z型、c型檩条时，设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。尉为连续梁模式比简支梁模式的刚度大，稳定性优于简支梁。在美国钢结构图纸与技术中，他们计算稳定的自由长度Ly取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。它比我国现在一般取的自由长度要小，因此稳定性也优于简支梁。接连续粱模式设计成的檩条，其檩条的拼接处一般都在跨度的三分之一处，现场安装往往会有高空作业。这一点施工时应注意。

3、局部稳定设计

根据弹性理论，四边简支板的临界剪应力为：

（2）

由式(2)知：板的局部失稳临界剪应力与(h／tw) ²成反比，故h／tw越小越好，设计时为了节省钢材就须增大h／tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw，一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标GBJl7―88《钢结构设计规范》中，h／tw≥80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻型钢结构，因为荷载较小，往往剪应力也很小，要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下，即使h／tw≥80也不会产生局部失稳现象。因此设计时，只要剪应力未达屈服剪应力，就可不设加劲肋。但实际设计时往往做不到这一点，往往h／tw≥80时都设加劲肋，这样一般情况下，多用了约10％的钢材。这一点设计轻型钢结构时须考虑。

4、高强度螺栓连接设计

在大跨度、振动的结构中，反向应力较大，甚至正、反向应力基本持平。在这种情况下，建议用摩擦型高强螺栓连接。在别的一般情况下，均可用承压型高强螺栓。但是设计承压型高强螺栓时，亦应注意国标GBJl7―88《钢结构设计规范》之规定：承压型高强螺栓的承载能力不得大于按摩擦型高强螺栓计算出的承载能力的1．3倍。

5、支撑设计

轻钢结构,经常使用交叉式杠杆、花篮螺栓安装支撑体系(拉压杆系统支持经常被用来在重型厂房)。拉压杆支持系统一般很少使用轻钢结构。但拉杆设计支持,实际工程设计中,常常不单独设置此直接压杆,一般来说,加强檩条充当。此外,布局的数量通常支持3 ~ 4列布置的距离。

6、焊缝设计

在设计规范的受力已经明确的焊缝的强度。这里所讲的焊接指梁、柱腹板和翼缘板之间的焊缝。因为这些焊接在轻钢结构制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板的焊缝和翼缘之间是转移主要翼缘和腹板剪切应力之间的。翼缘之间和腹板剪力很小,所以他们可以焊接是非常小的。在美国钢结构施工图,焊缝的处理是单面焊缝的广泛使用,这使得焊接大大减少工作量。自动焊接机能力的一次左右。那么为什么不使用国内施工图单面焊缝吗?究其原因大致有:一是目前国内最轻钢结构的制造商还没有解决单面焊缝不对称变形;二是长设计人员已形成一种习惯,不想改变原有的施工方法。只要很好地解决非对称变形的问题,对梁翼缘之间的单面焊焊缝金属网都可以使用。然而,对于那些力大的重要的部分是必须使用双面焊接,如吊车梁、支架等。

结束语

随着经济的发展，轻型钢结构生产的标准化，轻型钢结构会在建筑市场占据越来越重要的地位。而有关轻型钢结构的设计方法也将越来越科学，从而推动了轻型钢结构的发展。

参考文献

[1]GBJl7―88，钢结构设计规范[s]

[2]编写组、轻型钢结构设计资料集[M]北京：中国建筑工业出版社．1980．

第3篇：钢结构设计范文

关键词：钢结构、材料、连接、构件

Abstract: Steel with high strength, good ductility and processing performance are widely used in the construction sector, compared to the traditional structure of concrete structures, masonry structures, wooden structures, steel is a new thing, in its applicationprocess there is a need to study and explore. This article focuses on the steel structure design principles, the face from these three materials, connections and components of the steel structure steel structure design analysis.

Keywords: steel structure, material, connection, component.

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

一、前言

钢结构主要是以钢材制作的结构，在现代建筑结构中，钢材已经被广泛应用并得到了很好的发展。钢结构的特点主要有：材料强度高、重量轻、材质均匀、可靠性高、钢材的塑性和韧性好、工业化程度高。钢材具有较好的可焊性、密封性好、耐热性好。但是钢结构的耐火性和耐腐蚀性却较差，所以我们要全面掌握钢结构的设计原来才能很好的应用钢结构。

根据钢结构设计规范，我们可知钢结构是采用以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法，极限状态设计法又分为两种即：承载能力极限状态和正常使用的极限状态。功能函数为 Z = R － S，( R 为结构抗力，S 为作用效应) 当 Z ＞ 0 时，结构或者构件处于可靠状态; 当 Z =0 时，结构或者构件处于极限状态; 当 Z ＜0 时，结构或者构件处于失效状态。钢结构设计原理主要涉及的内容有材料、连接(包括构件之间的连接)构件设计等。

二、材料方面进行分析

材料在要求上应该具有较高的强度、足够的变形力、优良的加工性能。承重结构的钢材在要求上必须具有抗拉强度、伸长率、屈服点以及碳、硫、磷的含量必须保证合格。同时焊接结构必须具有冷弯试验的合格保证，要求承受动力荷载的结构及重要的受拉或者受弯的焊接结构必须具有常温或者负温度下冲击韧性的合格保证。以往的实践经验告诉我们，Q235B、Q345B、Q390B、Q420B均满足要求。

