钢结构设计规范精选(九篇)

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第1篇：钢结构设计规范范文

关键词: 建筑钢结构设计问题发展前景

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

近年来我国建筑钢结构发展迅猛，一些项目的建设使我国钢结构的设计水平得到很大提高。其中不少项目的建筑设计方案新颖，结构受力合理，节省钢材，符合我国国情的好作品。但值得注意的是我们的设计体制、设计理念、设计水平、设计质量、设计人员素质还远远不能适应，还有许多有待解决的问题。尤其是当前的执行的《钢结构设计规范》中一些标准滞后于形势的发展和市场的需要，致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出。

一、当前建筑钢结构设计存在的问题

1、市场不规范，导致项目设计质量下降

当前各大设计院的设计任务相当繁重，所承揽的工艺及综合专业部分设计收费较高，而钢结构部分却是费工费力收费低，不愿意承接钢结构设计任务，或者缺乏钢结构的设计经验，故往往将钢结构部分分包给另一单位。层层转包的另一表现为借用“资质”或者叫“买图标”，一些无资质的单位，拿到工程后，用买来的图标搞设计，使设计质量存在重大隐患。如不规范市场，严格资质管理，会造成严重后果。

2、设计深度不够，存在严重的质量隐患

一些设计单位将自己的设计任务转驾给加工企业，造成质量下降。而且不少设计单位，钢结构的设计水平比较低，承担工程的设计者多为刚毕业不久的学生，缺乏实践经验，更缺乏钢结构的设计知识，盲目照搬规范，套程序，对关键技术不进行研究，对关键的节点设计不分具体情况一律采用全焊接节点或“全铸钢节点，至于这种节点是否安全、构造是否合理、是否能做出来心中一概无底，将应该设计的节点构造、支座详图和施工安装等都交给加工企业，设计院只做到了方案设计或初步设计的深度，将施工图交给加工厂，加工厂缺乏计算软件，又将施工图任务转包出去，存在严重的质量隐患。有的加工厂为了节约钢材，降低造价，盲目进行钢材优化，结果造成工程质量事故，给国家程造成重大损失。“施工图设计”由设计单位完成，这是建设部早有规定的，也是设计院义不容辞的责任。

3、盲目追求高标准，造成设计过于保守

过于保守或过于‘先进’，不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级一些设计人员对复杂工程缺乏经验，心中无底，盲目追求高标准，造成设计过于保守，任意加大安全等级，对结构构件不分主次，重要性系数取值任意加大，杆件“应力比”取值太低；焊缝等级不分区别一律取一级全熔透焊缝；钢材等级不分使用条件和部位也一律取c级或d级；钢材强度级别不管是否必要随意采用高强度420Mpa、490Mpa钢材；在不了解“焊接残余应力”分布规律的情况下，错误的提出消除“焊接残余应力”。一些设计人员互相攀比，层层加马。由于上述原因往往造成结构构件过大，投资大量增加，这都是设计方案不合理造成的。这种设计体制不适应市场经济的状况必另外，也要特别注意的另外一种倾向是：在某些工程的招标过程中，为中标压价，承包方尽量减少钢材用量，致使构件安全系数太低，受压构件的长细比太大，沿海地区钢管壁厚太小，致使构件在安装过程中造成杆件弯曲，由于安装误差太大造成大量杆件超过设计应力，最后不得采取现场加固措施。

4、现行的《钢结构设计规范》滞后，不能满足设计需要

随着我国钢结构应用的迅速发展，钢铁行业已研制开发出优质中厚钢板，目前可大量供应工程应用，这种牌号的Q235GJ、Q345GJ优质厚钢板有着良好的综合性能，如低厚板效应、良好的延性和冲击韧性、焊接性能和抗撕裂性能，能满足抗震设计钢结构用厚板的各种需要，其性能已优于日本SN50钢、美国A572-50级钢。新的国标《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460MPa三个强度级别，当前的《钢结构设计规范》都一直未对上述钢材新标准变化做出积极的反应，也未为提出任何修改补充条文。致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出，许多设计人员不敢采用新品种钢材，为此建议着手修订补充有关规范以满足设计急需。

二、随着规范的修订完善，钢结构设计市场前景广阔

当前，我国钢结构发展的形势很好。我国加快对《钢结构设计规范》修订工作，并积极组织高等院校、学术团体等举办钢结构技术讲座、规范设计研讨等，同时重视加强和提高各级设计人员的设计水平，努力实现理论与实践相结合，与日俱进，以促进我国钢结构市场的蓬勃发展。

第2篇：钢结构设计规范范文

关键词：钢结构 规范 节点 焊缝

1、概述

随着建筑工艺的不断革新和建筑理念的日益转变，钢结构在建筑领域中占有越来越重要的地位，而钢结构连接节点设计是钢结构设计中的十分重要环节。近年来，我国与世界上其他国家合作的工程建设项目的不断增加，工程设计人员有越来越多的机会接触到国外的设计规范。在中国工程领域中，很多项目原设计按美国规范设计，而因建造在中国，所有的钢结构设计都必须同时满足中国规范和美国规范，这就迫切需要我国工程设计人员学习和运用中国和美国钢结构设计规范。

本文对中国钢结构规范GB50017-2003《钢结构设计规范》及美国的钢结构设计规范“Specification for Structure Steel Building-Allowable Stress Design and Plastic Design-1989”（简称ASD89）节点设计中的角焊缝构造要求及承载力进行了对比，找出两国规范之间的共同之处及差异，得出包络的设计方法，为工程设计人员提供参考。

2、中美钢结构设计规范概述

钢结构根据设计理念的不同，共存在两种设计方法，一种是容许应力法（ASD法），另一种是基于概率和可靠度的极限状态设计，也称为荷载分项系数法。美国的ASD89采用的是容许应力法，而中国的GB50017-2003采用的是荷载分项系数法。

容许应力法要求结构在荷载作用下，其构件和节点应力不超过规范规定的容许应力，容许应力是指材料强度除以安全系数，弯剪扭受力状态下安全系数各不相同。荷载分项系数法是在设计过程中，设置反映各荷载的不确定性并与结构可靠度概念相关联的一个数值，称为组合系数，对荷载工况进行组合，荷载组合下结构的应力不大于材料的名义抗力。

3、构造

角焊缝设计中的构造措施主要包括焊缝最小焊脚高度，最大焊脚高度，最小长度和断续焊缝的长度四个方面：

3.1、角焊缝高度最小限值

如果板件厚度较大而焊缝焊脚尺寸过小，施焊时焊缝冷却速度过快，可能产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产生裂纹。因此，应对角焊缝的焊脚的尺寸需规定其最小限值。

中国规范规定： ，当 时，取 ；对埋弧自动焊 可减少1mm； T形连接的单面角焊缝 可增加1mm （ 为较厚焊件厚度）。

美国规范ASD89根据较厚钢板的厚度分段规定焊缝最小尺寸限值，见表1。表1同时列出相应厚度范围内根据中国规范计算出的最小焊脚高度做对比。

表1 美国规范角焊缝最小限值

连接较厚部件的材料厚度 ASD89角焊缝最小尺寸 中国规范相应计算值

≤4mm 3mm 1～4mm

4～6mm 3mm 3～3.7mm

6～13mm 5mm 3.7～5.4mm

13～19mm 6mm 5.4～6.5mm

≥19mm 8mm >6.5mm

中国规范是按照不同焊件的厚度计算取值，美国规范是按照不同板厚的区间分段取值。在较薄板件之间相连接时，最小焊脚高度限值差不多，而厚板相连时，中国规范最小焊脚高度限制要严格很多。

