门式钢架结构的稳定性设计研究
门式钢架结构的稳定性设计研究
摘要：在钢架结构中，门式钢架结构具有强度高、重量轻、韧性强、可塑造等特点，可以有效利用有限的空间，在工程建设中广范应用，并逐渐代替以混凝土为主的排架结构。本文将在对门式钢架结构稳定性基本表现阐述的基础上，对其稳定性的设计展开深入探讨。
关键词：门式钢架；结构稳定；设计
1 门式钢架结构稳定性的基本表现
门式钢架结构由柱网、檩条、拉条、撑杆、斜梁、山墙骨架等构成。由于具有明显的稳定性，因此被广泛应用于厂房、超市、库房等的仓储式建筑当中。其稳定性的基本表现如下：相比于外形类似的排架，门式钢架的横梁和立柱是刚性整体连接在一起的，可以承受垂直分布荷载作用下所传递的弯矩，有利于控制横梁跨中的弯矩峰值，而排架横梁和立柱的连接方式是铰接，在均匀分布荷载的作用之下，其跨中弯矩的峰值要大于门式钢架。因此，在钢结构稳定性方面，门式钢架结构的优势更加明显。譬如无铰门式钢架的柱脚和基础固定连接，结构的内力分布较为均匀，只要地基条件符合要求，柱脚产生的轴向压力或者水平剪力等，就能够一起作用在基础之上。因此结构刚度比较大，能够满足良好地基条件下的钢结构稳定性需求。再如两铰门式钢架，其柱脚和基础的连接方式是铰接，无论是竖向荷载作用，还是水平荷载作用，其弯矩受荷能力都远远大于无铰门式钢架。最大的优点是钢架的铰接柱基都不用承受弯矩作用，基础的转角基本对其结构内力不会产生影响。由此可见，门式钢架结构具有明显的稳定性特征，但如何发挥这种结构的稳定性，需要从设计的角度对其构件进行逐个分析。
2 门式钢架结构稳定性的设计研究
门式钢架结构稳定性的设计内容，包括主体钢架结构、支撑结构、屋顶墙体的檩条、拉条、撑杆等的稳定性设计。具体内容如下：
2.1 承重结构稳定性设计
门式钢架结构的承重结构稳定性，与钢架的间距、跨度以及屋面的荷载等因素相关。结构柱距的变化，钢架的用钢量也会随着变化。譬如前者增大以后，后者就会逐渐下降，这说明门式钢架结构的承重稳定性设计，必须设计优化好最佳的柱距。门式钢架的承重结构组成部分是钢架和基础，在连接钢架、墙梁、压型钢板之后与支撑共同完成钢架结构体系的受力。在设计时需根据建筑物的侧向位移和变形限值要求，用门式钢架结构代替传统的排架结构，减少钢架承重结构的用钢量，这样就能够制定出较为合理的承重结构方案。
2.2 支撑结构稳定性设计
浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题 王爽
浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题王爽 发表时间：2020-01-13T14:10:21.833Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：王爽 [导读] 摘要：随着社会经济的发展，我国的建筑工程建设有了很大进展，在建筑工程中，钢结构的应用十分广泛。 四川俊成工程项目管理咨询有限公司四川省攀枝花市 617000 摘要：随着社会经济的发展，我国的建筑工程建设有了很大进展，在建筑工程中，钢结构的应用十分广泛。建筑钢结构逐渐代替了传统的砖混结构，为建筑行业的发展提供了支持。但是，在建筑钢结构应用过程中，仍存在一系列问题，影响着建筑钢结构的整体质量。基于此，文章介绍了建筑钢结构设计的相关内容，研究了建筑钢结构设计现状及存在的问题，并对建筑钢结构设计的发展进行了分析。 关键词：建筑工程；钢结构设计；现状 引言 在建筑钢结构的设计工作中，应正确设定钢材的等级，合理开展楼面系统与地基系统中的钢结构设计工作，确保在正确完成各方面设计任务的基础下，保证整体区域的设计工作质量与强度，并延长使用寿命。 1建筑钢结构安全施工技术概念 工程结构会涉及比较多的模式，其中应用比较普遍的一种结构技术就是钢结构模式，由于钢结构在使用过程中会呈现出复杂性特点，因此需要通过焊接工作，使其形成较稳固的建筑结构。相比于传统建筑，为保证工程质量，建筑结构一般是由混凝土和砖瓦等结构组成，其整体造价水平不高，且建筑性能也不是很高，甚至还会对施工环境带来较大影响。但钢结构的应用，就能对施工建设过程中的问题进行较好的解决，存在较大的应用空间，需要注意的是，由于钢结构自身具有的负载水平有限，所以施工时会存在较多限制。