在负载作用的下钢材能够表现的各种特性，如：强度、塑性、韧性以及冷弯性。表现钢材强度性能指标的主要有：弹性模量、屈服强度、抗拉强度、比例极限等等。其中设计者认为屈服强度是钢材能够达到的最大应力，当应力超过屈服点后会产生明显的塑性变形而不立即断裂，这就是钢材的塑性。所以屈服强度是最能表现钢材强度的指标。而钢材塑性的衡量指标主要由伸长率决定的，伸长率是由均匀变形和集中变形的和决定的，伸长率越大，那么钢材在破断前吸收的能量和产生的永久塑性变形能力也就会越强。而冲击韧性则是钢材的一种动力性的指标，可以衡量钢材抵抗脆性断裂的能力，也是钢材强度和塑性的综合指标。

冷弯性能主要是衡量裂缝抵抗能力的指标，冷弯性能是考察钢材在负载应力状态下发展塑性变形能力的一项指标。

钢结构在钢材的选择方面需要考虑结构和构件，根据安全等级来进行选择，同时荷载也要考虑进去，其中，直接承受动力荷载、间接承受动力荷载、静载它们挑选钢材都是不同的。同时还有钢材的厚薄影响钢材内部组织的致密程度，所以钢材的厚度也是钢材选用的考虑

因素; 环境条件也是考虑因素。

三、连接方面进行分析

钢结构的连接方式分为焊接、螺栓、铆钉。焊接在钢材材料选择上要考虑的是工厂焊接还是工地焊接。焊接方法是连续焊接、断续焊接、还是局部焊接这些因素。其中焊接材料应该与焊接钢材的强度和材质要求相适应。焊接后的焊接强度不能低于主体金属强度。结构中的焊缝连接有很多优点，构造简单、用料经济、制作加工方便、连接的密封性好、结构刚度大、整体性好。焊缝连接分为对接焊缝、角焊缝、对接焊缝分焊透、部分焊透，角焊缝分正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝。部分焊透的对接焊缝受力时应力状态复杂，会产生明显的应力集中，仅用于次要构件或者受力较小部位的连接，部分焊透的对接焊缝实际上可视为在坡口内的角焊缝，一般按角焊缝的方式处理; 焊透的对接焊缝已成为板件或者构件的一部分，受力时应力集中现象不严重，认为其与母材有相同的应力状态。对接焊缝的强度与焊缝的质量等级有关，一、二级焊缝强度可认为与母材强度相等，三级焊缝强度除抗拉强度外也可以认为与母材相等。角焊缝受力时产生的应力状态要复杂的多，且容易引起应力集中现象，经过试验表明，侧面角焊缝主要是承受剪应力，塑性也比较好，但是它的弹性比较低，弹性模量也比较低，而正面角焊缝的静力破坏强度是高于侧面角焊缝的，但是它的塑性变形能力较差。斜焊缝的受力性则是介于侧面角焊缝和正面角焊缝之间的。

普通的螺栓最小间距的取值主要考虑以下几方面：一方面，应使构件毛截面屈服先于净截面破坏，这样可以使构件在连接处破坏之前就产生较大的变形，提前预兆，达到安全的目的。第二，构件端部不被挤压或者剪力破坏，三是，构件受力时避免孔洞周围产生过度的应力集中现象; 因此从受力角度以构造的形式规定了最大和最小的螺栓间距。第三，构件受力时避免孔洞周围产生过度的应力集中现象; 因此从受力角度以构造的形式规定了最大和最小的螺栓间距。

普通螺栓的受力情况可以分为三种，螺栓只承受拉力、螺栓只承受剪力、螺栓既承受拉力又承受剪力。高强度螺栓连接受力也分几种情况： 一是，摩擦型高强度螺栓抗剪连接，通过螺栓拧紧时螺杆产生的很大预拉力，连接板之间很大的摩擦力来抗剪；二是，承压型高强度螺栓抗剪连接，接触面的摩擦力只起到延缓滑动的作用，因此承压型的连接计算方法与普通螺栓连接相同；三是，高强度螺栓抗拉连接;

四、构件方面进行分析

在钢结构受力中轴心受力构件时非常常见的，轴心受力构件是指只受通过构件截面重心的纵向力作用的构件，它主要分为两方面即：轴心受拉构件和轴心受压构件。其中，轴心受拉构件的承载力极限状态是以屈服强度为 ，正常使用极限状态用限制构件的长细比来控制，轴心受压构件的承载能力极限状态以强度承载力和稳定承载力为极限，稳定承载力包括整体稳定和局部稳定，正常使用极限状态是要验算构件的刚度。

五、结语

钢结构是早期工程结构中最先使用的结构类型之一，由于具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好等优点，一直被广泛应用，为了减小结构占地面积，降低基础费用，缩短工期，钢结构一直是工程结构中优先被考虑的机构类型。从材料、连接、构件这三个方面对钢结构进行分析计算，从而比较熟练的掌握和运用钢结构。

参考文献：

[1]王志骞，钢结构设计[M]，科学出版社，2009.05

第4篇：钢结构设计范文

某钢结构转运站,根据功能和环境要求,需要上料专业提供皮带、皮带机驱动、滚筒、落煤管、起吊设施及排水管等,暖通专业提供除尘器及其相关设备,电气专业提供盘柜及电缆桥架等。要求明确结构空间、荷载大小及位置、设备运行工况。

2、设计基本数据

转运站为乙类建筑物,一般无特殊要求时设计使用年限为50年。首先需明确工程抗震设防烈度,设计地震分组,场地类别,并确定抗震等级。根据工程建筑物使用年限,获知相应基本风压,地面粗超度类别,基本雪压。屋面设计活荷载0.7kN/m2,皮带机头部楼面活荷载10kN/m2,除尘间及楼梯间楼面活荷载5kN/m2。需确定结构使用材料钢材等标号;确定楼板形式为现浇板还是预制板,是否有压型钢板底模;了解建筑装修方案,即楼面屋面的面层、顶棚、围护材料。

