引論：我們?yōu)槟砹?3篇剛架結構設計論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接H形鋼（等截面或變截面）、熱軋H形鋼（等截面）或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹式門式剛架或格構式門式剛架作為主要承重骨架，用冷彎薄壁型鋼（槽形、Z形等）做檁條、墻梁；以壓型金屬板（壓型鋼板、壓型鋁板）做屋面、墻面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并適當設置支撐的一種輕型房屋結構體系。

在目前的工程實踐中，門式剛架的梁、柱多采用焊接H形變截面構件，單跨剛架的梁柱節(jié)點采用剛接，多跨者大多剛接和鉸接并用；柱腳可與基礎剛接或鉸接；圍護結構多采用壓型鋼板；保溫隔熱材料多采用玻璃棉。

1單層輕型門式剛架結構的特點和設計中的注意事項

1.1單層輕型門式剛架結構相對于鋼筋混凝土結構具有以下特點：

(1)質量輕

圍護結構采用壓型金屬板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等材料組成，屋面、墻面的質量都很輕。根據國內工程實例統計，單層輕型門式剛架房屋承重結構的用鋼量一般為10~30kg/m2，在相同跨度和荷載情況下自重僅約為鋼筋混凝土結構的1/20~1/30。由于結構質量輕，相應地基礎可以做得較小，地基處理費用也較低。同時在相同地震烈度下結構的地震反應小。但當風荷載較大或房屋較高時，風荷載可能成為單層輕型門式剛架結構的控制荷載。

(2)工業(yè)化程度高，施工周期短

門式剛架結構的主要構件和配件多為工廠制作，質量易于保證，工地安裝方便；除基礎施工外，基本沒有濕作業(yè)；構件之間的連接多采用高強度螺栓連接，安裝迅速。

(3)綜合經濟效益高

門式剛架結構通常采用計算機輔助設計，設計周期短；原材料種類單一；構件采用先進自動化設備制造；運輸方便等。所以門式剛架結構的工程周期短，資金回報快，投資效益相對較高。

(4)柱網布置比較靈活

傳統鋼筋混凝土結構形式由于受屋面板、墻板尺寸的限制，柱距多為6米，當采用12米柱距時，需設置托架及墻架柱。而門式剛架結構的圍護體系采用金屬壓型板，所以柱網布置不受模數限制，柱距大小主要根據使用要求和用鋼量最省的原則來確定。

1.2設計中的注意事項

(1)由于門式剛架結構構件的抗彎剛度、抗扭剛度較小，結構的整體剛度較弱，因此設計時應考慮運輸和安裝過程中要采取的必要措施，防止構件發(fā)生彎曲和扭轉變形。

(2)要重視支撐體系和隅撐的布置，重視屋面板、墻面板與構件的連接構造，使其能參與結構的整體工作。

(3)組成構件的桿件較薄，設計中應考慮對制作、安裝、運輸的要求。

(4)設計中應充分考慮銹蝕對結構構件截面削弱的影響。

(5)門式剛架的梁柱多采用變截面桿件，梁柱腹板在設計時考慮利用屈曲后的強度，所以塑性設計不再適用。

(6)設計中對輕型化帶來的后果必須注意和正確處理，比如風力可使輕型屋面的荷載反向等。

2結構形式和結構布置

2.1結構形式

門式剛架的結構形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨，按屋面坡脊數可分為單脊單坡、單脊雙坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。單脊雙坡多跨剛架，用于無橋式吊車的房屋時，當剛架柱不是特別高且風荷載也不是很大時，依據“材料集中使用的原則”，中柱宜采用兩端鉸接的搖擺柱方案。門式剛架的柱腳多按鉸接設計，當用于工業(yè)廠房且有橋式吊車時，宜將柱腳設計成剛接。門式剛架上可設置起重量不大于3t的懸掛吊車和起重量不大于20t的輕、中級工作制的單梁或雙梁橋式吊車。

2.2結構布置

2.2.1剛架的建筑尺寸和布置。

門式剛架的跨度宜為9~36m，當柱寬度不等時，其外側應對齊。高度應根據使用要求的室內凈高確定，宜取4.5~9m。門式剛架的合理間距應綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m。縱向溫度區(qū)段小于300m，橫向溫度區(qū)段小于150m（當有計算依據時，溫度區(qū)段可適當放大）。

2.2.2檁條和墻梁的布置

檁條間距的確定應綜合考慮天窗、通風屋脊、采光帶、屋面材料、檁條規(guī)格等因素按計算確定，一般應等間距布置，但在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道，在天溝附近布置一道。側墻墻梁的布置應考慮門窗、挑檐、雨蓬等構件的設置和圍護材料的要求確定。

2.2.3支撐和剛性系桿的布置

(1)在每個溫度區(qū)段或分期建設的區(qū)段中，應分別設置能獨立構成空間穩(wěn)定結構的支撐體系。

(2)在設置柱間支撐的開間，應同時設置屋蓋橫向支撐，以構成幾何不變體系。

(3)端部支撐宜設在溫度區(qū)段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據房屋縱向受力情況及安裝條件確定，一般取30~45m，有吊車時不宜大于60m。

