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鋼結構設計范文第1篇

[關鍵詞]鋼結構 鋼材 普通碳素鋼 結構鋼

提起鋼結構用鋼大家并不陌生,像Q235和Q345這樣的鋼材是最常用的,也是生活中接觸最多的。的確,從材性、材質方面看,現在市場充分供應的Q235及Q345號鋼的各類鋼材,可以保證建筑鋼結構的基本需求。鋼結構是以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。它的基本特點是強度高、自重輕、剛度大、材料勻質性和各向同性好。

因此,用什么類型的鋼材對鋼結構的影響很大。下面就從鋼結構用鋼的鋼種鋼號及版帶鋼中的鋼結構用鋼這兩方面對鋼結構的選用做一介紹。

一、鋼結構用鋼的鋼種鋼號

1.普通碳素結構鋼

普通碳素結構鋼,按用途可以分為:一般用途普通的普通碳素和專用普通碳素鋼。

按含碳量及屈服強度高低分為5種牌號:Q195,Q215,Q235,Q255,Q275.QISH其中鋼結構主要用Q235號鋼。Q215和Q255也可作結構用,但是產量和用量相對較少。

使用該標準鋼號要注意一下幾點:

(1)該標準鋼號主要用作工程用和一般結構用鋼。

(2)該標準鋼在在使用品種方面主要有鋼板,鋼帶和型鋼。

(3)該標準鋼號可用作焊接和栓接結構用鋼。但焊接結構不宜選用A級鋼,除非有含碳量

(4)該標準鋼號一般在熱軋狀態下交貨和使用。

2.焊接結構耐候鋼

在鋼中加入少量合金元素,其耐候性較焊接結構耐候鋼更好。其牌號為Q295GNH,Q295NHL,Q345GNHL。

3.低合金鋼

低合金鋼,按用途可以分為:低合金結構鋼:耐腐蝕用鋼:低溫鋼:鋼筋鋼:耐磨鋼:特殊用途的專用鋼。按屈服強度高低分為5種牌號,每牌號鋼中分別包含了若干鋼種,其中鋼結構用為Q345, Q390, Q420三個牌號。

二、板帶鋼中的鋼結構用鋼

結構用的板帶鋼主要有:熱軋鋼板和鋼帶,冷軋鋼板和鋼帶,花紋鋼板以及高層建筑結構用鋼板。

三、鋼材選用的標準

1.用于承重的冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼和鋼板,應采用先行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700規定的Q235鋼和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591規定的Q345鋼。

2.門式剛架、吊車梁、和焊接的檁條、墻梁等構件宜采用Q235B或Q345A及以上等級的鋼。非焊接的檁條和墻梁等構件可采用Q235A鋼。當有根據時,門式剛架、檁條和墻梁可采用其他牌號的鋼制作。

《鋼結構設計規范》GB 50017-2003中3.3.1規定,承重結構的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼,其質量應分別符合現行國家標準碳素結構鋼》GB/T700和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591的規定。當采用其他牌號的鋼材時,尚應符合相應有關標準的規定和要求。

這些都是鋼結構的一些用鋼,當然還有其他的。以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業化程度高,可進行機械化程度高的專業化生產;加工精度高、效率高、密閉性好,故可用于建造氣罐、油罐和變壓器等。其缺點是耐火性和耐腐性較差。主要用于重型車間的承重骨架、受動力荷載作用的廠房結構、板殼結構、高聳電視塔和桅桿結構、橋梁和庫等大跨結構、高層和超高層建筑等。鋼結構今后應研究高強度鋼材,大大提高其屈服點強度;此外要軋制新品種的型鋼,例如H型鋼(又稱寬翼緣型鋼)和T形鋼以及壓型鋼板等以適應大跨度結構和超高層建筑的需要。由于鋼結構的這些特點,它將會在建筑方面占有很重要的地位。

參考文獻:

[1]中華人民共和國建設部和中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.鋼結構設計規范.

[2]低合金高強度結構鋼―GB1597-94.

鋼結構設計范文第2篇

關鍵詞： 設計 特點 技術 鋼結構

伴隨著科學技術尤其是冶金技術的進步，更多的新型建筑材料和高強耐候建筑用鋼材品種的出現， 規格化、 工廠化的制作使鋼結構在建筑結構中越來越被廣泛利用，如新建的大部分廠房均采用門式剛架或普鋼排架，大量的商場、 超市采用鋼框型結構，大跨度、大空間建筑更是絕大多數采用鋼結構網架或空間桁型，而鋼混結構更多的

應用在高層及超高層建筑當中。鋼結構無可置疑地成為了二十一世紀建筑結構的總體趨勢。同時， 鋼結構基礎理論研究和鋼結構工程設計得到快速發展。 許多國家相關鋼結構方面的規范、 規程的制定和完善都是根據鋼結構在建筑結構中的實際應用。國家先后頒布了鋼結構 設 計 規 范 （GB50017-2003） 、 冷 彎 薄 壁 型 鋼 結 構 技術 規 范(GB50018-2002） 。高層民用建筑鋼結構技術規程 （JGJ99-98） 等一批指導鋼結構設計的規程規范對我國鋼結構事業的健康快速發展起到