3、钢结构设计要点

3.1 荷载分类

(1)结构自重DL,分项系数1.2或1.35,组合系数,1.0,重力代表值系数1.0。

(2)屋面活荷载及雪荷载RL。屋面荷载,计算框架折减系数0.8,分项系数1.4,组合值系数0.7,重力代表值系数0。雪荷载,sk=μrs0,计算框架不折减,分项系数1.4,组合值系数0.7,重力代表值系数0.5。屋面活荷载和雪荷载不同时作用,取其中大值。

(3)楼面活荷载FL:皮带机头部,计算框架折减系数0.8,分项系数1.,3,组合值系数1.0,重力代表值系数0.7。

楼梯间、除尘间,计算框架折减系数0.7,分项系数1.4,组合值系数0.8,重力代表值系数0.7。

(4)长期作用在结构上的设备荷载LL,为活荷载,计算框架时不考虑动力系数超载系数,算次梁根据工艺专业要求考虑超载系数及动力系数,分项系数1.3,组合值系数1.0,重力代表值系数1.0。

(5)检修时起吊荷载DGL,为活荷载,计算框架不考虑动力系数超载系数,算次梁根据工艺专业要求考虑超载系数及动力系数,分项系数1.3,组合值系数1.0,重力代表值系数γ为只考虑起吊设施自重。

(6)风荷载W(WX/WZ),风荷载标准值计算wk=βzμsμzβz,体型系数取1.3。分项系数1.,4,组合值系数0.6。

(7)地震荷载E（EX/EZ）,重力代表值取值:

无雪荷载:GK=1.0DL+0.7FL+1.0LL+γDGL。

有雪荷载:GK=1.0DL+0.7FL+1.0LL+γDGL+0.5RL。

(8)偶然荷载,根据工艺提资取用。

3.2 主体结构布置原则

结构布置需服从工艺布置,满足设备的运行空间。结构体系宜有多道防线,两个主轴方向动力特性宜接近,质量、刚度布置宜对称、均匀。明确结构内力传递途径,计算模型尽量符合实际受力情况。结构的传力路线越直短,受力越合理,结构性能越好。

支撑布置角度为30°～60°,为提高支撑刚度,支撑尽量布置剪刀撑,在空间有限制的门洞处布置人字撑或门型撑,在柱距较小处布置K型撑。一般柱脚铰接,柱强轴方向与梁刚接,弱轴方向与梁铰接。当铰接柱脚无法达到指标要求时,采用刚接柱脚。

3.3 荷载组合

地震作用不与风荷载、软钩吊车荷载同时作用。地震工况下的RL为雪荷载,非地震工况下, RL采用雪荷载和屋面活荷的大值。有偶然荷载作用时,加入下列组合中。

用于内力计算的基本组合（γG一般情况采用1.2,当对结构有利时取用1.0）:

γGDL+1.30FL+1.4RL+1.3LL+1.3DGL±0.84W

γGDL+1.30FL+0.98RL+1.3LL±1.4W

γGDL±1.40W

γGDL+1.30FL+0.98RL+1.3LL+1.3DGL

γGDL+1.20FL+1.2RL+1.2LL±1.3E+1.2*γDGL

用于变形计算的标准组合

1.00DL+1.00FL+1.0RL+1.0LL+1.0DGL±0.6W

1.00DL+1.00FL+0.7RL+1.0LL+1.0DGL

1.00DL+1.00FL+1.0RL+1.0LL±E+γDGL

一般转运站高度未达到高层,上述组合不包括风荷载控制的作用的组合。

3.4 设计指标

满足钢材的强度设计值、结构和构件的变形规定值、足稳定性要求、抗震要求等

3.5 计算注意事项

《高层民用建筑钢结构技术规程》对于计算方案的规定,对于有支撑的结构,且u/h≤1/1000,按有效长度法验算。对于无支撑的结构和u/h＞1/1000的有支撑的结构,应按能反映二阶效应的方法验算结构的整体稳定。（u按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移;h楼层层高）。根据经验,若u/h＞1/300,按照有侧移方案计算。

为保证地震力计算不偏小,通过增加振形数使控制质量参与系数≥90%。振形数为3的倍数。为保证强柱弱梁,强节点弱构件,强剪弱弯,钢框架节点要满足规范要求。

4、结语

目前国内火电厂采用钢结构转运站较少,但是在抗震设防烈度高于8度时,或在混凝土施工技术不成熟的国家,钢结构转运站得到较广泛的应用。希望本文的阐述为该类型结构设计提供有价值参考。

参考文献

第5篇：钢结构设计范文

关键词：钢结构厂房；支撑结构；设计

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

引言

在门式刚架结构设计中，要综合考虑各种因素、各个环节的影响，合理选用荷载、结构构件、结构布置，以使设计更经济、可靠和合理。 

一、钢结构厂房的特点

钢结构一般分为普通钢结构和轻钢结构，它们之间并无明显的界限。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构，一般是结构荷载较小，结构杆件也较小，构件壁厚较薄的一类结构，一般采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正因为轻钢结构上作用的荷载较小，所以，使得结构效应产生的内力一般较小，这就使得结构的强度往往不成问题，而由于构件断面较小，截面惯性距较小，使得结构的刚度也随着减小，结构的整体和局部稳定成为在设计中必须引起重视的主要问题。这就是轻钢结构自己的特点。了解了这个特点，我们就可以采取相应的措施，比如可以采用增加支撑和拉条，以满足杆件的长细比要求，增设加劲肋以满足构件的局部稳定等。

二、门式刚架结构支撑结构的概述及特点

1、门式刚架结构支撑结构的概述

(1) 门式刚架轻钢结构形式 轻钢门式刚架的结构形式多样，主要有以下几种：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的刚架等。