3.2、角焊缝高度最大限值

角焊缝的焊脚尺寸过大，易使焊件产生烧伤、烧穿的现象，且使焊件产生较大的残余应力和较大的焊接变形，所以，对角焊缝还应规定其最大焊脚尺寸。

中国规范规定： 不宜小于 （钢管结构除外）， 为较薄焊件厚度。 对于板件端部的角焊缝，当板厚 时， ；当板厚 时， 。

ASD89中规定：当焊件板厚 时， ；当焊件板厚 时， 。

从角焊缝最大焊脚尺寸的限值来看，中国规范的限值与美国规范基本一致。

3.3、角焊缝最小长度

角焊缝焊脚尺寸大而长度较小时，焊件局部加热严重，焊缝起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝上可能产生的其他缺陷（气孔、非金属夹渣等），也使焊缝不够可靠。对搭接连接的侧面角焊缝而言，如果焊缝长度过小，由于力线弯折大，也会造成严重的应力集中.因此，为了使焊缝能够具有一定的承载能力，根据经验，最小焊缝计算长度的限值为：

中国规范规定：侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度 ，且≥40mm。

美国规范规定： ，，且大于等于两侧焊缝之间的间距。若焊缝长度不满足此要求，按实际焊缝长度的1/4计算焊缝承载力。

中国规范在焊缝最小长度方面比美国规范严格很多，但美国规范对于不满足最小长度的焊缝计算规定更为详细。

3.4、断续焊缝

在次要焊缝连接或次要构件中，可采用断续焊缝。但断续焊缝容易引起应力集中，且断续角焊缝的距离过大会使构件连接不够紧密，焊件容易受潮并且锈蚀，因此对于断续角焊缝中美规范提出如下要求：

中国规范规定：断续焊缝的长度 ，且≥50mm。其净距不应大于15t（受压构件）或30t（受拉构件）。

美国ASD89规范规定：一般情况下， ，且≥38mm。

在断续焊缝的限值来说，中国规范要求比美国规范相对宽松，但美国规范对焊缝的净间距未做要求。

4、计算

对于中、美规范，承载能力极限状态设计的方程表达可按如下公式：

（1）

本文以考虑恒荷载+活荷载的荷载组合为代表对两种规范进行对比，其方程可表达为：

（2）

其中：

S-荷载效应组合的设计值；

R-结构构件抗力的设计值

， -恒荷载和活荷载标准值

， -恒荷载和活荷载荷载分项系数

-钢结构材料强度标准值

-材料分项系数

为方便比较中美钢结构焊缝节点计算的安全度差异，本了对以下几个方面规定：（1）本文仅对国内常用的Q235和Q345钢材对应的焊材进行对比，两种材料 ， 为焊材的强度设计值， 为焊材的抗拉强度值（2）假定恒荷载与活荷载的比值 ，（3）中国钢结构规范分别考虑恒荷载效应控制的组合和活荷载效应控制的组合，中美规范的荷载分项系数见表2。

表2 荷载分项系数表

规范 恒荷载分项系数 活荷载分项系数

中国GB50017-2003 1.2 1.4

1.35 0.98

美国ASD89 1 1

4.1 正面角焊缝

在荷载标准值相同的情况下，正面角焊缝的设计安全度差异可通过不同规范计算所需的焊缝截面积比值来进行对比：

GB50017的极限状态方程为

（3）

（4）

ASD89的极限状态方程为

（5）

ASD89和GB50017的正面角焊缝安全度差异可表达为：

（6）

（7）

当活荷载和恒荷载的比值x取不同的值时，可得到中美钢结构规范对于正面角焊缝的计算的安全度差异，见图1。

图1 正面角焊缝中美规范设计安全度差异

由图1可看出，对于正面角焊缝设计，在可变荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而减小；在永久荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而增大。但无论哪种荷载控制效应组合，按美标规范设计所需的焊缝面积均大于中国规范，美标规范设计的安全度大于中国规范。

4.2 侧面角焊缝

在荷载标准值相同的情况下，侧面角焊缝的设计安全度差异可通过不同规范计算所需的焊缝截面积比值来进行对比：

GB50017的极限状态方程为

（8）

（9）

ASD89的极限状态方程为

（10）

ASD89和GB50017的正面角焊缝安全度差异可表达为：

（11）

（12）

当活荷载和恒荷载的比值x取不同的值时，可得到中美钢结构规范对于侧面角焊缝的计算的安全度差异，见图2。

图2 侧面角焊缝中美规范设计安全度差异

由图2可看出，对于侧面角焊缝设计，在可变荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而减小；在永久荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而增大。在活荷载小于2倍恒荷载时，按美标规范设计所需的焊缝面积均大于中国规范，美标规范设计的安全度均大于中国规范。在活荷载大于2倍恒荷载时，可变荷载效应控制荷载组合下中国规范的设计安全度大于美标规范，但在实际工程中，这种情况较少见，因此总体来说美标规范设计的安全裕度大于中国规范。

5、结语

1. 中、美两国钢结构设计规范的理论基础有所不同，美国规范采用的是基于安全系数的容许应力法，中国规范采用的是基于概率和可靠度理论的荷载分项系数法，设计方法不尽相同。

2. 对于焊缝的构造，美国规范起步较早，较为成熟，中国规范在制定的过程中部分参照了美国规范，因此构造要求大体上与美国规范差不多，但又在美国规范的基础上有所创新和发展，总体比较中国规范除了断续焊缝，构造要求要高于美国规范。

3. 对于焊缝的承载力计算，仅在活荷大于两倍恒荷载时的可变荷载控制工况下，中国规范略保守，这种情况工程中应用虽然不多，但设计时需考虑对此种情况的包络。总体来说美标规范角焊缝的设计安全裕度大于中国规范。

参考文献

[1] GB 50017-2003 钢结构设计规范 [S].

[2] Manual of Steel Construction-Allowable Stress Design，9th Edition， 1989.

第3篇：钢结构设计规范范文

关键词：钢结构；厂房；结构设计

Abstract: combining with a production workshop chongqing steel plant design simple introduction to this kind of plant the structural design features, from the main load, the main structure layout analyzed the heavy steel structure plant structure design, puts forward the heavy steel structure plant structure design problems should be paid attention to.