较多施工企业在钢结构工程中选择焊接方式，是由于焊接技术成本不高，且操作简单，使用材料较常见等，同时，焊接截面具有较高的工作效益。钢结构焊接技术主要分为电阻焊模式及电弧焊模式2种。电弧焊技术主要包含手动电弧模式及气体保护焊模式，相比于电阻焊技术，电弧焊技术被广泛应用于钢结构工程中。同时，电阻焊技术则在薄壁式钢焊接施工中得到了较高的应用。 2现阶段钢结构工程存在的质量问题 由于受到客观建筑施工条件带来的影响，常会出现钢结构工程质量问题，对其产生的影响因素相对来说比较多，因此需要结合问题进行相应的分析。在分析钢结构质量问题的过程中，应该从多个方面进行，由于焊接裂缝的出现会和焊接金属材质存在着比较密切的联系，与此同时还和焊接内部的相关结构以及母材状况等存在一定联系，如果选择的焊接材料出现问题，就会影响建筑工程在日后使用的质量，甚至质量不过关。钢结构工程如果不能科学合理的设计，就会阻碍工程整体质量，如焊接接缝出现进气现象，较多的氢气进入会在一定程度上致使裂缝延迟，再加上钢构件长时间都承载较重的压力，就会致使构件出现弯曲以及变形等现象，不能加强工程实际质量。 3建筑钢结构设计工作的要点 3.1明确具体的钢材等级 在选用材料的工作中，应正确开展屈服与抗拉强度的分析工作，了解伸长率，开展各种弯曲试验活动，调查硫元素与磷元素的含量，确保每项数据都能符合钢材的设计与应用标准。如果操作流程中有焊接环节，那么就要进行含碳量的分析调查，将其控制在规定范围之内。在地震带区域的钢结构方面，不仅要具备以上几点性能，还需确保冲击韧性符合要求，根据具体的抗震设计标准与规范等，明确钢材的物理指标与力学指标，提升整体设计工作水平。 3.2钢结构的抗火设计 钢主要是由非燃烧材料制成，在高温下热膨胀系数会不断增加，因而钢的热导率和电阻比较强，会引发火灾蔓延现象，部分钢在600℃的高温中会失去自身的强度，且在火灾中会很脆弱，在高层建筑中还会引发火灾，不易控制。因此，设计人员应该做好高层建筑耐火钢的设计工作。现阶段，我国高层建筑钢结构耐火设计相对落后，整体抗火设计应在组件级别和建筑防火设计的基础上确定。 3.3注重细部设计 为了进一步确保建筑钢结构设计能够最大程度满足其建设要求，相关工作人员在分析钢结构设计时，需要确保节点设计具有更高的科学性，因此，在进行细节部分设计时，必须对其进行氛围精确的计算，确保其完善。在我国目前开展建筑工程施工过程中，普遍选择使用杆系结构，该结构通常对钢材细部节点和内部结构都具有较为复杂的要求，在不同构件之间所具有的约束作用普遍较小，相关工作人员可以选择在施工现场直接进行刚才拼装，只有确保在建筑工程中进行钢结构设计时，严谨考虑细节部分并对其进行科学设计，才能进一步确保钢结构具有更高的稳定性，安和安全性，对其应用价值进行更高程度的保障。 3.4做好构件以及节点设计 为保证钢结构的设计效益得到提升，必须要对其软件界面的开展做出相应的优化，缩短钢结构的应用成本。对于一些复杂的钢结构而言，设计人员需要检测好每一个构件界面，特别是在节点模块的设计工作，这也是钢结构设计中的重点。在此过程中，需要做好等强设计以及实际受力情况的分析，设计时也包括了焊接及梁柱体等。在节点设计的同时，需要做好相处焊接施工的检查，做好螺栓安装工作，保证安装程序顺利的进行。 3.5钢结构设计的技术标准和规范 在钢结构设计过程中，设计人员需要引进先进的技术，加强对技术标准和规范的掌握，深入贯彻并理解这些标准和规范，形成遵循严格标准和规范的习惯，提升钢结构的整体质量。现阶段，在钢结构计算和绘图过程中，设计人员往往会借助电脑进行，不注重自身实践能力的提升。因此，设计人员需要做好钢结构设计中的各项工作，还要重视钢材、连接材料、焊接材料、应用标准等，合理地选择材料，以满足相关规范和质量要求。 结语 综上所述，在建筑钢结构设计工作中应形成与时俱进的观念意识，根据时代发展的特点与需求等，编制完善的设计方案，一旦发现其中有问题，就要按照具体的要求变更与完善设计方案。所在，要因地制宜开展设计工作，合理选择先进的原材料，确保材料的高质量使用，将不同设计方式的优势与作用发挥出来，保证相关设计工作质量与水平，为后续的进展夯实基础。 参考文献 [1]王聪，孙兰香，许颖颖.建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析[J].居舍，2017（36）：78.