(2) 门式刚架轻钢结构典型优势 门式刚架轻钢结构属轻型钢结构的一种类型，其结构体系，简言之，是由门式刚架为承重结构，配套轻型屋盖和墙体围护结构，以及相应的支撑系统所组成的结构体系。

2、门式刚架结构支撑的特点

门式刚架轻型房屋，其结构一般由主骨架和支撑系统构成，支撑结构包括：1)墙架；2)檩条等；支撑系统包括：1)刚架柱之间的垂直支承；2)刚架梁之间的水平支撑；3)刚性系杆、拉条；4)隅撑等。

三、檩条的设计

1、檩条作用：承担屋面荷载，并将其传给刚架。檩条还通过螺栓与每榀刚架连接起来，与墙架梁一起与刚架形成空间结构。

2、檩条的形式：实腹式檩条、空腹式檩条、格构式檩条。

3、截面高度的确定：实腹式檩条的截面高度H，一般取跨度的1／35～l／50；桁架式檩条的截面高度H，一般取跨度的1／12～1／20。

4、截面宽度的确定：实腹式檩条的截面宽度B，由截面高度H 所选的型钢规格确定，空间桁架式檩条上弦的总宽度B，取截面总高度的1／1.5～1／2.0。

5、檩条荷载：1)恒荷载，屋面材料重量、支撑及檩条结构自重；2)活荷载，屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载和风荷载，当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.50KN／m2。

6、檩条的布置、连接与构造

檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置：1)为使屋架上弦杆不产生弯距，檩条宜位于屋架上弦节点处，当采用内天沟时，边檩应尽量靠近天沟；2)实腹式檩条的截面均宜垂直于屋面坡面，对槽钢和z 型钢檩条，宜将上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向，以减小屋面荷载偏心而引起的扭距；3)桁架式檩条的上弦杆宜垂直于屋架上弦杆，而腹杆和下弦杆宜垂直于地面；4)脊檩方案：一般应采用双檩方案，屋脊檩条可采用槽钢、角钢或圆钢市目连。

7、檩条的拉条和撑竿

1)拉条的设置：檩条的拉条设置与是否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型H 型钢钢和空间桁架式檩条一般可不设拉条。对于侧向刚度较差的实腹时和平面桁架式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证其整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为侧向支撑点。当檩条跨度≤4m 时，可按计算要求确定是否需要设置拉条；当屋面坡度i>1／10，檩条跨度>4 时，宜在檩条的跨中位置设置一道拉条；当跨度>6m 时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑竿，在檐口处还应设置斜拉条和撑竿。拉条的直径为8一12mm，根据荷载和檩距大小取用。

2)撑竿的设置：檩条撑竿的作用主要是限制檐檩和天窗缺口处边檩向上或向下两个方向的侧向弯曲。撑竿的长细比按压杆要求入≤220，可采用钢管、方管或角钢做成。目前也有采用钢管内设拉条的做法，它的构造简单。撑竿处应同时设置斜拉条。

3)拉条和撑竿的连接：斜拉条与檩条腹板的连接处一般应予弯折，弯折的直段长度不宜过大，以免受力后发生局部弯曲。斜拉条弯折点距腹板边距宜为10～15mm，如条件许可，斜拉条可不弯折，而采用斜垫板或角钢连接。

三、屋面支撑与柱间支撑的确定

1、屋面支撑

屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比来选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T 形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且基本风压也较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。

2、柱间支撑

对厂房来说：分为上层支撑和下层支撑上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时通常采用角钢或槽钢。交叉斜杆常按拉杆设计，但为了提高厂房的纵向刚度，当吊车较大时，应按压杆设计。

四、隅撑的作用与设置

隅撑的作用主要是阻止梁的下翼缘及柱的内侧翼缘失稳。并在设计计算中作为减少梁柱的平面外计算长度的最不利侧向支撑间的最大间距。 隅撑之所以要设，是因为刚架斜梁的受力的变化。在恒荷载和活荷载等荷载组合作用下，一般的梁受力是上翼缘受压，下翼缘受拉，这样檩条与钢梁的有效连接为梁上翼缘的稳定提供了可靠的支撑。所以一般情况下梁的平面外计算长度取两倍的檩条间距。上翼缘的稳定可以保证。

但是在受到风吸力荷载作用时时，下翼缘受压，上翼缘受拉，这样下翼缘的稳定性没有可靠的平面外支撑，因此在梁的下翼缘上加设隅撑给钢梁的下翼缘提供支撑。隅撑一边与梁的下翼缘连接，一边与檩条连接。隅撑的做法可以详见门式刚架的规范。研究表明，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大的翼缘屈曲引起的，而斜梁下翼缘与刚架柱的相交处压应力最大，是结构的关键部位。本规程规定，“在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处应各设置一道隅撑”，就是为了确保该处的稳定性。此外，还规定在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑，其间距不得大于相应受压翼缘宽度的16(235／f3)1／2 倍。该规定便于执行，也便于施工质量检查。若翼缘宽度较窄，理所当然地应使隅撑间距减小。规程还特别规定，当斜梁下翼缘不设隅撑时，应采取保证刚架稳定的可靠措施，如设置刚性撑杆或加大截面等。这就较好地保证了结构的安全。

结束语

门式刚架轻钢结构是我国钢结构房屋中比较成熟的体系之一，由于建筑、工艺等对结构的要求，各种抽柱情况出现在实际工程应用中，只有在实践工作中积累经验，才能更好更合理地处理钢结构厂房支撑结构设计中存在的问题。

参考文献：

［1］《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)

［2] 于洪生．轻型钢结构厂房设计的技术措施探讨［J］．城市建设，2013(03)