Keywords: steel structure; Workshop; Structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

在工业建筑中，钢结构以其独特的性能被广泛采用，为满足生产需要，跨度大、高度大以及大吨位行车重型钢结构厂房不断涌现。随着钢结构的发展，重型钢结构厂房在工业建筑中的比重越来越大，主要领域用于冶金、机械、船舶等工业建筑。本文结合浙江宁波地区某生产车间的结构设计，重点介绍重型钢结构厂房结构特点及结构设计中一些注意事项和要点，供类似设计中参考。

1重型钢结构厂房结构特点

重型钢结构厂房结构相对于轻型门式剐架结构具有以下特点：

1.1结构用钢量大。该类厂房柱距、跨度、高度一般较大。且吊车工作级别、荷载较大，因此导致构件超长、超宽、超重现象，用钢量一般超过60kg/m2。由于该类厂房结构构件重量较重，且上部荷载较大，相应基础费用也较高，同时地震反应也较为敏感。

1.2轴网布置不规则。受工艺条件限制，厂房柱距一般为9~12m，局部柱距由于抽柱，柱距达到24m甚至更大。

1.3结构整体刚度要求高。因吊车冲击荷载对结构的影响，在结构的纵向及横向应提高结构整体刚度，以减小整体结构的震动。

1.4节点构造复杂。节点设计应考虑超大、超宽、超重构件的制造、运输、安装的工艺要求，并满足抗震构造措施及刚性假定的规定。

2结构设计

结构设计按《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《建筑结构荷载规范》等相关规范设计。

2．1主要荷载

厂房结构所受到的荷载主要有竖向荷载：包括结构自重、吊车竖向荷载、屋面活荷载及走道板活荷载；水平荷载：包括风荷载、厂房积灰荷载，吊车水平荷载、地震荷载等。上述荷载中除一般轻型屋面自重按0.50kN/m2输入外，其它结构自重由程序自动计算。风荷载按《建筑结构荷载规范》选用风荷载体形系数后，由程序自动布置。屋面活荷载取0.3kN/m2，屋面积灰荷载在水平投影面，距高炉中心50m内取1.0kN/m2，距高炉中心50~100m时取0.5 kN/m2，走道板活荷载取2.0kN/m2。基本风压0.4 kN/m2。吊车荷载按照厂家提供的数据进行输入。

2．2主要结构布置

排架柱为单阶柱，上阶柱采用工字型实腹焊接截面柱。下阶柱除承受上柱荷载外，还需承受吨位较大的吊车荷载，如果采用实腹工字型截面柱．则柱截面会很大，不经济，下柱采用格构式钢管混凝土柱设计方案。充分利用了钢管和混凝土两种材料的力学性能，减少了柱子截面尺寸，且外形美观。肩梁采用单腹壁肩梁。

2．3屋面斜梁设计

(1)挠度控制：屋面斜梁挠度限值按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A规定，[Vt]

(2)腹板高厚比控制：当屋面梁轴力相对较小时。可按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)4.3.1款规定，承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合粱宜考虑腹板屈曲后强度，并满足第4.4节相关要求。考虑腹板屈曲后强度的屋面斜梁腹板可以设计的较薄，且无需设置中间横向加劲板，但考虑到腹板的焊接变形往往难以得到保证，因此重型钢结构厂房的屋面斜梁腹板厚度不宣设计过薄，一般最小取6.0mm，且h/t不大于150。

2．4柱子系统设计

排架柱以边柱为例。如图1所示。

钢柱为单阶柱。上柱采用实腹式柱，下柱采用格构式钢管混凝土柱。钢管材料选用Q345B钢，管内用C45混凝土填充，缀条采用空心钢管。浇灌混凝土的孔开在肩梁以下，孔径约200mm，可在工厂开孔，但不宜将孔板割掉，以免杂物掉进管内．待管内混凝土被振捣密实并达设计强度的50％以后，方可焊接孔板。钢管中混凝土应采用压力灌浆法浇筑，为使管内混凝土密实，在肩梁上翼缘板各开有直径为30mm的泄气孔:，灌浆时应振捣密实，直到泄气孔冒浆为止。钢管中的混凝土必须在吊车及墙架系统安装前浇灌，待混凝土强度达到70％以上，方能安装吊车及墙架系统。下柱长15.18m，在柱脚处和下柱的中部分别设置了一道横隔(横隔间距不宜大于柱长边的9倍和8m)。

柱脚采用插入式柱脚。

肩梁采用单壁式肩梁，腹板高度为1800mm。与钢管相交的加劲做成一块整板，下柱的钢管切口，将加劲板插入钢管的切口内，这样的构造做法使吊车梁传来的竖向荷载有效的传递至下部钢管混凝土柱内，提高了节点的整体受力性能。

图1：排架柱

2.5柱间支撑设计

为保证厂房的纵向刚度和空间刚度，承受山墙风力、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，沿厂房纵向设置上、下柱间支撑。下柱柱间支撑设两道，原则上应该布置在温度区段中间三分之一处，但是工艺要求，有些位置不能布置柱间支撑，将其位置做适当的调整以满足工艺要求。上柱支撑设四道，上柱支撑除在设有下柱支撑的柱间布置外，在温度区段的两端另设两道。

2．6吊车梁与柱的连接

吊车梁下翼缘与柱的连接，一般采用普通螺栓固定。吊车梁上翼缘与柱的连接通常采用板铰连接，因为板铰连接的纵向约束效应小，适用于重级工作制吊车梁，板铰及其连接应能保证传递梁端最大水力．铰板孔径较栓径大1mm，其加工应按照精制螺栓要求进行，铰板栓孔的受力方向端距不得小于1.5d。由于吊车的起重量较大，在吊车梁的高度中部增设与排架柱相连的垂直隔板，此隔板为构造加强，无需计算。

3厂房各系统设计中应特别注意的问题

3.1铰接屋架上承及下承做法对柱的影响

上承式屋架优点：屋架支座处传力好。屋架在安装时的稳定性好,而且基本上可不必考虑屋架受力后弦杆弹性伸长的影响。上弦在竖向荷载作用下的压缩变形可补偿屋架下挠时(坡度变直时)支座向外的位移。其总位移量的消长情况与屋面坡度有关,当屋面坡度i≥1/6,柱顶仍将向外推移。当i≤1/10柱顶非但不会向外推移，甚至有向里移动的可能，这个优点在多跨厂房中更为重要。

上承式屋架缺点:上承屋架端支座底部至端节点中心的距离较大,约为下承式屋架的2~3倍。因此,在柱顶水平剪力作用下对支座节点的偏心弯矩较大,设计时应引起注意。一般可采取以下两种方式解决:①采用侧接法与柱顶相连,以减少甚至消除偏心弯矩;②在与支座节点相连的屋架杆件设计中,考虑此偏心弯矩的影响,下承式屋架做法优缺点正好与上承式相反。

3.2柱

柱截面选用时,为了经济,宜优先选用钢管混凝土柱或型钢格构柱。为了经济,在工艺允许的情况下可增加纵向系杆,以减小厂房柱的平面外计算长度。

3.3柱间支撑

支撑杆件采用单拉杆设计或一拉一压杆件设计,应根据受力大小及杆件长度确定。目前流行采用单杆既在前后片杆件之间不打缀条设计,便于中间穿行管道、钢梯及参观走道。

3.4吊车梁系统

国标图集与钢结构设计规范对吊车梁中间加劲肋板与上翼缘的焊缝处的要求不同(钢结构设计规范要求刨平顶紧后焊接,国标图集仅采用焊缝)，建议采用刨平顶紧后焊接。平板支座处加劲肋国标图集中是上下刨平顶紧,为了便于施工,建议改为上端坡口焊,下端刨平顶紧后焊接。