了發揮了巨大的作用。

二、 鋼結構設計中的規定

1 、鋼結構設計制圖的一般規定

鋼結構設計制圖分為鋼結構設計圖和鋼結構施工詳圖兩個階段。 鋼結構設計圖由具有設計資質的設計單位完成， 設計圖的內容和深度應滿足編制鋼結構施工圖的要求： 鋼結構施工詳圖 （即鋼結構加工制作圖） 一般由具有鋼結構專項設計資質的加工制作單位完成， 也可由具有該資質的其他單位完成。若設計合同未指明要求設計鋼結

構施工詳圖， 則鋼結構設計內容僅為鋼結構設計圖。

1.1 鋼結構設計圖

（1）設計說明的內容： 設計依據、 荷載資料、 資料項目類別、 工程概況、 所用鋼材牌號和質量等級 （必要時提出物理、 力學性能和化學成分要求） 及連接件 （含焊接材料） 的型號、 規格、 焊縫質量等級、 端面刨平頂緊部位、 除銹等級、 防腐及防火措施、施工中應遵循的施工規范和注意事項。必要時設計說明還應包括： 設計 0.000 標高所對應的絕對標高值、 圖紙中標高及尺寸的單位、 結構的安全等級和設計使用年限、 抗震設防類別、 抗震設防烈度 （設計基本地震加速度及設計地震分組） 。

（2）鋼柱腳平面布置圖及詳圖應表達鋼柱腳與下部混凝土構件（或其它結構構件） 的連接構造詳圖。必要時應繪制鋼柱腳錨栓平面布置圖或鋼柱腳基礎平面布置圖。

（3） 結構平面 （包含各層樓面、 屋面） 布置圖應注明定位關系、 標高、 構件 （可用單線條繪制） 的位置及編號、 節點詳圖索引號等； 必要時應繪制檁條、 墻梁等布置圖和關鍵剖面圖； 空間網架應繪制上、 下弦桿布置圖和關鍵剖面圖。

（4） 構件與節點詳圖簡單的鋼梁、柱可用統一詳圖和列表法表示，注明構件鋼材牌號、 尺寸、 規格、 加勁肋做法， 連接節點詳圖，施工、 安裝要求；格構式梁、 柱、 支撐應繪制平面、 剖面 （必要時加繪立面） 、 定位尺寸、 總尺寸、分尺寸、 注明單個構件型號、 規格， 組裝節點和其他構件連接詳圖。

1.2 鋼結構施工詳圖

根據鋼結構設計圖編制組成結構構件的每個零件的放大圖， 標準細部尺寸、 材質要求、 加工精度、 施工工藝流程要求、 焊接質量等級等， 宜對零件進行編號； 并考慮運輸和安裝能力確定構件的分段和拼裝節點。

1.3 鋼結構計算書 （內部歸檔） 的一般規定（1） 采用手算的結構計算書， 應給出構件平面布置簡圖和計算簡圖；結構計算書內容宜完整、 清楚， 計算步驟要條理分明， 引用數據有可靠依據， 采用計算圖表及不常用的計算公式應注明來源出處， 構件編號、 計算結果應與圖紙一致。

（2） 當采用計算機程序計算時， 應在計算書中注明所采用的計算程序名稱、代號、 版本及編制單位， 計算程序必須經過有效審定（或鑒定） ， 電算結果應經分析認可； 總體輸入信息、 計算模型、 幾何簡圖、 荷

載簡圖和結果輸出應整理成冊。

（3） 采用結構標準圖或重復利用圖時， 宜根據圖集的說明并結合具體工程進行必要的核算工作， 且應作為鋼結構計算書的內容。

（4） 所有計算書應校審， 并由設計、 校對、 審核人在計算書封面上簽字， 作為技術文件歸檔。

1.4 對鋼結構設計制圖的幾點建議

（1） 鋼結構設計制圖的圖面表達，一般分為三個層次：結構平面布置圖、 結構剖面圖、 構件與節點詳圖。結構平面布置圖主要表達鋼結構構件的平面布置，內容包括鋼結構構件的平面定位關系、 鋼結構構件的截面及內力 （構件的內力兼有指導連接設計的功能） 等； 對于較復雜的鋼結構， 結構平面布置圖宜配置構件截面與內力表， 并對構件進行編號， 構件截面及內力等內