［3] 张伟．轻型钢结构厂房支撑系统的设计［J］．建筑钢结构进展，2007(09)

第6篇：钢结构设计范文

关键字：钢结构；建筑；结构设计

1．引言

随着科技的发展新型材料的运用越来越广泛，以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流。钢结构，以其强烈的工业化特色和轻质高强的优势，在工业及民用建筑中的应用越来越广。钢体建筑已成为推动我国建筑行业快速发展的新型坐标，是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。

2．现代钢结构的特点

2.1?建筑与结构的设计与功能一体化

在钢结构建筑中，结构的形体，构件很大程度上制约着建筑的形象。因此，在结构选型与布置阶段尤其重要。钢结构建筑设计的复杂化与精致度要求越高，对细部设计、建筑细部质量的要求也越高。钢结构建筑设计具有建筑设计的一般属性，其专业化不但能提供丰富的设计知识而且能有效的整合设计资源和市场专家共同对建筑负责。

2.2?钢结构原材料可以循环使用

钢结构的发展很大程度上填补了我国资源、能源短缺的现象。钢材以其高强度高效能的特性被广泛运用在生活之中，钢材不需要制模式施工，边角料等可通过再循环利用显示其高价值。全封闭式保温隔热防潮系统的新型住宅主要是利用钢材的特性，国际上发展的新型环保节能住宅的特点是温度变化小，热损失低且节能。

2.3?工程建设成本低，工期短

为了实现了建筑工业化大规模生产，钢结构协调统一建筑模数的标准，提高了建筑智能工程。为了使材料加工和安装合作化，钢结构建筑进行了预工程化，从而大大降低了建筑的建设成本；与此同时缩短了工期，加快了施工速度，由此推进了房地产开发商的买卖进程，使建筑能更早投入使用，满足消费者需求。

2.4?建造大跨度和超高、超重型的建筑物

钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜； 其密度与强度的比值远小于其他建筑材料，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。比如日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面积达28000平方米。

3．钢结构在建筑中的应用

3.1?高层建筑钢结构的应用

钢结构材料轻质高强、承载力高而自重轻。据统计高层钢结构的自重仅是钢筋混凝土高层结构自重的一半到60%左右。钢结构构件均在工厂制作加工，且钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。为了保证高层钢结构承载，我国配置适用于使用条件的承重结构体系钢筒中筒体系及钢框架-钢筋混凝土剪力墙组合结构体系。

3.2?大跨度钢结构

大跨度结构多用于多功能的场馆、飞机场等，现在人类已具有建造跨度超过千米的超高层建筑能力。为了满足建筑对跨度的限制要求，膜结构与钢索相结合形成索膜结构体系在建筑中频繁出现，这种方式的结合已成为这类型建筑标志，如英国的千年穹顶，其直径长达到320m，它是形体与性能的完美结合，其展览建筑多为索膜结构体系。

3.3?其他钢结构建筑类型

由于钢材具有良好的韧性和强度，故还可以用于重型厂房结构、可拆卸的结构以及海上采油平台等其它钢结构构筑物。施工现场可利用面积小，钢结构以占用土地面积小而被广泛应用。因此，钢结构因其诸多优点而广泛应用于其他非住宅类建筑。

4．国外钢结构的发展现状

近年来，以美国、日本的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍。美国轻钢结构广泛应用于工厂、体育馆、展览馆等建筑。轻钢具有自重轻，建设周期短，适应性强，造价低，易维护等特点，故其被发达国家广泛应用。世界上最大的室内体育馆是美国建设，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。日本高层主要采用钢结构，由巨型结构柱和、空间桁架梁组成的体系建造出钢结构建筑，如最大的悬索桥为日本的名石大桥。从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材的主要市场。

5．我国建筑钢结构的前景与差距

钢结构建筑是一个国家经济实力的重要体现，是一个城市的标志性建筑。大型建筑企业的竞争力不断提高，建筑行业综合实力的快速发展，为我国建筑钢结构行业提供了良好的市场机遇。据统计，目前我国建筑用钢约占整个钢材消费总量的1/2，其中房地产建筑用钢约占整个建筑用钢的3/5。截止“十二五”末，我国钢结构产量将达6000万吨，我国建筑钢结构行业迎来发展机遇。建筑钢结构的运用将向高层住宅公路、铁路桥梁建设等领域发展，我国政策的支持和引导为建筑钢结构行业发展带来新机遇。

与世界发达国家相比，钢结构行业相关技术、设计水平、产品质量等还比较滞后，国内高层钢结构钢材几乎都从国外进口，工程总承包由国外承担， 行业技术标准规范、管理水平等方面还存在较多的问题。

为了解决这种现象，笔者认为，应从以下三方面进行改善：第一，要积极引进国外先进技术，与发达国家在钢结构建筑领域开展广泛的技术合作和交流，学习先进经验，加快钢结构企业与国际市场接轨的步伐；第二，为满足市场需求，亟须推进设计理念优化，培养我国自己的建筑钢结构工程设计人才队伍，培育出更多的优秀人才；第三加强建筑钢结构行业管理体系，进一步强化行业自律，整顿市场无序竞争、提高工程的质量。

参考文献：

[1] 黄友江.钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息,2009.

[2] 高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3] 钢结构设计手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2004.