结语

随着我国工业建设的发展，尤其是沿海、沿江地区冶金、机械、船舶及海洋工程类建设项目，由于生产工艺的需要以及建设用地的允许 ,建造大跨度和大面积的钢结构厂房越来越多 ,而随着我国钢产量的增加和建筑设计、 施工技术的不断进步 ,这种需求得到满足也变得越来越容易。设计人员要熟悉规范，灵活把握，使得工程结构设计更加经济合理。

参考文献

[1]钢结构设计手册编委会．钢结构设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

[2]GB 50017--2003钢结构设计规范[S]．

第4篇：钢结构设计规范范文

钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发

2.项目研究背景

所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-XX，该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。

3.项目研究意义

建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，

4.文献研究概况

在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。

建筑结构设计统一标准(gbj68-84)该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则，是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则，这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时，可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个

第5篇：钢结构设计规范范文

【关键词】大跨度钢结构、性能、设计

一、前言

设计其他形式的钢结构一样，大跨度钢结构设计主要解决结构体系设计、构件设计及连接节点设计等方面的内容。大跨度钢结构受到个方面的影响，延性性能成为其体系、构件、节点的安全控制因素。在工程实践中，设计技术人员迫切需要设计规范提供明确的大跨度钢结构计算分析理论与设计方法、与现代计算技术相应的工程实用计算软件以及明确的结构承载力与变形能力安全控制指标。

二、钢结构基于性能的设计概述

1、性能设计

从结构设计方法的演变和发展过程看，20 世纪90 年代由美国学者提出的基于性能的结构设计理论代表了未来结构设计的发展方向。性能化设计是一种运用工程方法达到既定结构性能目标的设计方法。基于性能的设计理论中，通过高效的结构高等分析计算，预测结构在各种条件下，尤其是不同荷载作用下的结构响应，从而评估结构性能是否满足业主对结构性能的要求和规范规定的性能指标。

2、结构几何与材料双非线性计算分析

由于高强度材料与新技术的应用，钢结构建筑的重量越来越轻，跨度越来越大。结构在达到屈服荷载之前变形很大，表现出相当程度的几何非线性性质。传统的基于平面和线性假定的分析方法已不再适用，必须考虑几何非线性进行承载力分析。在很多情况下，当结构渐渐接近其所能承担的极限荷载时，钢结构进入屈服阶段，材料的性质也渐渐地从线弹性向塑性转化，表现出材料非线性性质。因此设计时要考虑几何非线性和材料非线性相互耦合的

双重非线性，借用有限元方法对结构进行大位移弹塑性全过程分析以确定结构在极限荷载作用下的工作状态。目前 ANSYS 等通用有限元计算软件已在国内外广泛应用，为工程设计人员提供切实可行的基于结构几何与材料双非线性的全过程计算分析方法和手段。

3、基于延性性能的设计思路

延性通常定义为结构、构件或构件某个截面从屈服开始到达极限荷载或到达极限荷载以后荷载还没有明显下降期间的变形能力。延性能力好的结构或构件的后期变形能力大，在达到屈服或承载力极限状态后仍能吸收一定的加载能量，从而在其破坏前有明显变形或其它预兆（ 即发生延性破坏） 。对延性性能进行控制是钢结构设计的基本原则，根据延性的定义可以清晰地理出大跨度钢结构延性性能设计的基本思路：

（ 1） 延性设计的关键性能参数包括屈服荷载、破坏荷载、屈服变形 （ Dy） 和破坏变形 （ Du） 。其中屈服荷载为结构或构件加载-结构响应全过程曲线出现转折时的荷载； 破坏荷载为结构或构件的加载-结构响应全过程曲线中最大荷载。由于结构设计时一般不考虑材料强度屈曲后的强化阶段和颈缩阶段，结构设计计算的加载-结构响应全过程曲线在荷载最高点即停止，因此最大荷载即为破坏荷载。屈服变形为屈服荷载对应结构或构件变形； 破坏变形为破坏荷载对应的结构或构件变形。

（ 2） 延性设计的关键首先是如何计算得到上述延性性能参数，并分析确定合理的屈服荷载值及屈服变形值指标，以保证结构在正常设计荷载作用下安全使用。

（ 3） 延性设计的关键之二是分析确定合理的承载力比例系数以保证在超正常设计荷载作用下，结构破坏前有一定的承载力储备。

三、钢构件性能设计

1、钢构件承载力性能

我国现行规范 GB 50017―2003对钢构件局部稳定主要是通过经验式的指导性构造设计来实现，对受弯、受压构件是通过构件稳定系数加大其安全度实现构件承载力性能设计，并有完整的计算公式，此处不赘述。

2、钢构件变形性能

（1）实际工程中，大跨度钢结构弹性位移控制值在 L /250 ～ L /400 范围内均可行，由于取值范围大，常常使设计人员无所适从。

（2）结构预起拱是在建筑屋面荷载、装修荷载、使用活荷载加载之前进行的，因此预起拱并不能减少上述荷载作用下结构发生的绝对变形值。而建筑结构正常使用性能往往是上述荷载产生的绝对变形值起控制作用，因此，通过预起拱减小构件相对初始几何形态的变形值，解决正常使用性能要求并无科学依据。

（3） 规范允许通过结构初始几何形态预起拱解决变形限值问题，起拱幅度达 1. 0 静荷载 + 0. 5 活荷载产生的变形。按此幅度预起拱，几乎所有刚度不足的结构均可通过预起拱来实现弹性变形控制指标，那么在构件强度安全满足情况下，为什么还要控制结构正常使用荷载作用下的弹性位移？ 通过预应力措施产生反拱解决位移控制指标是否还有必要？

四、钢结构体系性能设计

基于性能的设计方法首先在高层建筑结构抗震设计中得到应用，高层建筑结构抗震延性能力设计目标是结构在某一设定地震地面运动作用下建筑的预期变形能力水准。建筑物的变形能力水准包括结构、非结构和建筑附属设施的性能水准的各种组合。当前，“超限”高层建筑结构的延性性能设计技术已广为设计人员掌握，对于大跨度钢结构体系弹性小变形能力，我国相关设计规范的规定基本与钢构件相同，实际工程设计也就面临同样的难题。对于大跨度钢结构体系弹塑性阶段的设计，我国相关设计规范中只有 JGJ 7―2010 对空间网壳结构的稳定承载力有规定。对于大跨度钢结构弹塑性大变形性能设计，我国相关设计规范没有提出任何规定和要求。为保证大跨度钢结构安全，工程设计界迫切需要对弹塑性稳定承载力、大变形性能进行深入系统研究，并提出明确的稳定承载力、大变形能力设计控制指标。