容在構件截面與內力表中表達，而結構平面布置圖表達結構構件的平面定位關系、 結構構件的編號等。結構剖面圖主要表達鋼結構構件的截面及內力（或構件編號） 等。構件與節點詳圖主要表達構件間的詳細連接構造。結構平面布置圖、 剖面圖是寫意性的， 以明確地表達出結構構件的布置、 定位關系、 標高等信息為原則；結構構件的定位尺寸應根據構件的主次分層次給出， 對重要設備的定位尺寸宜單獨給出， 構件可以用單線條 （一般是粗線條） 表示。 節點圖是寫實性的，是構件之間連接構造（或鋼結構構件與下部混凝土構件等的連續構造）的詳細表達， 應真實地表現出結構構件連接構造的實際情況， 構件應按比例形象地繪制。對于柱腳形式較多的情況，有必要給出柱腳錨栓平面布置圖或鋼柱腳基礎平面布置圖。

（2）平面布置圖、 剖面圖、 節點圖三個層次的圖面表達的環境 （如定位尺寸關系、 標高等） 應保持一致， 就像從不同的視角和遠近去觀察事務一樣；節點圖應根據平面布置圖、 剖面圖給出定位尺寸關系、標高等， 節點圖本身的其他詳細尺寸應另加輔助尺寸加以表達。

（3） 節點圖的選擇 （或索引） 應具有明確性、代表性和指導性。 鋼結構構件與其它結構 （如下部混凝土構件等） 的連續構造， 應由節點圖明確詳盡地給定； 鋼結構構件之間連接構造的節點圖， 應能代表性地表現出同類連接構造在， 能對鋼結構施工詳圖的編制具有指導作用， 并能確定施工詳圖的細部尺寸。節點圖宜集中給出， 節點應按順序編號。

三、 鋼結構的特點及鋼結構設計應考慮的因素

3.1 鋼結構的特點

（1） 建筑鋼材材質均勻， 是理想的彈塑性材料。鋼結構的實際受力狀態和工程力學計算的結果比較符合，因此鋼結構可以進行可靠地優化設計。

（2） 建筑材質強度高， 鋼結構重量輕。因此鋼結構構件可以在工廠制作， 不受現場條件的制約， 條件具備時可方便地到現場安裝。同時建筑鋼材強度高， 鋼結構重量輕， 使鋼結構的適應性強， 可以建造

高層或大跨度等建筑。

（3） 建筑鋼材塑性和韌性好。因此鋼結構設計應合理地利用鋼材的塑性和韌性， 使鋼結構具有優良的抗震性能和抗疲勞性能。

（4） 鋼結構的耐腐蝕性差。因此鋼結構必須進行防護，一般的防護措施是在鋼結構表面涂刷防腐涂料。在涂刷涂料之前， 鋼結構表面應徹底除銹。 除銹質量的好壞直接影響鋼結構的防腐效果，因此除銹等級的確定要合適。

（5） 鋼結構不耐火。因此受高溫輻射的鋼結構必須進行防護， 采取隔熱措施； 對有防火要求的鋼結構， 應按規定采取防火措施。只有認識和理解鋼結構的特點， 才能在設計中充分發揮其優點，克服其缺點。 單純地認為只要是鋼結構， 就是可靠的、 性能優良的， 這樣的觀點是片面的。

3.2 鋼結構設計注意事項

3.2.1 鋼結構設計應考慮的具體因素

（1） 在保證結構安全可靠的前提下，實行功能兼并， 即一個構件同時承擔多種功能， 考慮結構的空間作用。 例如可由屋面檁條兼屋面支撐的系桿， 利用屋面檁條作為屋架下弦隅撐的支承梁等。

（2） 充分利用鋼材的強度潛力。宜盡量多采用受拉桿件、 少采用受壓桿件的結構， 并盡量減小受壓桿件的計算長度。對輕型結構可考慮采用薄壁桿件結構， 例如天窗架、 輕型屋架可考慮采用薄壁方鋼管結構等。

（3） 避免形成應力集中現象。在低溫條件下工作的結構或直接承受力荷載作用的結構，對應力集中的不利影響十分敏感， 往往是引起脆性破壞的根源。故在設計中應采取相應的措施以減小應力集中現象。如可采用性能優良的鋼材， 避免截面的突然改變 （截面改變處設過渡段或采取加強構造措施， 不能僅由靜力計算決定） ， 避免出現不規則的槽孔、 凹角 （轉角處由圓弧過渡） 等。

（4） 樹立等強設計的概念。 組成結構的各桿件 （或構件） 及其連接的承載能力應與整個結構的承載能力相適應， 避免出現薄弱環節。

（5） 對管開截面應進行封閉， 使其內部避免銹蝕， 并增加其局部剛度。

3.2.2 鋼結構設計應考慮施工的因素

鋼結構設計是一個綜合的過程，而施工是設計產品實現的最終環節， 設計應考慮施工的因素。 特別是要考慮到鋼結構工程的現場安裝工作量在， 現場安裝質量的好壞直接影響設計產品的質量。