第7篇：钢结构设计范文

【关键词】建筑结构设计；钢结构设计；重要性；策略

1.建筑结构设计中钢结构设计的重要性分析

在实际的建筑结构设计过程中，钢结构设计是至关重要的组成部分，其主要是指将钢结构设计蓝图到钢结构产品的演变过程，对于现代钢结构制造业的可持续发展有着关键性的影响。从建筑结结构设计的的性质来看，其中存在的钢结构设计不仅具有几何成分，更具体表现了技术性的相关因素。因此，这就对设计人员的专业知识能力提出了较高的要求，设计者在对建筑结构设计中钢结构进行设计时，必须严格遵守相应的设计蓝图要求，其实结合建筑工程项目的施工性质，充分掌握工程图纸中的设计要点，并将蓝图中的平面线条联想出一个完整清晰的立体结构，以此来保障钢结构设计的高质量。但是，在这一设计工程中，设计人员应该清楚的认知到，如果其中任何一个设计环节出现错误，都将会严重影响构件的安装质量，极有可能危及到建筑结构整体的安全稳定性，这就很容易引发重大的安全事故，造成人员的伤亡。除此之外，设计师还要切实遵守建筑建筑结构设计中钢结构的设计规范，真正了解到构造要求、结构受力特点等方面的要求。只有这样，才能设计出合理的连接接地玩形式，使其能够满足于国家规定的标准要求。与此同时，设计人员还需要加强对建筑结构设计中钢结构设计中关键部位的优化设计，从根本意识上认知到建筑结构设计中钢结构设计的重要性，以此来不断提高建筑结构设计中钢结构设计效率与质量，促使建筑工程施工的顺利开展。

2.当前建筑结构设计中的钢结构设计分析

2.1钢结构失稳分析

通常，钢结构失稳应该分成两个方面来进行分析，一个是局部出现了失稳的现象，而与之对应的就是整体的失稳，在这一过程中需要注意的一点就是钢结构整体失稳的状况通常都是由结构本身的局部失稳现象造成的。特别是当受弯部分的尺寸大小发生了改变或者是其超出了一定的范围之后，就非常容易出现失稳的情况，钢结构失稳的情况是由多种因素共同影响而形成的，在这之中最为显著的一个特征就是设计者在设计的过程中没有对其自身的支撑作用予以充分的考量，而这也成为了结构出现失稳现象的一个十分重要的原因。局部失稳通常就是指当钢结构所处的吊装位置出现了一定的变动时，网架和桁架在整体受力方面都会产生非常明显的变化，这样一来也就非常容易出现失稳的情况。笼统的来说，只要建筑结构当中有钢结构的存在，就会出现失稳的隐患，因此在工程设计和施工的过程中，工作人员必须要对此予以高度的重视，做好一切有效的防护措施，只有这样，才能更好的保证工程设计和施工的质量和水平。

2.2腐蚀问题分析

钢结构自身并没有非常好的抗腐蚀性，特别是在潮湿的环境当中，如果其处在有侵蚀性的环境里面，钢材就会在很短的一段时间之内就发生生锈的情况，这样就使得构件和结构的承载力都发生了非常大的转变，相关的研究和统计表明，钢屋架倒塌事故占所有事故类型的比重在逐年上升，同时在这些事故中，许多都是因为结构腐蚀严重，长期得不到维修所导致的。

2.3钢材受温度的影响明显

众所周知，钢材性能随温度升降而变化，耐温性较差，当温度达到430-540℃之间时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量将急剧下降，失去承载能力。用耐火材料对钢结构进行必要的维护，是钢结构研究的一个重要课原地垂直塌落，形成"扁饼"效应。这起震惊世界的事故，其直接原因是火灾。建筑物的耐火能力取决于建筑构件耐火性能的好坏，在火灾发生时其承载能力应能延续一定时间，使人们能安全疏散、抢救物资和扑灭火灾。

3.钢结构设计思路和步骤

3.1钢结构的形式与布置

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措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案易于手算、概念清晰、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。

3.2结构分析

在钢结构设计过程中，通常有杉线性弹性分析来作为结构分析，只有当和构件允许时才会考虑P-，P-δ。利用有限元软件可以对几何非线性及钢材的弹塑性能进行考虑，可以为精确分析结构奠定良好的基础。但在钢结构设计过程中，当结构较为复杂时，则需要建模运行程度，同时还要进一步对结构进行详细的分析。当结构较为简单时，可以利用手算来对其进行分析。典型结构在对其内力和变形进行确定时，可以直接通过工具书来获得。在对钢结构进行分析时，需要充分的对建筑物的稳定性和安全性进行考虑，特别是对于多层建筑钢结构，需要布置一定数量的支撑，从而有效的减少建筑物层间位移的发生。

3.3构件设计

在构件设计时，需要合理进行材料的选择，通常会采用Q235和Q345钢结构材料。为了确保构件设计能够具有较好的经济性，则需要选择不同强度钢材的截面组合。当前在钢结构钢件设计时，多会采用单一的钢种作为主结构。而且结构软件的应用可以对设计中的结构进行全面的优化，并能够对优化后的截面进行调整，确保其能够达到要求的标准。另外在构件设计时还需要重视模型建立和部分计算参数。

3.4节点的设计

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，常常出现的一种情况是，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，如不能确信这种不一致造成的偏差在工程允许的范围内，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。连接的不同对结构影响甚大。具体设计内容：焊接、栓接、连接板、梁腹板、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。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；节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。

结束语

近年来，钢结构设计理念更新的速度也较快，这对于我国钢结构的发展起到了积极的推动作用。因此，在实际的设计工作中，要针对具体的细节进行落实，保证钢结构的防火、防腐蚀，确保所设计的结构合理，安全可靠。

参考文献：

[1]郭建华.钢结构设计常见问题分析[J].科技资讯，2014，27：58.