五、钢节点性能设计

钢结构节点设计是钢结构安全设计最重要因素之一。当前我国钢结构设计质量控制最薄弱环节之一就是钢节点，钢节点工程事故发生率也较高。现行钢结构及相关设计规范，对于钢节点的连接设计有计算公式，对于节点整体安全设计，主要是依靠经验和试验成果的指导性构造设计和少量的经验计算公式，钢节点整体安全计算设计内容严重不足，并且缺乏明确的计算理论和方法。受到资金和工期限制，钢节点试验仅能在少数重点工程中得以实施。实际工程设计中只能进行有限元计算分析，但现行钢结构及相关设计规范又缺乏节点安全设计准则的规定，设计者往往错误地将节点局部区域材料达到屈服点作为钢节点安全设计标准。为保证钢结构整体安全，同样亟需确定钢节点基于双非线性分析的弹性小变形与弹塑性大变形性能设计控制指标。

六、结束语

综上所述，本文主要针对基于性能的大跨度刚结构设计进行了研究和分析，随着科学技术和经济的不断发展，基于性能的大跨度刚结构广泛应用，这样就对其设计要求也越来越严格。在进行大跨度钢结构设计时，应该从体系、构件以及节点等方面进行基于性能的设计，这样才能进一步的控制性能指标，保证钢结构工程安全，从而进一步促进我国钢结构行业的科技创新与发展。

参考文献：

[1]鲍广鉴、李国荣、王宏、罗军、增强、陈柏全；现代大跨度空间钢结构施工技术[J]；钢结构；2005年01期.

第6篇：钢结构设计规范范文

Abstract: Development of modern industrial automation, rapid development of economic and technological development zone all over the country, founding industrial plants can not meet the requirements of production process and equipment, new urban planning involves the overall relocation of industrial enterprises, in the new industrial park, new light and heavy steel structure factory building of steel structure are springing up. Combination of engineering practice, from the steel structure design of a more detailed description of the design concept and combining engineering instance of summing up the Chongqing steel factory building, is for informational purposes only.

关键词：轻钢与重钢；选用的规范；重钢厂房的常规设计

Keywords: light steel and chongqing steel; Choose standard; Chongqing steel plant of conventional design

中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：

轻型钢结构设计规程（上海市标准）是这样来区分轻钢和普钢的： 轻型钢结构房屋没有严格的定义，一般可用主要受力构件的截面组成来区分。 因此以下的结构都可称为轻型钢结构： （1）由冷弯薄壁型钢做成的结构；

（2）由热轧轻型型钢做成的结构； （3）由焊接和高频焊接轻型型钢组成的结构；

（4）由圆管、方管、矩形管等做成的结构； （5）由薄钢板焊成的构件做成的结构； （6）由以上各种构件组合做成的结构。

判定结构为重钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断： （1）厂房行车起吊重量：大于等于25吨，可以认为为重钢结构了。

（2）每平米用钢量：大于等于50KG/M2，可认为是重钢结构。 （3）、主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构用的较少。 另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。但有一些我们可以较肯定的说是重钢：如：石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。 实际上国家规范和技术文件都并没有重钢一说，为区别轻型房屋钢结构，也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广，可以包含各种钢结构，不管荷载大小，甚至包括轻型钢结构的许多内容，轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容，而且范围只局限在单层门式刚架。 轻钢也是一个比较含糊的名词，一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》（GBJ50017－2002）中“圆钢、小角钢的轻型钢结构”，是指用圆钢和小于L45＊4和L56＊36＊4的角钢制作的轻型钢结构，主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构，现已基本上不大采用，所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙（也可以有条件地采用砌体外墙）的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。既然前一种已经快取消，所以现在的轻钢含义主要是指后一种。 由此可见，轻钢与普钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重，而在结构设计概念上还是一致的。 以某钢结构工程为例，仅供参考。

1工程概况

本厂房位于辽宁省铁岭市经济技术开发区，宽84m，长408.5m，总面积为34314m2。主厂房为4跨21m钢结构厂房，柱距6m，纵向设置温度伸缩缝。边跨各设有2台16 t吊车；第二跨的1-14轴设有1台25t；17-54轴设有2台32t吊车；第三跨为双层吊车,上部32t吊车，下部20t吊车；第四跨各设有2台16 t吊车；

2主厂房的结构形式

主厂房横向采用框架体系，纵向设置柱间支撑。在框架结构中，边柱为实腹工字型柱；中列柱下段柱为格构柱，上段柱焊接工字型柱；屋面梁为焊接工字型梁。檩条为Z型连续檩条，间距为1.5m。在高低跨处檩条局部加强，防止雪堆积的破坏。屋面支撑采用角钢支撑，且设有通常纵向水平撑，与横向水平撑形成封闭体系，使厂房整体刚度得到加强。水平撑与梁腹板相连，同时在相连位置设有压杆。屋面梁下翼缘的侧向稳定通过设置隅撑来保证。吊车梁为焊接工字形截面，简支，采用突缘支座。山墙风柱下端铰接于地面；上端通过竖向长椭圆孔与屋面梁连接，这样既可以保证水平力的传递，又能满足竖向变形的需要。

3设计特点

3.1格构柱+分离柱

该工程局部为双层吊车，上部为32t吊车，下部为20t吊车。经过综合考虑采用格构柱+分离柱方案：格构柱肢用于承担屋面荷载、风荷载、下部吊车横向水平荷载和上部吊车荷载等；分离柱肢仅承担下部吊车的竖向荷载，它们各自单独受力。双肢之间通过水平工字形柱连接，分离柱肢在框架平面内的稳定性依靠连在格构柱肢上的水平连接件来保证，在框架平面外的稳定通过设在分离柱肢之间的纵向交叉支撑来解决。由于吊车梁为突缘式支座，独立柱肢可以按轴心受压构件进行计算。在框架平面内的计算长度为水平连接件之间的距离，平面外计算长度为0.7H(H为独立柱肢高度，柱脚为插入式柱脚)。

3.2变截面屋面梁

本工程将变截面屋面梁运用到大吨位吊车厂房中。由于屋面采用轻型彩钢板，屋面荷载较小，跨度也不大，故采用变截面实腹梁。与传统的钢屋架、网架等结构形式相比，用钢量基本相同，制作简单，外观简洁明快，且可以很容易地和钢柱刚接，形成刚框架。在变截面屋面梁计算时应考虑轴向力的不利影响，但《钢结构设计规范》中无法考虑该不利因素，且《钢结构设计规范》也未给出楔形梁的计算公式。因此在按《钢结构设计规范》计算完成后，应采用轻型门式技术规程进行复算。按抗震规范进行屋面梁设计时，梁的腹板将会非常的厚，用钢量将大大的增加。设计中通过加设肋板的方法来改变腹板的高厚比，把腹板做薄，从而达到节约钢材的目的。

3.4防扭支撑

当柱伸出牛腿，而吊车梁无制动结构时，柱会出现受扭的问题。针对这一问题，在设有下柱撑的柱间，与牛腿等高的平面内设置支撑梁，隅撑将牛腿与支撑梁相连，保证从吊车梁上传来的纵向力能够可靠的传递到柱间支撑，且使柱不出现受扭状况。见图4

4. 典型节点构造

4.1插入式柱脚

在单层厂房设计中，刚接柱脚的用钢量比较多，其耗钢量约为整个柱重的5%~20%。为了便于制作、节约钢材，采用插入式柱脚，柱端直接插入钢筋混凝土杯形基础的杯口中，埋置深度按《钢结构设计规范》取值。为了便于安装和浇筑混凝土，在柱底板处设置通气孔，在±0.000处的横隔板上开设灌浆孔。