（1） 確定結構形式時， 應考慮制造的方便和可能性， 采用便于連接而可靠的結構形式。結構的安裝連接應采用傳力可靠、 制作方便、連接簡單、 易于固定、 便于調整的構造形式。

（2） 盡量減少構件編號和材料規格品種， 便于材料訂貨和組織生產，同時增加材料的利用率。

（3） 在有利于受力的前提下， 連接板的形狀要規格， 便于切割。

（4） 盡量不出現熱加工件。熱加工件費工， 且熱加工使鋼材性能受損、 加工質量較難控制。

（5） 合理地布置焊縫。焊縫的布置盡可能對稱于構件重心， 使其受力合理， 減少焊接變形和焊接應力； 現場焊縫的布置要便于構件安裝、 便于焊縫施焊、 便于質量檢查； 避免焊縫的立體交叉和在一處集中大量焊縫。對于角鋼截面， 角鋼肢尖應采用與其肢背不同的焊腳尺寸。

（6） 要滿足制造操作的極限要求。

（7）安裝連接采用焊接時，應先用安裝螺栓將構件固定而后焊接， 便于安裝、同時有利于夾緊以保證焊接質量。一個節點的安裝螺栓 （孔） 不宜少于兩個 （一個孔用于安裝纖， 一個孔用于安裝螺栓） 。

（8） 在保證連接安全可靠的前提下， 采用較小的焊腳尺寸和較長

的焊縫長度，以減少焊縫的體積量。

（9） 對受力較大的柱， 端部宜采用刨平頂緊的構造，以減少柱腳

焊縫的焊腳尺寸。

（10） 利用支托傳遞反力的構件， 支托板的厚度應留有富裕量，以

防偏離 （構件間可留有空隙） 。

（11） 支撐的布置應能保證安裝時構件之間的穩定性， 否則應在設計文件中規定安裝時設置必要的臨時支撐。

3.2.3 鋼結構設計應考慮鋼結構節點構造設計的因素節點構造設計在鋼結構設計中占有非常重要的地位。有些觀點認為鋼結構設計就是內力計算加節點連接構造， 這說明了節點構造設計的重要性。鋼結構是由成品鋼材 （板材或型材） 制造的，而鋼材本身

的質量是有保證的， 這樣鋼結構的質量很大程度上決定于節點連接的質量。節點連接設計要構造簡單、 受力明確、 傳力可靠、 易于實現。節點構造設計的原則是節點的破壞不應先于構件的破壞。節點破壞的形式有： 連接件 （含連接焊縫、 連接螺栓等） 的破壞、 節點板的破壞 （含強度破壞、 失穩） 等形式。節點的破壞往往是脆斷性的， 這是在設計中應盡力避免的。設計文件中規定“應按構件的內力增加10%進行節點連接設計” 、 “對于內力較小的構件其連接焊縫長度不小于 120mm”等內容都粗略地反映這一設計原則。正確地貫徹這一設計原則的方法是： 根據構件的實際承載能力（而不是根據其計算內力） 來確定其連接設計。

鋼結構設計范文第3篇

關鍵詞：鋼結構 廠房設計 注意問題 保溫 防火

中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號

一、鋼結構的結構設計問題

1、圍護結構中檁條的設計

檁條通常是風荷載工況起控制作用，設計時常忽略驗算風吸力作用下的穩定，導致大風時很容易失穩破壞。為了保證風吸力作用下的整體穩定，通常在檁條之間設置拉條。計算中已考慮拉條的作用而施工圖中忽略了布置拉條或拉條布置不當都將導致檁條失穩破壞。正確的拉條布置位置是根據計算結果在檁條上下翼緣附近，在上下穩定均需要拉條約束時，在實際工程設計中有些設計者對屋面或墻架最上端檁條的側向支撐， 如拉條、斜拉條、撐桿能正確設置， 但對中間墻面或屋面， 如門窗洞口、屋面風機開孔處、屋面天窗(采光窗)等處， 經常只設拉條， 而漏設斜拉條和撐桿等， 根本無法將拉條上的拉力傳至承重結構上。其根本原因是對拉條、斜拉條、撐桿的傳力作用及途徑不清楚， 同時也是對規范條文只知其然， 不知其所以然， 從而給圍護結構的設計帶來安全隱患。

2、鋼結構的穩定設計

穩定性是鋼結構設計中的一個突出問題， 在各種類型的鋼結構設計中， 都會遇到穩定問題。鋼結構中的穩定問題也是鋼結構設計中亟待解決的主要問題，一旦出現鋼結構的失穩事故，不但對經濟造成嚴重的損失，甚至會造成人員的傷亡，這方面的教訓也很多。所以我們在鋼結構設計中，一定要把好這一關。目前，鋼結構中出現的失穩事故大多是由于設計者的經驗不足，對結構及構件的穩定性能不夠清楚，對如何保證結構穩定缺少明確的認識，造成結構設計中出現不應有的薄弱部位。因此，在設計中應該明確鋼結構穩定的一些基本概念， 才能更好地處理鋼結構的穩定問題。