钢结构计算书
钢结构 课程设计计算书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 专业：土木工程 班级：土木12-1班 姓名：赵侃 学号：2012102080 指导教师：焦晋峰 太原理工大学现代科技学院 2015年6月
梯形钢屋架计算书 一．设计资料（题号29） （1）某工业厂房（上海市）：梯形钢屋架跨度为21m ，长度90m ，柱距7.5m ，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm 厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm ，内侧基板厚度0.4mm ，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.25 kN/m 2计算），檩条采用冷弯薄壁C 型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为400×400mm 。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.302/m kN 计算。基本雪压取0.22/m kN ，基本风压取0.552/m kN 。 （2）屋架计算跨度： m m m l 7.2015.02210=?-= （3）跨中及端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m 轴线处的端部高度 m h 000.2'0=，屋架中间的高度h=20250m 则屋架在20.7m 处，两端的高度为000.20=h 。 二．结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度90m 、跨度及荷载情况，设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，
对建筑钢结构设计及安装的探讨
对建筑钢结构设计及安装的探讨 摘要：由于钢结构具有施工工期短、结构自重小、构件可循环利用等优点，近年来钢结构在我国的不同建筑功能、不同建筑高度以及不同地震烈度和场地类型的建筑中均获得了快速的发展。本文对建筑钢结构的设计和安装进行了浅要的探究和讨论。 关键词: 钢结构；设计；安装 一、引言 由于钢筋混凝土结构自重大，并且柱子所占的建筑面积比率较大；而同时，随着高强度钢材的横空出世已经钢结构理论研究的不断完善，钢结构已经越来越广泛地应用到了建筑结构当中。由于钢结构的构件可以进行工厂化批量生产，并且施工简单快捷，有利于缩短施工工期；同时钢结构在自重方面与钢筋混凝土结构相比，可以减轻建筑结构自重的30%；另外钢结构体系时一种环保型的绿色建筑体系，因为钢材具有极高的循环利用价值，而且不需要进行制模施工。综合上述特点，近年来钢结构在我国的不同建筑功能、不同建筑高度以及不同地震烈度和场地类型的建筑中均获得了快速的发展。 二、建筑钢结构的设计 1、钢结构的构件设计 建筑钢结构的设计首先是构件材料的选择，通常选用的是Q235或者Q345为钢构件材料，并且主结构一般选用单一的钢种以便于整个工程的管理，另外从经济方面来考虑，适当地选择不同强度的钢材作为组合截面也是很有效的。一般而言，当考虑强度来起控制作用时，应选择Q345钢；而考虑稳定来起控制作用时，则选择Q235钢。在钢构件的设计中，应注意采用弹塑性的方法来进行截面的验算，这和结构的内力计算中的弹性方法并不相同。 2、钢结构的节点设计 钢结构连接节点的设计是其设计中的一项重要内容，在钢结构的分析之前，就要对节点的形式进行充分的思考，以避免最终设计出的节点和结构的分析模型中采用的形式不一致的现象。根据节点传力特性的不同，共分为刚接、半刚接和铰接，通常选用刚接或者铰接。当节点采用焊接时，应对于节点焊缝的尺寸和形式进行符合规范要求的设计，其焊条的选用应当和被连接的材料性质相适应，具
门式钢架结构的稳定性设计研究
门式钢架结构的稳定性设计研究 摘要：在钢架结构中，门式钢架结构具有强度高、重量轻、韧性强、可塑造等特点，可以有效利用有限的空间，在工程建设中广范应用，并逐渐代替以混凝土为主的排架结构。本文将在对门式钢架结构稳定性基本表现阐述的基础上，对其稳定性的设计展开深入探讨。 关键词：门式钢架；结构稳定；设计 1 门式钢架结构稳定性的基本表现 门式钢架结构由柱网、檩条、拉条、撑杆、斜梁、山墙骨架等构成。由于具有明显的稳定性，因此被广泛应用于厂房、超市、库房等的仓储式建筑当中。其稳定性的基本表现如下：相比于外形类似的排架，门式钢架的横梁和立柱是刚性整体连接在一起的，可以承受垂直分布荷载作用下所传递的弯矩，有利于控制横梁跨中的弯矩峰值，而排架横梁和立柱的连接方式是铰接，在均匀分布荷载的作用之下，其跨中弯矩的峰值要大于门式钢架。因此，在钢结构稳定性方面，门式钢架结构的优势更加明显。譬如无铰门式钢架的柱脚和基础固定连接，结构的内力分布较为均匀，只要地基条件符合要求，柱脚产生的轴向压力或者水平剪力等，就能够一起作用在基础之上。因此结构刚度比较大，能够满足良好地基条件下的钢结构稳定性需求。再如两铰门式钢架，其柱脚和基础的连接方式是铰接，无论是竖向荷载作用，还是水平荷载作用，其弯矩受荷能力都远远大于无铰门式钢架。最大的优点是钢架的铰接柱基都不用承受弯矩作用，基础的转角基本对其结构内力不会产生影响。由此可见，门式钢架结构具有明显的稳定性特征，但如何发挥这种结构的稳定性，需要从设计的角度对其构件进行逐个分析。 2 门式钢架结构稳定性的设计研究 门式钢架结构稳定性的设计内容，包括主体钢架结构、支撑结构、屋顶墙体的檩条、拉条、撑杆等的稳定性设计。具体内容如下： 2.1 承重结构稳定性设计 门式钢架结构的承重结构稳定性，与钢架的间距、跨度以及屋面的荷载等因素相关。结构柱距的变化，钢架的用钢量也会随着变化。譬如前者增大以后，后者就会逐渐下降，这说明门式钢架结构的承重稳定性设计，必须设计优化好最佳的柱距。门式钢架的承重结构组成部分是钢架和基础，在连接钢架、墙梁、压型钢板之后与支撑共同完成钢架结构体系的受力。在设计时需根据建筑物的侧向位移和变形限值要求，用门式钢架结构代替传统的排架结构，减少钢架承重结构的用钢量，这样就能够制定出较为合理的承重结构方案。 2.2 支撑结构稳定性设计
钢结构课设计算书完整版.
课程设计任务书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 适用专业：土木工程2010级 指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰 太原理工大学建筑与土木工程学院 2013年12月