4.2吊车梁连接节点

吊车梁为焊接工字形截面，采用突缘式支座，简支于牛腿或肩梁上。突缘支座相对于平板支座而言，支座反力更接近于牛腿和吊车肢的中心，减小偏心对牛腿和吊车肢的不利影响。为了保证吊车梁与计算假定相符合，在相邻的梁上翼缘分别用相互独立的水平连接板与上柱连接，且在连接板的端部只用一颗螺栓连接；吊车梁之间的纵向连接在梁端高度中下部加设调整填板并用螺栓连接。

5结论

设计中采用下段柱为格构柱，上段柱为焊接工字型柱，屋面梁为焊接工字型梁的框架形式，外观轻巧美观、综合经济指标较好。局部双层吊车，采用格构柱+分离柱方案，较以往的双阶格构柱方案有所改变，而且传力清晰明确；在有下柱撑柱间的牛腿处设置防扭支撑来解决柱子受扭问题。为相似工程的设计提供了新的解决思路。该工程为采用轻型围护材料的大型钢结构厂房，不适用于门式刚架，需按“普钢”控制，按结构用料属于重钢，但是实际上该工程属于轻钢钢结构房屋。

参考文献

[1] 《全国民用建筑工程技术技术措施-结构》2003

[2] 赵熙元《建筑结构设计手册》

第7篇：钢结构设计规范范文

【关键词】三代核电;钢结构;荷载组合;抗震计算

三代核电核岛次要钢结构，是在主体混凝土结构施工完成后二次施工完成。主要功能是提供人员通道、反应堆试验或停堆期间检修、建造期间设备安装、支撑设备等，主要包括钢平台，另外附属结构有直爬梯、斜钢梯等。

一、结构布置原则

(一)平面结构体系，此类钢平台结构布置应遵循的原则。一是与混凝土相连钢构件采用铰接，设置斜向支撑，钢梁与支撑组成三角受力体系，杆件主要受轴向力;二是不考虑平台铺板对钢梁整体稳定的影响。因结构受三方向地震作用，在平面内设置支撑体系，保证地震作用下钢梁平面外稳定;三是平面内支撑应均匀设置。

(二)框架结构体系，作用于核岛楼板上，四周不与墙连接，此类钢平台结构布置应遵循的原则。一是若钢柱柱脚采用刚接，需要在楼板上预留地脚螺栓安装孔洞，考虑钢结构为二次安装，混凝土楼板已经施工完成，预留的螺栓孔洞不宜定位，造成安装困难，此类结构柱脚一般均设置成铰接柱脚，安装时采用膨胀螺栓固定钢柱柱脚。二是钢柱柱脚不能承担弯矩，为抵抗三方向地震力，立面设置柱间支撑，若工艺使用空间有限制，宜设置八字撑或人字撑。

二、结构计算原理

核岛钢结构应用有限元进行内力计算分析，工况及荷载效应组合根据《压水堆核电厂核安全有关的钢结构设计要求》(NB/T20011－2010)(以下简称《核电钢规》)确定，构件的设计要求满足本规范以及《钢结构设计规范》(GB50017－2003)(以下简称《钢规》)的规定。核岛钢结构抗震类别为I类，根据《核电厂抗震设计规范》(GB50267－1997)(以下简称《核电抗震规范》)3．2．1条规定，I类物项应按两个相互垂直的水平方向和一个竖向的地震作用进行计算。计算方法采用振型分解反应谱法，谱值来自核岛厂房楼层反应谱。抗震构造按照《核电抗震规范》3．5．2条所规定的9度进行校核，符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011－2010)(以下简称《抗震规范》)对9度抗震设防时的有关要求。有限元计算分析时，结构由若干个有限单元组合而成。钢平台作为一种空间结构体系，在软件中用杆系单元模拟，不考虑面单元。面荷载通过导荷载的方式等效到构件上。根据构件受力情况，构件支座处或者构件相交处通过释放约束的方式定义连接方式，固接、铰接或者滑动。每个支座或者杆件起点、杆件终端分别有6个约束，三个方向的轴向力、三个方向的弯矩。节点力和力偶可作用于结构的任何一个自由节点上。这些荷载的方向以结构整体坐标来定义，弯矩的方向遵循右手定则，在整体坐标系中，正方向的作用力总是和坐标轴的正向一致。

三、钢平台荷载类型

根据《核电钢规》5．1．1条规定，所有与核安全有关的承重钢结构应按所承受的各项荷载和作用进行设计，核岛内部钢平台需要考虑的荷载分为以下几种类型。

(一)正常荷载。D—永久荷载，包括结构自重、液体静水压力以及固定的设备荷载等。L—活荷载，包括可移动的设备荷载、吊车荷载及其他可变荷载。活荷载分为三种情况下的活荷载:施工活荷载Sc;正常运行活荷载So;安全停堆或试验时活荷载Se。Ro—在正常运行或停堆期间，管道和设备的反力。To—在正常运行或停堆期间，工作环境温度作用。

(二)严重环境荷载。严重环境荷载指核电厂在服役期间，偶然遇到的环境荷载和作用。W—厂址的基本风压荷载。本文探讨的核岛内部钢平台均在核岛厂房内部，计算分析时，不考虑此项荷载作用。E1—由运行安全地震震动(SL－1)产生的地作用，包括由运行安全地震动引起的管道和设备的地震作用。

(三)极端环境荷载。极端环境荷载指极少数可能发生的环境Wt—由规定的设计龙卷风产生的荷载。本文探讨的核岛内部钢平台均在核岛厂房内部，计算分析时，不考虑此项荷载作用。E2—由极限安全地震震动(SL－2)产生的地震作用，包括由极限安全地震动引起的管道和设备的地震作用。

(四)异常荷载。异常荷载是指作为一种设计基准事故，高能管道破裂事故产生的荷载。本文探讨的核岛内部钢平台，计算分析时，均不考虑此项荷载作用。

(五)其他荷载。由内部飞射物或外部人为事件引起的荷载。本文探讨的核岛内部钢平台，计算分析时，均不考虑此项荷载作用。综上所述，核岛钢结构计算分析时需要考虑的荷载有:正常荷载下的永久荷载D(也称恒荷载)、活荷载L、在正常运行或停堆期间，管道和设备的反力Ro、在正常运行或停堆期间，工作环境温度作用To;严重环境荷载下的安全地震作用E1，极端环境荷载下的极限安全地震作用E2。

四、钢平台荷载组合

根据《核电钢规》5．1．2条规定，压水堆核电厂核安全有关的钢结构荷载效应组合。除了反应堆厂房内部结构某些钢平台受力情况复杂外，其他核岛厂房钢平台受力情况均为以上所述荷载以及荷载组合。

五、钢平台抗震计算分析

(一)计算要点。根据《核电抗震规范》规定，应同时采用运行安全地震震动和极限安全地震震动进行抗震设计;应按两个相互垂直的水平方向和一个竖向进行三方向地震作用计算。抗震计算采用反应谱法，同一方向的振型组合采用CQC法，地震作用组合采用平方和平方根进行组合。抗震分析时，达到的目标是“钢结构高阶振型频率达到33HZ以上，同时，振型数量应保证质量参与系数达到90%以上”。