3、柱腳的錨栓設計

規范規定，鋼結構柱腳錨栓按承受拉力計算，水平力由柱腳底板與混凝土的摩擦或設置底板抗剪鍵來承受，錨栓不得承受水平力。目前設計師一般按設計軟件的信息設計抗剪件，基本能保證規范要求，但是對于抗剪件的設計和計算卻缺乏相應的規定。另外，對有些承受拉力柱腳的錨栓設計目前也沒有相應的設計規定。

4、隅撐的設計

設置隅撐是保證梁柱構件整體穩定的主要措施，隅撐間距是梁柱計算時確定的，大小規格也需通過計算確定。若因特殊原因不能設置隅撐， 應采取可靠措施保證梁柱翼緣不會因失穩而屈曲，否則存在安全隱患。所以在輕鋼結構和多高層框架結構的一些關鍵部位均要設計隅撐。

二、鋼結構的建筑設計問題

1、鋼結構建筑的細部設計

鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高，對細部設計的要求也越高。因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其優良的質量。在現代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件，連接金屬桿件的節點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，值得提倡。

2、鋼結構建筑的保溫設計

鋼結構建筑的“熱橋”和“冷橋”問題相對突出，而目前對此解決辦法有兩種較為有效：①研制、優化保溫材料的構造，提高建筑熱環境性能。可運用高效節能玻璃，硅氣凝膠，新型節能墻體材料，達到節能的目的。②防止保溫材料凝結水外保溫和中間保溫作法，可防止保溫材料由于蒸汽的滲透積累而受潮。

3、鋼結構設計的建筑表現

建筑形象的構思是一個概念形象的創作過程，是建筑創作的難點之一，也是建筑設計中備受關注的核心問題之一。其核心是要以精致的節點和精細的加工來體現高超的建筑技藝， 以更高的工藝水平來設計和“制造”建筑。

4、鋼結構建筑的防腐設計

鋼材如果長時間暴露在室外受到風雨等自然力的侵蝕，必然會生銹老化，其自身承載力會下降，建筑的美觀也會受影響。因此防腐問題也是需要解決的常見問題， 目前的做法主要是采用新型防腐和構造材料。但是目前的防腐技術最多能保證20年左右，對于常規設計基準期為5O年的建筑而言，后期第二次防腐處理是相當困難的，尤其是一些前期隱蔽工程。所以鋼結構防腐需要一次徹底的技術革新。

5、鋼結構建筑的隔聲設計

噪聲與建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經成為建筑聲學重要的組成部分。可以在外墻使用隔聲性能較好的材料或結構，如磚、混凝土、紙面石膏板墻等，觀察部分使用隔聲窗，進出部分使用隔聲門或吸聲通道等。

三、鋼材的保溫隔熱與防火措施探討

鋼材具有很高的導熱性能，其導熱系數為50w(m.℃)，當受熱達到100℃以上時，其抗拉強度就會降低，塑性增大；溫度達到250℃時，鋼材抗拉強度會稍提高，但塑性卻降低，出現藍脆現象；溫度達到500℃時，鋼材強度降至很低，會致使鋼結構塌落。所以當鋼結構所處環境溫度達到150℃以上時，就必須做隔熱防火設計。其做法一般為：鋼結構外側包耐火磚、混凝土或硬質防火板材。或者鋼結構刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結構防火涂料技術規程》計算。

有效的防火分區是建筑必須采取的保護措施之一。防火分區可以在廠房內部防止火勢向其他區域蔓延、擴散，有效地控制火災的范圍。不過對于現代鋼結構廠房的大跨度、大空間及其所需要的生產工藝流程來說，防火分區的設置具有一定難度。常用的分區方法有以下幾種：

1、獨立水幕。這是一個較好的分區方法，不存在跨度問題，水幕噴頭防火水幕帶宜采用噴霧型噴頭，也可采用雨淋式水幕噴頭，噴頭的排列不應少于3排，防火水幕帶形成的水幕寬度不宜小于5m，流量21./ (s-m)。但存在維護保養困難的問題，為防止誤操作，應采取人工、自動兩種啟動方式。

2、自動噴水滅火系統。在只需分兩個分區及廠房高度不超過8 m的情況下，可設置自動噴水滅火系統，使所允許的防火分區面積增加一倍，以達到規范要求。

3、防火帶。由于生產工藝流程和生產管理需要而無法設防火墻時，可設防火帶進行防火分區。即在有可燃構件的廠房中劃出一段區域，這個區域內的構件全部采用不燃性材料，并采取措施防止煙火在分區間流竄，也可起到防火分隔的作用。