一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料 某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑积灰荷载。 注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑： 0.30kN/m2（6.0m） 0.40kN/m2（7.5m） 三、设计内容及要求 要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。 1. 设计内容 （1）进行屋盖结构布置并选取计算简图； （2）屋架内力计算及内力组合； （3）屋架杆件设计； （4）屋架节点设计； （5）屋架施工图。 2. 设计要求 （1）整理设计计算书一份 ○1设计条件 ○2结构布置 ○3计算简图 ○4荷载选取 ○5内力计算 ○6内力组合 ○7构件设计 ○8节点设计 ○9挠度验算 （2）绘制施工图 ○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图； ○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。
表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料 （1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社 （2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社 （3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012 （4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社 （5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院 （6）钢结构设计规范，GB 50017-2003 （7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社
浅谈建筑工程钢结构设计稳定性原则和设计要点
浅谈建筑工程钢结构设计稳定性原则和设计要点 摘要：新时代，我国工业迅猛发展，需要越来越多的厂房，给建筑行业带来了 挑战。钢结构受到当代人们的广泛认可，被应用于各种类型的建筑物建设过程中，相比于传统砖石、砼结构，其具有力学、材料等应用优势。通过分析钢结构应用 情况可知，在建筑工程中钢结构设计稳定性十分重要。 关键词：建筑工程；钢结构；设计；光明文化艺术中心项目 引言 建筑工程钢结构设计关乎到建筑物稳定性，对建筑质量具有较高影响，因此，研究稳定性设计原则与要点具有现实意义。通过规范、科学的稳定性设计能够充 分发挥钢结构作用，增强建筑工程安全性、稳固性，保障人们的生命财产安全。 1.钢结构设计稳定性概述 建筑工程钢结构具有多样性特点，其稳定性主要体现在钢结构设计环节，即 钢结构承载力设计部分，开展该部分设计工作时需要重点分析钢结构稳定性。钢 结构在应用过程中容易出现结构变形，导致未承载部分荷载，进而引发稳定性问题。钢结构设计要求多种结构吻合，若局部出现设计瑕疵会影响其他部分。另外，钢结构由众多构件组成，因此其若出现整体失稳情况，会影响其他构件。 2.钢结构设计稳定性原则 2.1结构稳定设计原则 钢结构较为特殊，其设计工艺相对复杂，在开展设计工作时需要依托于信息 技术检测质量，只有在确保质量达标的情况下才能够将设计图纸运用于建筑工程 实际施工中。实施检测工作时需要将钢结构水平承载、抗震系数以及结构阻尼比 等作为参数，设计师在设计环节需要结合施工现场自然环境，确定其水平荷载系数，进而保证水平层面稳固。钢结构整体稳固十分重要，保证整体稳固是设计重点，不管应用何种设计技术，必须将稳定性置于首位。钢结构构件对其稳定性有 重要影响，容易埋下安全隐患，严重的甚至可能引发安全事故。基于此，设计师 必须树立安全意识，应用科学、规范、合理的方法进行设计，以形成更多优质产品。 2.2剪力调整设计原则 目前，建筑工程形态愈加复杂，不对称设计广泛存在于建筑施工中，其逐渐 形成了一种建筑潮流，因此，斜柱使用频率越来越高，斜柱相较于垂直构件其具 有一定的倾斜角度，想要保证建筑物稳定就必须设计一定的剪力。设计师在设计 钢结构具体内容时，通常会为了简便，将垂直构件表述为柱子，将斜柱表述为斜杆，这种设计方式虽然不会影响建筑物实际稳定性，但若调整剪力容易受到干扰。于斜柱来讲，它具有水平受力的功能，但是垂直向也需要荷载，若设计师忽略了 垂直向的荷载，则会造成剪力误差，进而影响建筑工程钢结构稳定性。基于此， 设计师在实际设计环节，结合建筑工程实际状态，若需要进行剪力设计，必须坚 持剪力调整设计原则，针对具体施工状态灵活调整剪力，进而保障钢结构稳定性。 2.3强柱弱梁设计原则 若钢结构设计具有实效性，质量较高，则若水平承载过大或者需要强力荷载，塑性铰会出现在梁上，但若其设计质量较低，其会出现在柱子上。基于强柱弱梁 设计原则能够增强钢结构抗压能力，以提高强力下的钢结构荷载能力，使其能够
门式刚架计算书
门式刚架计算书 项目编号: No.1项目名称: XXX项目 计算人: XXX设计师专业负责人: XXX总工 校核人: XXX设计师日期: 2017-12-08
目录 一. 设计依据................................................................................................................................................................................ 二. 计算软件信息........................................................................................................................................................................ 三. 结构计算简图........................................................................................................................................................................ 四. 结构计算信息........................................................................................................................................................................ 五. 结构基本信息........................................................................................................................................................................ 六. 荷载与效应组合.................................................................................................................................................................... 1. 各工况荷载表.................................................................................................................................................................. 2. 荷载效应组合表.............................................................................................................................................................. 七. 地震计算信息........................................................................................................................................................................ 1. 左地震.............................................................................................................................................................................. 2. 右地震.............................................................................................................................................................................. 八. 内力计算结果........................................................................................................................................................................ 1. 单工况内力...................................................................................................................................................................... 九. 节点位移................................................................................................................................................................................ 十. 构件设计结果........................................................................................................................................................................十一. 荷载与计算结果简图........................................................................................................................................................ 1. 结构简图.......................................................................................................................................................................... 2. 荷载简图.......................................................................................................................................................................... 3. 应力比图.......................................................................................................................................................................... 4. 内力图.............................................................................................................................................................................. 5. 位移图..............................................................................................................................................................................