第8篇：钢结构设计范文

随着经济的发展和科学技术的进步，建筑行业发生了较大的变化，钢筋混凝土结构逐渐被钢结构所取代，钢结构越来越受到建筑师的关注和重视。做好建筑钢结构的设计以及安装工作对提高建筑物的质量有着极其重要的作用。目前，我国多数的建筑结构中都使用了钢结构，钢结构建筑技术质量已经较为稳定，并逐渐走向成熟，因此更应注重钢结构的建筑分析与结构安装，本文就对此进行简要的分析与探究，在保证建筑物质量的同时，促进建筑钢结构的更进一步的发展。

关键词：建筑；钢结构；设计；安装

中图分类号：TU391文献标识码： A

伴随科学技术的进步与经济的飞速发展，我国在建筑行业方面也发生了较大的变化，建筑业中的钢筋混凝土结构由于其占地面积大且自身的重量较大，因此在建筑业中的应用越来越少，取而代之是钢结构。钢结构的建筑在国外已经有了一百多年的发展历史，在我国也有较长的发展历史，尤其是近些年在我国更是受到建筑师的青睐。对于建筑企业来讲，应对钢结构的设计具有充分的认识，同时还应做好钢结构的安装工作，从而保证建筑物的质量。

1、建筑钢结构设计基本原则

目前建筑行业中的钢结构设计中还是存在如盲目追求外观上的美观、追求节省材料等诸多的问题。因此不能够有效的保证建筑钢结构的可靠性与安全性。

1.1.建筑钢结构设计中应注意美感方面的设计，如果在建设的过程中钢结构会出现外漏的话就应该与建筑物的整体设计相结合。

1.2.钢结构设计中在保证了钢结构质量的条件之下，可以尽量的减少钢材的使用，从而降低钢结构的整体的重量。

1.3.钢结构的设计过程中应充分的满足建筑物强度与耐久性的需要，与此同时也应注意建筑物稳定性方面的问题。

2、建筑物钢结构的设计过程

2.1.建筑物钢结构设计前的资料收集

建筑物钢结构在进行设计之前应进行广泛的收集多种资料，从而保证设计方案的最优化。收集的资料主要包括几个方面：（1）客户的需求；（2）建筑工程周边的环节、气候条件、地理因素等；（3）钢结构的前期设计中应充分考虑施工队的实践经验。

2.2.建筑物钢结构设计时考虑的内容

建筑物钢结构在进行设计时考虑的主要内容就是钢结构在纵向、横向上的两个结构系统。在纵向结构方面需要考虑的内容主要包括，（1）工程的预算和实施难度；（2）建筑物外观审美以及经济柱的距离等因素；（3）钢柱的支撑与压器、墙梁等的需求。横向结构由于受到整体建筑工程的约束因此在对此进行设计的时候应充分考虑到预算以及钢度、钢材等的影响。

3 、建筑钢结构的分析设计

3.1.“概念设计”理念

“概念设计”在钢结构的设计中的作用不容小觑，钢结构设计的最重要阶段为结构选择与布置阶段，建筑企业应充分的认识到钢结构设计的重要性。“概念设计”指的是不经过准确的数值计算，当对某些问题难以做出准确的分析与规范时，可以根据分析结构、整体结构之间的工程经验、实验现象、力学关系以及相应的学到的设计理念，从建筑结构的整体考虑，确定结构的整体与分体部署，从而采取相应的措施。“概念设计”常运用概念估算的方法，在建筑方案的设计中可以准确、快速的对建筑结构体系进行合理的选择与构思，“概念设计”的方案在多数情况下都是较为准确的，可以有效的减少建筑结构的设计难度。

3.2.制定图纸方案

图纸方案的制定过程主要包括两个方面，分别为设计图与施工详图。建筑设计图是厂家指定建筑施工详图的重要的依据，设计图中应准确的标注设计的数据、结构放置、使用材料选择、设计依据等要求，并通过表格的方式一一的列举出来。通过设计图可以有效的编制施工详图，而且也可以让人便于理解设计的目的。施工详图有时也称作加工图，其设计的要求应满足所有车间的直接制造的要求，当构建设计的要求出现不一致的情况时，应单独在绘制一个表格，同时还应配有详细的材料表。

3.3.节点设计

钢结构中的连接点的设计问题也是比较重要的，节点分析应在结构分析之前就做出相应的确定。在节点设计中比较常见的问题就是最终的节点设计与结构分析模型中使用的结构体系不同，因此应积极的避免。

3.4.结构分析

在条件许可的情况下，建筑结构可以考虑钢材的碳素性能、几何非线性、有限元软件等进行分析，但是在实际的设计过程中多采用线弹性分析。建筑结构中并不是所有的都需要用软件进行分析，例如简单的结构可以通过手算的方式；较复杂的结构可以通过建筑模型进行分析设计；而常用的结构则可通过查询力学教材进行分析。

3.5.构件设计

构件设计中比较重要的就是建筑材料的选择。通常情况下，为了便于管理，主结构都是使用同一种钢种，当然，为了减少成本的投入，可以在保证质量的条件下，使用不同的钢材进行组合运用。常用的设计材料为 Q345 与Q235；为了稳定控制，需采取Q235钢材；为了保证钢材强度，需使用Q345钢材。

4 、钢结构安装

4.1.钢柱的安装

钢柱主要与建筑的层高与总高度相关，是主要的竖向构件，因此，钢柱的制造过程中因严格的按照验收标准进行验收。钢柱的标高控制通常采用两种方式，其一，按照相对标高制作与安装，其长度误差不应超过3毫米。主要适用于12层以下的建筑，相对于层高的控制不十分严格的建筑物。其二， 按照设计标高安装与制作，主要应用于12层以上的建筑物，对于精度的要求较高。每一节钢柱的累积尺寸总和应与建筑设计所要求的总尺寸相吻合。钢柱之间因接头所产生的收缩变形、竖向荷载而引起的压缩变形等都应加入到钢柱的加工长度之中。