4、防火墻。在生產工藝流程和生產管理中沒有特殊要求的情況下，采取防火墻是簡單、有效并且.造價低廉的一種方法。

四、鋼結構設計的發展方向

目前，鋼結構廠房的應用越來越多，但是造價仍是發展的制約因素。如何設計出安全、用鋼量少、施工安裝簡便的鋼結構廠房是設計人員的共同目標。在相同條件下，控制用鋼量就可以有效地控制造價。借助計算分析程序，我們可以很好地控制構件的用鋼量。但是節點的用鋼量或節點的造價需要我們仔細比較才能確定。鋼結構設計應考慮當前的國情，大多數施工安裝企業的鋼結構制作安裝化程度不高，構件加工的精度比較低，尚屬于粗放型經營階段。如果全部采用高強螺栓連接目前還是不合適的。首先是成本高，再者施工企業的制作安裝水平跟不上，不僅不能保證質量，還給施工增加了難度。但是，這些企業擁有大量技術熟練的焊接技工，現場焊接的安裝水平很高，有豐富的同類工程施工經驗。因此，在當前采用焊接連接的節點型式仍擁有廣闊的市場。

參考文獻：

[1] 鋼結構設計規范（GB50017-2003）[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 建筑結構荷載規范（GB50009-2001）[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[3] 建筑設備耐震設計/施工指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

鋼結構設計范文第4篇

【關鍵詞】鋼結構，廠房設計，伸縮縫，支撐系統，抗震設計

導言

近年來，隨著我國鋼鐵產量的大幅度增加，用于建筑市場的各種型鋼無論從產量、品種性能上都得到很大的發展，鋼結構廠房因其施工速度快、承載力高、整體剛度和抗震性能好，在工業廠房設計中逐漸代替了笨重的鋼筋混凝土結構而得到了普遍應用，鋼結構廠房可分為重型鋼結構廠房：例如煉鋼車間、軋鋼車間、大型冶煉車間等，這類廠房因其車間內設有大噸位吊車，廠房受較大的動力作用，所以耗鋼量大；另一類廠房為輕型鋼結構廠房：這類廠房多采用門式剛架結構，屋面及墻面多采用壓型鋼板復合板材，由于其自重輕，用鋼量低，施工速度快，在工業及民用建筑中得到了廣泛的應用。盡管鋼結構廠房有很多優點，但作為一種材料，它也有很多缺點，例如防火性能差、易銹蝕等，所以在做鋼結構廠房設計時應根據其特點注意以下幾個方面的問題。

1.溫度伸縮縫

溫度變化將引起鋼結構廠房變形，使結構產生溫度應力，其大小與柱子剛度、吊車軌頂標高和溫差有關。當廠房平面尺度很大時，為避免產生過大的溫度力，應在廠房橫向或縱向設置溫度縫，將平面尺寸很大的廠房分成若干溫度區段。溫度區段的長度可根據鋼結構設計規范執行。溫度伸縮縫一般采用設置雙柱方法處理，也可采用設置單柱方法處理，對縱向溫度伸縮縫可在屋架支座處設置滾動支座，對橫向溫度伸縮可在框架梁與檁條連接處采用橢圓孔滑動方式或槽鋼夾板滑動方式。

2.支撐系統設置

為了保證鋼結構廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產生過大的變形，避免壓桿失穩，以及保證結構的整體穩定性，應根據廠房結構的形式，車間吊車的設置，振動設備以及廠房的跨度、高度，溫度區段的長度等情況布置可靠的支撐系統。鋼結構廠房支撐分柱間支撐和屋蓋支撐。1）柱間支撐。廠房每一溫度區段應設置穩定的柱間支撐系統，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協調。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結構變形方向的重要因素，并影響溫度應力的大小，下柱支撐應盡可能設在溫度區段的中部，使吊車梁等縱向構件能隨著溫度變化比較自由地向區段兩端伸縮。當溫度區段的長度不大時，一般在溫度區段的中部設置一道下段柱支撐，但溫度區段的長度大于150 m時，為了保證廠房的縱向剛度，應在溫度區段內設置兩道下段柱支撐，其位置應盡可能布置在溫度區段中間1/3的范圍內，為了避免過大的溫度應力，兩道支撐的中心距離不宜大于72 m。上段柱支撐除在設有下段柱支撐的柱間布置外，為了滿足結構的安裝要求，提高鋼結構廠房上部縱向剛度，傳遞山墻的風力及縱向地震作用，還應在溫度區段的兩端柱間布置上段柱支撐。

2）屋蓋支撐系統。該系統是由橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐及系桿所組成的。屋蓋支撐的布置應根據廠房跨度、高度、柱網布置、屋蓋結構形式、吊車設置及噸位大小、振動設備情況等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結構均應設置垂直支撐，在無檁體系中，大型屋面板有三點和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件限制和安裝需要，無論有檁或無檁體系屋蓋均應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。對于屋架間距不小于12 m的廠房或廠房內設有特重級橋式吊車或廠房內有較大振動設備均應設置縱向水平支撐。