建筑工程中钢结构稳定设计的重要性
建筑工程中钢结构稳定设计的重要性 建筑工程中钢结构稳定设计的重要性 摘要：下文主要依据笔者从事设计工作的多年工作实践经验，针对钢结构设计中容易出现的稳定的问题进行了阐述，仅供同行参考。 关键词：概念；设计原则； 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 改革开放以来，我国的现代城市化建设在快速的发展，钢结构设计在城市建设中也越来越重要。现如今，钢结构中的失稳事故大都是由于对结构及构件的稳定性能出现问题造成的，稳定性是钢结构计算中的一个重要环节。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对结构稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。本文针对这些问题提出了在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。 1 钢结构稳定设计的基本概念 1.1 钢结构的强度与稳定 强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。 稳定问题则与强度问题不同，它主要是指外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。 1.2 钢结构的失稳 1.2.1 受弯构件中梁在最大刚度平面内受弯的梁远在钢材到达屈服强度前就可能因出现水平位移而扭曲破坏，梁的这种破坏被称之
为整体失稳。 1.2.2 受弯构件中组合梁大多是选用高而薄的腹板来增大截面 的惯性矩与底抗矩，同时也多选用宽而薄的翼缘来提高梁的稳定性，如钢板过薄，梁腹板的高厚比或是翼缘的宽厚比大到一定的程度时，腹板或受压翼缘在没有达到强度限值就发生波浪形的屈曲，使梁失去了局部稳定。它是使钢结构早期破坏的因素。 1.2.3 受力构件中，截面塑性发展到一定程度构件突然而被压坏，压弯构件失去稳定。而压弯构件的计算则要同时考虑平面内的稳定性与平面外的稳定性。结构失稳的问题十分重要，设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。 2 钢结构设计的原则 为更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定出了以下原则。 2.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求,结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。 2.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。 2.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。结构计算和构造设计相符合，要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面
钢结构课程设计(门式钢架)
门式钢架设计 一、设计资料 某厂房为单跨双坡门式刚架,跨度24m,长度90m,柱距67.5m,檐高8m,屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱,柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条与墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢,间距为1.5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。基本风压 20.55/O W KN m ,基本雪压 20.2/KN m ,地面粗糙度B 类。 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m,跨度24m,柱距67.5m,共有1613榀刚架,由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。 厂房长度>60m,因此在厂房第一开间与中部设置屋盖横向水平支撑;并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条与撑杆,檩条间距为1、5m;同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑,由于柱高＞柱距,因此柱间支撑用分层布置,布置图详见施工图。 刚架平面布置见图 1,刚架形式及几何尺寸见图 2。 图1 刚架平面布置图
图2 刚架形式及几何尺寸 三、荷载的计算 (一)计算模型的选取 取一榀刚架进行分析,柱脚采用刚接,刚架梁与柱采用等截面设计。厂房檐高8m;屋面坡度为1:10。 (二)荷载取值计算 长度(m) 柱距(m) 跨度(m) 檐高(m) 恒载(kN/m2) 活载(kN/m2) 基本风压(kN/m2) 90 7、5 30 8 0、3 0、5 0、55 90 7、5 24 8 0、3 0、5 0、55 1.屋盖永久荷载标准值 屋面板 20.30/KN m 刚架斜梁自重(先估算自重) 20.15/KN m 合计 0、45 2/KN m 2.屋面可变荷载标准值 屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0、50 2/KN m 。 雪荷载:0、22/KN m 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0、50 2/KN m ,不考虑积灰荷载。