4.2.框架梁的制作与安装

高层、超高层的框架梁多采用 H型钢，钢柱和框架梁应采用刚性连接，在钢柱内部、框架梁的上下翼缘处增加横向加劲肋。工厂制作框架梁时，为了保证钢柱、构架梁结合处的节点域具备有效的连接可靠性与延展性，确保层高的精准性，而在框架梁处设置悬臂梁。运用高强螺栓群连接时，对于孔位的精度要求比较严格。当前，多使用模板制孔、多轴数控钻孔两种方法制孔，前者精度低，后者精度高。使用模板制孔，为了保证高强螺栓的组装孔与工地安装孔的精度需求，应先保证模板的精度。

结语

钢结构与建筑物的质量和安全性关系紧密，在城市建筑中钢结构是十分重要的部分。目前，我国多数的建筑结构中都使用了钢结构，钢结构建筑技术质量已经较为稳定，并逐渐走向成熟，因此更应注重钢结构的建筑分析与结构安装，本文就对此进行简要的分析与探究，在保证建筑物质量的同时，促进建筑钢结构的更进一步的发展。

参考文献：

[1]翁俊森.浅谈建筑钢结构设计及施工技术分析[J].城市建设理论研究(电子版)，2012，6(33)：45-47.

[2]卢秋玉.对建筑钢结构设计及安装的探讨[J].中小企业管理与科技，2010，15(24)：130-132.

第9篇：钢结构设计范文

关键词：建筑钢结构设计

中图分类号：TS958.1+7文献标识码：A文章编号：

1建筑钢结构设计

1.1基本原则。建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。①所做结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；②所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；③尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。 1.2设计过程。

1.2.1收集资料：钢结构设计过程的前期准备工作首要的就是要收集相关资料，包括各种环境资料、相关规范和标准等、目前我国实行的是《钢结构设计规范》GB50017-2003其次，还需要了解结构设计的习惯做法，根据以往的设计经验找出最优设计方案。 1.2.2确定结构体系、柱网：钢结构体系的确定主要考虑两个方面:横向结构系统和纵向结构系统。横向系统需要综合考虑建筑使用要求、刚度要求、结构受力情况、材料选用等具体情况来确定；纵向系统一般由相关构件如柱及其支撑、压架、车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成、柱网则需要依据建筑使用要求、经济柱距及跨度、建筑美观等方面要求来设计、其它方面的考虑还包括造价、跨度、制作安装难度等。

2现代钢结构的建筑特点

2.1预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短

钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本；并且加快了施工速度，使工期能够缩短40％以上，从而加快了房地产开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。

2.2建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化

在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。北京2008年奥运会国家体育场投标方案中有许多方案都体现了钢结构建筑的这一特点。例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转、平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建筑设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一；还有日本朱式会设建筑事务所设计的折叠式方案，屋顶由悬臂的钢架结构支承，可在30分钟内完成开闭的动作，确保全年比赛的及活动不受天气影响。

2.3钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求

钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人类已具有建造跨度超过1000米的超大穹顶与高度超过1000米最高至4000米的超高层建筑的能力。并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这类型建筑成为标志性建筑，比如日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，面积达28000平方米，英国政府为迎接21世纪而兴建的标志性建筑伦敦千年穹顶大型综合性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到320m。

2.4原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展

发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工。目前国际上引人瞩目的新型住宅产品已引入我国，其环保节能的特点主要体现在两个方面：

（1）该类型住宅采用全封闭式保温隔热防潮系统，温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。室外0摄氏度时，室内仍可以保持17摄氏度以上；在室外温度达到30摄氏度的情况下，室内温度仅为21摄氏度左右。

（2）与砖混结构住宅相比，可节能60％以上，冬夏季空调设备可节约耗电30％以上，结构的废旧利用为100％，与砖混结构比较，同样楼层净高条件下，钢结构维护墙体面积小，节约空调所需能源，减小维护费用。

3结构选型与结构布置

在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是概念设计，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确性或规范规定的情况，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措施，运用概念设计可以在早期迅速有效地进行构思，比较与选择，所得结构方案往往都易于计算，概念清晰，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。

钢结构通常是框架、平面架、网架、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，或没有简单适用的设计方法，结构和选形式，方应考虑它们的特点，基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落，而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉力为主的悬索结构体系。

4现代钢结构建筑设计面临的问题

火灾是对钢结构建筑的最大危害，钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为400度时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度达到600度时，钢材基本损失全部强度和刚度，因此当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，很容易使建筑损坏，比如美国世贸中心大楼外墙是排列很密的钢柱，外面包以银色铝板，在美国911事件中两个塔楼分别受飞机撞击后所产生的大火使钢材软化，最终导致大楼倒塌。从发生的钢结构建筑火灾案例可以发现两类现象，一类为防火保护的钢结构在火灾中没有达到规定的耐火时间而破坏，另一类防火保护的钢结构在火灾中超过了预期的耐火时间而并没有破坏。建筑的构造防火问题一般在钢筋混凝土结构上较易解决，而在钢结构建筑上则需考虑更多的因素，以下为两种常用防火措施：.一是采用进口的新型防火板――保全板；二是根据钢结构的部位不同分别采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆。

5结语

总之，钢结构由于强度高、自重轻、抗震性能好和材料可回收等诸多优点而被广泛应用到现代建筑工程中。而钢结构在建筑工程当中应用的范围十分广泛，究其原因在于其拥有自重轻，高强度和工业化强度高的特点，所以钢结构设计对建筑物的安全和使用寿命起着至关重要的作用。

参考文献：[1]黄友江，钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息，2009

[2]陈淑燕，提高钢结构设计稳定性的有效策略[J].城市建设与商业刊点，2009