(二)阻尼比。根据《核电抗震规范》3．3．3条规定，物项阻尼比可按表1采用。核岛钢平台，当计算运行安全地震作用时，若以焊接为主，阻尼比取0．02，若以螺栓连接为主，阻尼比取0．04;计算极限安全地震作用时，若以焊接为主，阻尼比取0．04，若以螺栓连接为主，阻尼比取0．07。

(三)反应谱分析。核岛钢平台均作用在厂房内部，钢平台与核岛厂房墙体或楼板相连接，计算时，反应谱值采用相应的核岛厂房楼层反应谱。钢平台顶面有与核岛厂房混凝土结构相连的约束时，反应谱取该层标高处楼层反应谱，或上层：顶面与混凝土无约束时，则取柱底的楼面标高处楼层反应谱。核岛厂房楼层反应谱安全运行地震SL－1地面峰值加速度为0．1g，极限运行安全地震SL－2地面峰值加速度为0．3g。反应谱采用加速度谱，有限元计算分析时采用二次完全平方和(CQC)组合振型得到反应结果。反应谱分析的结果和静力分析结果进行组合。六、结语本文分析研究了三代核电核岛次要钢结构特点及受力情况，结合规范明确了钢平台荷载类型及荷载效应组合，重点介绍了抗震计算分析。本文对类似工程钢平台计算分析具有一定的指导意义，可供相关设计人员借鉴参考。

【参考文献】

［1］建筑抗震设计规范GB50011－2010［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010

［2］钢结构设计规范GB50017－2003［S］．北京:中国计划出版社，2003

［3］压水堆核电厂核安全有关的钢结构设计要求NB/T20011－2010［S］．北京:国家能源局，2010

［4］压水堆核电厂核安全有关的混凝土结构设计要求NB/T20012－2010［S］．北京:国家能源局，2010

第8篇：钢结构设计规范范文

关键词： 多出口料仓；ANSYS有限元；箱型梁；计算分析

中图分类号：TU24 文献标识码：A

钢仓通常仅作为小型缓冲仓或大型钢筋混凝土筒仓的漏斗使用，随着皮带机输送系统的发展，对钢仓提出了更高的要求，要求钢仓同时具备储料和给配料的功能。通常，当仓壁计算高度与圆形筒仓内径之比大于等于1.5时为深仓，小于1.5时为浅仓。本文研究的钢结构多出口料仓，仓壁直段和倾斜段的尺寸比接近1：1.5，下面有四个出料口，按深仓计算，并对动态压力系数进行选择，同时利用有限元软件对料仓结构进行了分析。

1 工艺布置及结构形式

方形多出口料仓储料为煤，额定容量为1000吨（1250m3），长12米，宽12米，高15.3米，料仓上部设有给料皮带机，下部设有4个出料口，出料口为圆形，直径为1800mm，料仓出料口处设有棒条闸门，用来给四个破碎机供料，料仓整体全部用钢板和型钢焊接或栓接而成，如图1所示。

工艺要求料仓上部设有两条给料皮带机，下部四个出料口分别给四个破碎机供料。如果空间允许，圆形料仓从结构受力方面是优选，而就分料功能而言，矩形料仓则较为简单。根据布置的需要，选择设计为方形料仓，并在料仓中下部位做箱型梁，对四个锥形分料漏斗来说，可起到支架作用，同时还拥有均匀分料的功能。

2 结构计算模型及计算依据

2.1 计算依据

方形料仓结构的设计资料、图纸，钢结构设计规范（GB50007-2003），钢筯混凝土筒仓设计规范（GB50077-2003）。

2.2 计算条件：

2.2.1 料仓结构设计需要计算的载荷种类：

恒载 DL ：料仓结构自重，活载 LD ：物料作用力。

2.2.2 荷载组合

载荷组合一 1.2DL+1.3LD；载荷组合二 DL+LD。

2.3 材料特性

整个料仓结构使用的钢板和型材均为Q345B。弹性模量E为210Gpa，泊松系数为0.3，密度均为7.85×103kg/m3。屈服应力295～345 Mpa，破坏应力470～630 Mpa。

2.4 Q345B钢材设计值：

钢板厚t≤16 mm[δ]=310MPa，钢板厚16≤t≤35 mm[δ]=295MPa，

钢板厚35≤t

≤50 mm[δ]

=265MPa，

钢板厚50≤t[δ]

=250MPa。

2.5计算采用有限元法。

3 料仓结构的有限元分析

3.1 单元选择

在进行有限元分析时，需要结合料仓的受力情况和结构特点，料仓是由型钢和钢板焊接或栓接而成的钢结构，将钢结构等效为弹性结构板单元。

3.2 模型中节点的确定遵循如下原则：

模型的节点作为钢结构各部分的连接点，模型的节点作为钢结构的施力点。

3.3 载荷

料仓结构有限元分析时的载荷主要是由储存的物料产生的，物料作用力按深仓计算，物料作用力分布模型如图2所示。

3.4 约束

料仓共设置二个层面与转运机房连接。有限元分析时将上层面与转运机房梁连接处约束水平方向的线位移，下层面与转运机房梁连接处约束竖直方向的线位移。

4 计算结果分析

因为料仓下部的四个出料口并不总是同时工作，所以物料分布会出现两种情况：物料不均匀分布和满仓物料均匀分布。物料在不均匀分布的情况下，料仓会承受偏压。经过计算分析，当料仓三个出料口满料，一个出料口无料时，偏压情况最为严重。根据载荷组合一，对整个料仓结构进行应力分析，通过应力场普查，位于料仓上部的环形梁支撑处为整个结构最大应力的位置，应力值为151 MPa，料仓各部分结构的工作应力值均小于材料设计值，最大变形为7mm，料仓部分点的最大应力值见图3，变形云图见图4。

5 钢结构方形多出口料仓有限元分析结论

5.1 以前，对钢结构料仓的设计均是把料仓结构转化为材料力学研究的杆件，计算结果与实际情况差距很大；如今，对钢结构料仓的设计是根据规范手册中对料仓的规定，通过把料仓划分为深仓或浅仓的基础之上进行分析，并采用有限元软件进行三维计算，这种方式更接近料仓结构的实际情况。

5.2 在对设备进行工艺布置时，应兼顾料仓结构设计。对钢结构多出口料仓来说，如果采用方形仓，结构设计的难点为仓内部区分物料区域的结构上面，采用箱型结构+圆形出料口能很好的解决此类问题，结构受力也比较合理。对于和本文研究的特种结构类似的料仓，可以参照料仓设计规范的相关规定，按照本文提出的设计原则和计算分析方法进行结构设计。