浅谈钢结构在某高层建筑结构设计中的实际应用
浅谈钢结构在某高层建筑结构设计中的实际应用 摘要：在高层建筑结构设计中，钢结构设计是一项复杂且艰巨的工作，科学、合理应用钢结构，可优化和完善高层建筑结构，提高建筑的整体质量。本文结合高层建筑的实际情况，对钢结构在高层建筑结构设计中的应用进行分析与探讨，以推动城市高层建筑的发展。 关键词：高层建筑；结构设计；钢结构；应用 随着社会经济的迅速发展，高层建筑日益驱多，其在城市发展过程中发挥着重要的作用，是城市发展的缩影。由于高层建筑自重大，结构构件的截面尺寸也相应较大，在高层建筑结构设计中，钢结构的应用越来越广泛。钢结构设计是高层建筑整体结构设计中不可忽视的重要环节，关系到高层建筑整体的施工质量，因此需给予高度重视。本文着重阐述某高层建筑结构设计中钢结构的应用情况。 1 工程概况及结构选型 某高层建筑工程共43层，其中地上40层，地下3层，总建筑面积13万m2，建筑物总高度167m。抗震设防烈度为6度。 高层建筑钢结构的类型，按材料区分有全钢结构、钢-混凝土组合结构和钢-混凝土混合结构3种类型，根据工程条件和特点，结合建筑使用功能、荷载情况、材料供应等因素，本工程采用了钢-混凝土组合结构，其结构型式如下：地下3层至地上3层均采用框架-筒体结构，第4层为梁式转换层，层高3.5m，梁截面尺寸最大为1200mm×3500mm，板厚190mm，5层以上采用剪力墙-核芯筒结构。基础方案为预应力管桩，采用型钢混凝土柱，±0.000楼面采用钢筋混凝土楼板及型钢混凝土梁。 2 钢结构的设计 根据结构受力情况，型钢混凝土梁柱中的型钢均采用Q345B级钢材。高强度螺栓采用10.9级扭剪型高强螺栓，表面喷砂处理，摩擦面抗滑移动系数取0.45。 采用实腹式┼字形为型钢混凝土柱中型钢的截面形式，型钢混凝土柱中的型钢含钢率控制在5%左右，而型钢混凝土梁中的型钢则采用H型钢，采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列程序中多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE进行整体计算，并根据计算结果合理调整梁柱截面钢筋及钢骨大小。本工程若采用钢筋混凝土柱，则底层柱的截面需要1600mm×1600mm，而采用钢骨混凝土柱，底层柱的截面仅需要1100mm×1100mm。 钢板的厚度均不小于6mm，一般为翼缘厚度≥20mm，腹板厚度≥16mm；由于在轧制过程中，较厚的钢板存在各向异性，常在焊缝附近形成约束，焊接时易引致层状撕裂，很难保证焊接质量，因此当钢板厚度大于36mm时，必须按《厚
推荐结构专业经典书籍
第一部分结构概念 （1）《高层建筑结构设计》清华大学三巨头编著 （2）《现代高层建筑结构设计》赵西安编著 （3）《实用高层建筑结构设计》（第二版）傅学怡 本书共830页，内容十分丰富。如果你是一个高层结构设计新手，建议可以研读本书第1章至第9章；如果你是一个高层结构设计老手，可以研读本书第10章、14章至第22章，定会有很多收获。 （4）《建筑结构设计实用指南》张元坤李盛勇著如果你是一个刚刚走上结构设计岗位的年轻工程师，如果你的脑子里面只有大学学的一根梁、一根柱、一块板，而缺乏一个对结构的整体概念和认识，那么本书一定帮助解答心中的那些困惑。 这本书就是从未正式出版的一本结构秘笈，仅在国内少数几家大型甲级设计院内传阅的一本内部资料。它就是由原广东省建筑设计院的两位资深老总张元坤和李盛勇汇集几十年的工程设计经验而成，容柏生院士亲自撰写前言，傅学怡前辈作序的《建筑结构设计实用指南》。傅总在序中这样评价这本书：《建筑结构设计实用指南》一书，系著者大量建筑结构设计成功实践经验的总结和升华。它思路清晰、内容广泛、经验实在、图文并茂，对结构工程师如何“多快好省”地从事好建筑结构设计工作具有十分重要的实用参考价值。（5）《高层建筑结构概念设计》郁彦著 本书是郁总几十年工程设计经验和研究的总结，其中很多见解是崭新的、开拓性的、独创性的。本书1999年由中国铁道出版社出版，由于该书小而薄，所以一直很少有人研读此书，但它确实是一本秘籍，十分值得有一定结构设计经验的工程师研读。本书由中国建筑科学研究院徐培福院长亲自作序，这足以说明此书的份量。
第二部分 PKPM参考书 前言：在开始这篇文章之前，先说明：鄙人只是一个菜鸟，所以以下所叙述的观点，很可能只是有待商榷甚至可能错误的。加上以下我所推荐的书，我阅读的深度各有不同（由于个人的实践经验及客观情况，有些书我是反复看过两三次的，也有的书是略读或是挑读的，故而如果我的评价失真，请仔细甄别）。 去年6月份，我离开大学校园走上工作岗位。作为一个没有师父带的新人，这半年多来，陪伴我职业生涯的，除了电脑上存着的，已被我听过N遍的老庄免费讲座外，也就是床头那堆累计高度足以超过我的身高的专业书籍了。每个月我那点微薄的工资，除了租房吃饭等日常开销外，基本都拿去买书了。生活原本是平淡乏味的，也许只是因为对渺不可及的未来的期盼，才给予我们能够忍受在人生道路上艰难跋涉的借口。最近半年的生活，我每天上午六点起床，赶第一趟公交车到单位所在地，在附近的麦当劳里点一个早餐，随便在那里看一会儿书（7点到9点）。白天在单位，有活干活，没活就看书或学习实际操作，晚上6点下班回家后还能在附近一个学校看3-4个小时的书。当然，有时候晚上会加班，就没有这么充足的学习时间了。独在异乡，举目无亲，每当午夜梦醒，望向窗外，荒街悲凉。栖身于这座水泥森林，其中的孤独、迷茫与无助，也只能用一句“如人饮水，冷暖自知”来形容了。 之所以萌生写一些东西的念头，是因为最近在论坛和专业群里看到了一些今年6月份将要从大学毕业的朋友的疑惑，感同身受。