3 鋼結構廠房的防銹蝕

鋼結構表面未加保護而暴露在大氣中就會銹蝕，當鋼結構廠房空氣中有侵蝕性介質或鋼構件處在潮濕環境中，鋼結構廠房銹蝕就會更加明顯和嚴重。鋼結構的銹蝕不僅使構件截面厚度減薄，而且還會在構件表層產生局部銹坑，當結構構件受力時將引起應力集中現象，使結構過早破壞，因此對鋼結構廠房防銹蝕問題應予以足夠地重視，并應根據廠房侵蝕介質情況和環境條件在總圖布置、車間內部工藝布置結構選型和材料選用等方面采取相應對策和措施，以確保廠房結構安全使用。一般鋼結構的防銹蝕通常采用防銹漆涂刷其表面，涂層的層數和總厚度應根據構件使用環境和涂層性質來決定。一般室內鋼結構在自然大氣介質作用下，要求涂層厚度為100μm左右，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼結構或在工業大氣介質作用下的鋼結構，要求總厚度在150μm～ 200μm或200μm以上。鋼柱柱腳在地面以下部分應采用強度等級不低于C20混凝土包裹，其保護層厚度不應小于50 mm。有侵蝕介質廠房的受力構件，其型鋼厚度不得小于8 mm，受力焊縫厚度不宜小于8 mm。

4 隔熱與防火設計

鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250 ℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現藍脆現象；當溫度超過250℃時鋼材出現徐變現象；當溫度達500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結構塌落。因此，當鋼結構表面溫度處于150 ℃以上時，必須做隔熱及防火設計，做法一般有兩種：1）在鋼構件外包耐火磚，混凝土或硬質防火板材；2）采用厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結構防火涂料應用技術規程》計算。

5 抗震設計

雖然鋼結構具有良好的抗震性能，但是如果設計不合理，當廠房遭受較大地震作用時，也會造成嚴重破壞，所以必須按抗震設計規范規定采用必要抗震構造措施，確保鋼結構廠房在地震發生時安全可靠。在做抗震設計時應注意：1）在總體布置方面要求廠房結構的質量和剛度均勻分布，使廠房受力均勻，變形協調，盡量避免因結構剛度不均勻對抗震造成不利影響；廠房橫向結構宜采用剛架或者使屋架與柱有一定固結的框架，以便充分利用鋼結構的受力性能并減少橫向結構變形。2）鋼結構廠房的破壞一般情況不是由于桿件強度不足而常常因為桿件失穩而造成，所以合理布置支撐系統，保證廠房結構整體穩定性，對鋼結構廠房尤為重要。3）在地震作用下，存在著低周疲勞作用，設計時應注意其對廠房的影響。對結構連接點的設計，應保證節點的破壞不先于結構構件的全截面屈服，應使結構構件能進入塑性工作，充分吸收地震能量，發揮其抗震能力。4）廠房的圍護墻為7度～ 8度時，宜采用鋼筋混凝土墻板或輕型墻板，如壓型鋼板復合板材、石棉瓦、瓦楞鐵等；與柱子柔性連接的外貼式磚圍護墻仍可采用，而嵌砌于柱間的磚墻不應采用。9度時應采用輕型墻板。總之，在做鋼結構廠房設計時，不能盲目地拿來就做，應根據其優缺點，首先選擇合理的結構形式；其次應根據以上5個方面做出完整的設計，讓設計安全經濟。

參考文獻：

[1]蔡，蔣鳳鳴，董輝. 淺談鋼結構廠房設計[J]. 中國科技信息，2010，19：45.

鋼結構設計范文第5篇

關鍵字：鋼結構廠房框排架；STAWE；結構設計

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

前言

在工業廠房設計過程中，很多情況下因為使用空間和節約材料的要求，廠房要求被設計成下面是框架結構上面是排架結構或者左邊是框架結構右邊是排架結構的框排架結構。這樣的結構在設計過程中，既要滿足框架結構的要求，排架部分同時也要滿足排架結構的要求。

工程實例

2.1工程概況

某工程位于鄭州市二七區，為二層結構，底層層高15米，有15T橋式吊車，位于11米標高處，樓面活荷載5.0KN/M2,二層層高8.1米，距樓面6.0米處設置5T單梁吊車，屋面采用輕鋼屋面。跨度21米，兩跨，開間7米，共17個開間。廠房長X寬為42米X119米。除此之外，屋面從第2個開間至第16個開間還設置天窗架采光。根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2012008版）（項目為2009年設計）鄭州市二七區抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g。房屋抗震設防類別為丙類。根據《抗震規范》第8.1.3條，房屋高度