参考文献

第9篇：钢结构设计规范范文

关键词：结构设计；抗震设计；钢结构设计

1 前言

在建筑设计过程中，总有一些设计人员和设计单位不重视结构设计，把其放在整个设计工作的从属地位，进行结构设计时又以建筑队为先导，忽视了建筑物基本的力学规律，割裂了建筑物的整体性和各个构件间的普遍联系，为满足最大使用功能和实现利益最大化，片面追求建筑技术和建筑艺术的结合，最终可能给建筑工程带来一定的安全隐患，不利于建筑项目保质保量的完成。结构设计作为建筑设计的重要组成环节，是前期建筑项目开发的重要准备，合理的结构设计能加快建筑工程的进度，保证工程质量。作者经过多年的理论学习，结合长期的设计实践，对结构设计中经常遇到的一些工程问题进行了探讨，以期能为其他设计人员避免在结构设计过程中少走弯路提供一定的帮助。

2 抗震设计中的工程问题

地震作为一种突发性自然灾害，具有极大的破坏性和不可预见性，这种随机振动带来了不可琢磨的复杂性和不确定性。突如其来的汶川大地震，使大面积房屋在顷刻间倒塌，造成严重的人员伤亡和经济损失，这次强震深深的鞭策着我们设计人员一定要做好抗震设计。

目前，尚无国家能够准确的预测地震的发生，更无法预知建筑物遭到地震袭击后所呈现的特性，如今的建筑抗震理论仍不完善，建筑物单靠计算无法具备优良的抗震能力，因此在进行设计时，设计人员必须重视抗震能力的概念设计。建筑物的抗震设计，应结合工程需要和合同要求，详细调查当地的地震活动情况和有关工程地质的资料，综合考虑后避开那些软弱土和液化土等抗震危险地段，最好选择开阔平坦密实的中硬土作为地基和基础；建筑物的建筑布局和结构布置直接影响其动力性能，平、立面布置规则合理符合抗震原则，刚度变化均匀且无楼层错层的建筑物，基本都会具有很好的抗震性能；在选择用何种结构时，需综合考虑建筑物的设防程度、房屋高度、地基和基础以及当地经济技术条件等因素，在保证构件连接完整性和连续性的前提下，选择那些强度重力比大、延展系数高、匀质性好的结构形式；考虑建筑物的自振周期，避免与地震震动周期相近造成共振破坏，同时加强某些竖立抗侧力结构，提高其强度增加可靠度，以起到多点抗震的效果；综合考虑整个结构的承载力等因素，有选择的提高结构中重要构件和杆件的延性，以提高机构的抗震能力。

3 混凝土结构设计中的工程问题

根据《混凝土结构设计规范》(GB50010―2002)规定：在进行设计时，必须考虑该混凝土结构所处的环境类别，潮湿、阴冷、盐碱等环境可能会导致混凝土碳化、侵蚀性介质腐蚀、膨胀及冻融循环以及锈蚀钢筋等，进而可能致使混凝土内部出现裂缝、结构不密实，造成混凝土结构耐久性降低。而混凝土结构耐久性能又是结构在设计使用年限内正常而安全工作的重要保证，设计人员在进行设计时必须重视这个问题，同时要增加设置混凝土结构保护层，其厚度需符合GB50010―2002的相关规定。

结构设计过程中，设计人员应考虑合理选用现浇楼面板的混凝土和钢筋强度等级，在保证安全可靠的前提下，尽可能选用经济合理的板。一般情况下板为受弯构件，混凝土强度等级对板类构件承载力基本上没有什么影响，同时，过高的混凝土强度等级回事其配筋量增加，无法满足经济合理的要求。此外，现浇楼面板一般都是与墙、梁相连并整浇筑的，过高的混凝土强度等级会导致水泥用量增多，在混凝土硬化过程中可能会出现水化热增高，收缩变大，导致收缩裂缝出现。因此，设计时一般选用强度等级在C20～C35的混凝土。

任何事物都不是独立存在的，都与其他事物有着必然的联系，设计也是一样，在进行混凝土设计时，应结合抗震设计进行全面的考虑。混凝土强度等级越高，其抗压强度就越大，但其延性就会变差，最终导致构件的抗震性能可能达不到使用要求。针对高强度混凝土的脆性特性，如何才能在其强度和延性中找到一个平衡点，以保证构件在地震侵袭下还具有很好的承载力和延性？根据混凝土结构设计规范的要求，结合当地实际的自然状况，对混凝土强度的选用做了一般规定：在地震高烈度地区，如设防烈度为9度，其等级宜保持在C60以内；如设防烈度为8度时，其等级不能超过C70。

根据钢筋的强度价格比进行适时选用，强度价格比高的钢筋具有较好的经济性，可减少配筋率，而且方便施工，还可减少钢筋在加工和运输等方面的费用。同时，钢筋的延性对钢筋混凝土结构及构件的延性有很大影响，在其他状况相同的情况下，钢筋延性好的结构也具有较好的延性。混凝土结构在使用过程中，某个部位可能出现塑性铰，设计人员在设计计算时需注意，在纵向受力钢筋的选择上，选择抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值的最小值，以保证该塑性铰处具有较好的转动能力以及耗能能力；选择钢筋屈服强度实测值与强度标准值比值的最大值，以实现强柱弱梁、强剪弱弯的内力调整，提高结构及构件的延性。

4 钢结构设计中的工程问题

目前在钢结构设计中经常采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法，但很多设计人员对概率法的设计式都不是很习惯，且许多基本参数不太完善，因此，通常用分项系数设计表达式进行计算，根据可靠的指标，用概率设计法求出结果。在设计过程中，设计人员需着重考虑其荷载组合，根据钢结构的不同极限状态来选择不同的荷载组合形式：如果按照钢结构承载能力极限状态来进行设计时，需根据《荷载规定》及其他专门规定，考虑荷载效应的基本组合和偶然组合；按正常使用极限状态设计时，一般只需考虑荷载效应的标准组合，对钢与混凝土组合梁，还需考虑准永久组合，以保证混凝土在长期荷载作用下不产生蠕变。

一般情况下，设计人员需结合防震设计和混凝土设计等方面综合考虑进行钢结构荷载设计，以多、高层建筑钢结构设计为例，在设计时需考虑结构自重（即永久荷载）、建筑使用时的楼面竖向活荷载、风荷载以及地震作用：根据《建筑结构荷载规范》选择合适的楼面和屋面活荷载以及雪荷载等竖向荷载的标准值以及其准永久值系数；对于现行标准的风荷载而言，一般建筑结构规定为50年的重现期，高层建筑的重现期可适当提高，可通过高层建筑任意高度初的风荷载标准值wk来判定，值得注意的是邻近建筑对风荷载有很大的影响，设计时可通过建筑群模拟、边界层风洞试验来确定；根据“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则进行设计，一般情况下在结构的两主轴方向计入水平地震作用，以保证各方向的水平地震作用又该方向的抗侧力构建承担，同时，设计时应避免出现质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，如有必须还需考虑水平地震作用的扭转效应。

就受弯构件如何考虑扭转作用方面，《钢结构设计规范》没有做出相应规定，但在进行设计时，相关人员需根据实际情况，按有关的力学进行分析，以保证整个结构的安全性。根据规范要求，计算工字形或槽型截面梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比的极限值，以及箱形截面受压翼缘板在两腹板间的无支承宽度b0与其厚度之比的极限值，以保证梁的受压翼缘局部稳定。在进行钢结构设计时，还需要进行许多计算，应根据《钢结构设计规范》进行仔细的计算和验算，以保证整个结构的安全稳定。