回想起自己去年那段艰辛的日子，依然历历在目，记忆犹新。也许，我算是相对早一些踏上了你们将要踏上的路，因此也相对早一些地疑惑了你们的疑惑，迷茫了你们的迷茫。虽然我至今依然没有从这些迷茫与疑惑中走出来，但我愿意在这里分享我的一点经历与感想。 以下内容仅针对没有做过设计的新人，如果有高人前辈无意看到，在这里套用如梦前辈的一句话，也就乐呵乐呵吧！当然，如果您愿意对我一些认识上的错误和学习方法给予指正，我表示万分感激。以下的叙述并推荐一些我读过的书，分为三个部分：1、PKPM结构软件系列；2、实用结构设计系列；3、结构概念与原理系列；4、一些读书方法。其中兼论一些我对结构设计的看法。（注：该文暂时只写了第一部分，如果有新人读后能有哪怕一点启发，不妨回帖给予我鼓励，我会陆续传上第二至四部分） 一、 PKPM结构软件系列
西宁轻型钢结构门式刚架厂房毕业设计计算书
西宁轻型钢结构门式刚架 厂房毕业设计计算书Newly compiled on November 23, 2020
西宁某轻型钢结构门式刚架厂房毕业设计 专业：土木工程 姓名：白庆增 指导教师：吴姗姗，查支详 前言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为《宁波市某厂房设计》。在毕业设计设前期，我温习了《房屋建筑学》、《结构力学》、《钢结构设计》等知识，并借阅了《钢结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑地基基础设计规范》、《轻型钢结构设计手册》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计，本组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。 毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Word,Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，天正，PKPM，STS，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 轻型门式刚架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。
二零零六年六月十五日 内容摘要 本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。是找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。 关键词：框架结构设计抗震设计 毕业设计进度计划安排: 第三周组成设计组，查阅资料，搜集规范。 第四周熟悉AutoCAD,天正软件。 第五周绘制建筑平、立、剖面及建筑详图。 第六周确定建筑方案，构思结构布置。 到七周结构方案布置，熟悉结构分析计算软件PKPM。 第八周选择梁柱截面，荷载分析和组合。 第九周内力和变形计算。 第十周构件设计，构件验算，基础设计。 第十一周中期报告与检查。 第十二周熟悉有限元软件ANSYS（选做）
关于底框架上门式刚架结构的设计分析
关于底框架上门式刚架结构的设计分析 摘要:根据底框架上门式刚架的结构特点，介绍了在实际工程中如何利用PKPM软件对该结构进行设计的过程，并提出该结构的整体设计方法。 关键词: 框架，门式刚架，整体设计，PKPM Abstract: according to the bottom frame the door frame structure characteristics, this paper introduces how to use in a practical project of the structure of software PKPM design process, and puts forward the structure of the whole design method. Keywords: framework, door frame, overall design, PKPM 1工程概况 随着工业经济的快速发展，越来越多的建筑采用下部为框架结构，而顶层为门式刚架轻的结构类型。本工程实例为天津同安实业1#标准厂房，三层结构，下部为两层钢筋混凝土框架结构，柱距6m；顶层为轻型门式刚架结构，钢架跨度24m，焊接工字型钢柱、钢梁，以及压型钢板轻型屋面。 2结构特点及设计计算 该工程结构特点是框架结构和门式刚架结构的结合，下部结构由于功能需要，按钢筋混凝土框架结构进行设计，楼盖的刚度较大，上部结构只承担屋面的荷载，跨度大，荷载轻，为节省材料，按门式刚架的要求进行布置，采用支撑系统来满足结构的整体刚度，并采用压型钢板、檩条等作为屋面系统，屋盖的刚度相对较小。 对于这种结构，既要对下部框架与上部门式刚架的设计区别对待，又要考虑它们之间的相互作用，相互影响，需作为一个整体来分析计算。 2.1三维模型输入 按实际模型，真实地输入设计结构的梁、柱、支撑构件等所有受力构件，建立下部框架以及上部门式刚架的整体模型。除了梁、柱外，支撑构件(柱间支撑、屋面支撑)也需要准确输入，这样整体分析时才能够准确计算结构的刚度，支撑可按照单拉杆件设计，对结构楼面布置信息，下部框架的楼板输入，按框架方式输入，顶层轻型门式刚架屋面，其刚度有刚架梁、屋面支撑系统、檩条、屋面板等共同组成，其平面内的刚度很难准确考虑，可以偏安全地忽略屋面板的刚度，把楼板厚度取为0，不考虑楼板的作用，将节点视为弹性节点，仅考虑刚架梁、屋面支撑系统的作用。 2.2结构设计依据的规范和规程