2.2結構選型

該工程二樓樓面荷載比較大，故采用組合樓板，由此底層采用框架結構，屋面是輕鋼屋面，故二樓無需采用框架結構，采用排架結構即可，所以我們的廠房結構形式采用下部框架上部排架的結構形式。兩個方向的跨度差別較大，所以剛度差別也會比較大，因此框架采用框架-支撐結構。《建筑抗震設計規范》8.1.6條規定抗震等級四級且高度不大于50m的鋼結構宜采用中心支撐，中心支撐框架宜采用交叉支撐，支撐的軸線宜交匯于梁柱構件軸線的交點。房屋總長119米，總長大于60米且小于120米，底層框架設置兩道支撐。支撐均勻布置，布置于第5個開間和第13個開間，采用H型鋼支撐。二層排架結構，根據《抗震規范》第H.2.3條，多層鋼結構廠房的支撐布置應符合，支撐布置在同一柱間上下貫通。所以在二層排架同樣在第5開間和第13開間設置支撐，支撐順著底層布置部位設置。支撐采用L型角鋼。同時由于天窗架的設置，為了傳遞天窗架的荷載在第1開間和第17開間同樣設置屋面水平支撐和豎向支撐。

2.3柱截面選型

結構跨度21米，跨度較大，開間7米，底層層高15米，荷載又比較大，若采用焊接“工”字型鋼，很難滿足長細比要求，現采用焊接“十”字鋼柱。二層層高8.1米，屋面采用輕鋼屋面，荷載比較小，而且受力方面為一個方向，故采用焊接“工”字鋼。

2.4模型計算

框排架結構既要滿足框架結構的計算結果，排架結構部分同時還要滿足排架的計算結果，因此該建筑的結構模型首先在PKPM鋼結構模塊的框架三維模型與荷載輸入中建立整體模型，屋面板按照實際的剛度折減成相應的屋面厚度輸入模型中，然后用結構模塊中的STAWE整體計算。在SATWE前處理的特殊構件補充定義中，設置二層的樓面為彈性膜，這樣的模型設置更接近于事實。參數都定義好后，進行計算，整體結構要滿足《抗震規范》及《鋼結構設計規范》中的多、高層結構設計要求。二層的排架結構既要滿足框架的整移角要求，同時也要滿足排架的長細比，應力比等要求。所以，要另外選取不同的每一品排架用鋼結構模塊中的框排架PK交互輸入與優化計算進行排架計算。在二維排架計算模型中，底層的梁柱采用規范是《鋼結構設計規范》，二層的梁柱采用《門式鋼架設計規范》計算。得出的結果底層的焊接“十”字型鋼柱和焊接“工”字型鋼梁按鋼框架要求，二層的焊接“工”字鋼柱和鋼梁按鋼排架要求。根據《建筑抗震設計規范》第5.5.1多、高層鋼結構彈性層間位移角限制1/250，彈塑性層間位移角限值1/50。該項目用PKPM中的SATWE計算，最大位移角：X方向地震力作用下的樓層最大位移1/404；X雙向地震作用下的樓層最大位移1/403；Y方向地震力作用下的樓層最大位移1/392；Y雙向地震力作用下的樓層最大位移1/392。

彈塑性層間位移角在SATWE中不能直接計算出來，多遇地震影響系數最大值為0.08，罕遇地震影響系數最大值為0.5，即得罕遇地震與多遇地震的影響系數比值為6.25（0.5/0.08），根據上表能簡化得出最大的彈塑性層間位移角：X方向的樓層彈塑性最大位移1/65；Y方向的樓層彈塑性最大位移1/63。

2.5節點設計

框架部分經過STAWE整體計算后，連接STS接口，進行全樓節點連接設計。工字形梁與十字形柱剛接連接采用連接類型為：懸臂梁段與鋼柱剛性連接。梁懸臂段與柱應采用全焊接連接，梁的現場拼接采用翼緣焊接腹板螺栓連接。梁的拼接節點STS節點設計中會考慮設計。為了材料的節約，柱截面相對于跨度較大的框架梁來說，截面翼緣相對取得較薄，使得懸臂梁與鋼柱焊接連接的計算結果通常會不滿足結果。如：按抗震規范8.2.8條進行梁柱連接的極限承載力驗算： Mu=487.664 >1.3Mp=473.311 滿足，加強需要的蓋板厚度Tgb=6，（蓋板厚+梁翼緣厚）>柱翼緣厚！滿足設計要求！

3 結束語

框排架結構是工業廠房建筑中越來越常見的結構形式，無論是框架與排架側向連接組成的側向框排架結構廠房，還是下部為框架上部頂成為排架的豎向框排架結構廠房。框排架結構需要進行整體結構計算。同時排架也需要進行排架結構計算。整體計算框排架的所有構件都要滿足框架結構的抗震要求，側向或者頂層的排架部分要滿足排架結構的抗震要求。

參考文獻：

[1] 陳驥.鋼結構穩定理論與設計(第5版).科學出版社;第5版，2011-4