(4)當房屋高度較大時，柱間支撐應分層設置；當房屋寬度大于60m時，內柱列宜適當設置支撐。

(5)當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置剛性系桿。

(6)在剛架的轉折處（邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂）應沿房屋全長設置剛性系桿。

(7)由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮。

(8)剛性系桿可由檁條兼做，此時檁條應滿足壓彎構件的承載力和剛度要求，當不滿足時可在剛架斜梁間設置鋼管、H型鋼或其他截面形式的桿件。

(9)當房屋內設有不小于5t的吊車時，柱間支撐宜用型鋼；當房屋中不允許設置柱間支撐時，應設置縱向剛架。

3剛架設計

3.1荷載及荷載組合

3.1.1永久荷載

永久荷載包括結構構件的自重和懸掛在結構上的非結構構件的重力荷載，如屋面、檁條、支撐、吊頂、墻面構件和剛架自重等。

3.1.2可變荷載

可變荷載包括屋面活荷載（設計屋面板和檁條時應考慮施工和檢修集中荷載，其標準值為1KN）、屋面雪荷載和積灰荷載、吊車荷載、地震作用、風荷載等。

3.1.3荷載組合

荷載組合一般應遵從《建筑結構荷載設計規(guī)范》GB50009-2002的規(guī)定，針對門式剛架的特點，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102:98給出下列組合原則：

(1)屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應取兩者中較大值。

(2)積灰荷載應與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮。

(3)施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時考慮。

(4)多臺吊車的組合應符合《建筑結構荷載設計規(guī)范》的規(guī)定。

(5)當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。

3.2剛架內力和側移計算

3.2.1內力計算

對于變截面門式剛架，應采用彈性分析方法確定各種內力，只有當剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內力通常采用桿系單元的有限元法（直接剛度法）編制程序上機計算。地震作用的效應可采用底部剪力法分析確定。

根據不同荷載組合下的內力分析結果，找出控制截面的內力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。控制截面的內力組合主要有：

(1)最大軸壓力Nmax和同時出現的M及V的較大值。

(2)最大彎矩Mmax和同時出現的N及V的較大值。

(3)最小軸壓力Nmin和相應的M及V，出現在永久荷載和風荷載共同作用下，當柱腳鉸接時M=0。

3.2.2側移計算

變截面門式剛架的柱頂側移應采用彈性分析方法確定，計算時荷載取標準值，不考慮荷載分項系數。如果最后驗算時剛架的側移剛度不滿足要求，需采用下列措施之一進行調整：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳；把多跨框架中的個別搖擺柱改為上端和梁剛接。

3.3剛架柱和梁的設計

(1)梁柱板件的寬厚比限值和腹板屈曲后的強度利用。（主要包括梁柱板件的寬厚比限值驗算、腹板屈曲后強度利用驗算、腹板的有效寬度驗算等內容）

(2)剛架梁柱構件的強度驗算。

(3)梁腹板加勁肋的配置。（梁腹板應在中柱連接處、較大固定集中荷載作用處和翼緣轉折處設置橫向加勁肋）

(4)變截面柱在剛架平面內的計算長度確定。

(5)變截面柱在剛架平面內的整體穩(wěn)定計算。

(6)變截面柱在剛架平面外的整體穩(wěn)定計算。

(7)斜梁和隅撐的強度和穩(wěn)定性計算。

(8)節(jié)點設計。（包括斜梁與柱的連接及斜梁拼接、柱腳設計、牛腿設計、搖擺柱與斜梁的連接構造等內容）

4輔屬結構構件設計

4.1壓型鋼板設計

(1)壓型鋼板材料的選擇可根據建筑功能、使用條件、使用年限和結構形式等因素考慮，鋼板基板的材料有Q215鋼和Q235鋼，工程中多用Q235-A鋼。

(2)壓型鋼板的截面形式較多，根據波高的不同，一般分為低波板、中波板和高波板。波高越高，截面的抗彎剛度就越大，承受的荷載也就越大。

(3)壓型鋼板的強度和撓度可取單槽口的有效截面按受彎構件計算。計算內容包括壓型鋼板腹板的剪應力計算、支座處腹板的局部受壓承載力計算、撓度限值驗算等。

(4)壓型鋼板尚應滿足其他相關構造規(guī)定。

4.2檁條設計

(1)檁條的截面形式可分為實腹式和格構式兩種。當檁條跨度不大于9m時，應優(yōu)先選用實腹式檁條。

(2)檁條屬于雙向受彎構件，在進行內力分析時應沿截面兩個形心主軸方向計算彎矩。

(3)檁條應進行強度計算、整體穩(wěn)定計算、變形計算。

(4)檁條尚應滿足其他相關構造規(guī)定。

4.3墻梁、支撐設計

(1)墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼，有時也可采用卷邊Z形鋼。

(2)墻梁在其自重、墻體材料和水平風荷載作用下，也是雙向受彎構件。

(3)墻梁應盡量等間距設置，在墻面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿處應設置一道墻梁。為減少豎向荷載作用下墻梁的豎向撓度，可在墻梁上設置拉條，并在最上層墻梁處設斜拉條將拉力傳至剛架柱。

(4)墻梁可根據柱距的大小做成跨越一個柱距的簡支梁或兩個柱距的連續(xù)梁。

(5)門式剛架結構中的交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設計，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿按壓桿設計。

(6)剛架斜梁上橫向水平支撐的內力，根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架計算，并計入支撐對斜梁起減少計算長度作用而承受的力，對于交叉支撐可不計入壓桿的受力。

(7)剛架柱間支撐的內力，應根據該柱列所受縱向風荷載按支承于柱腳的豎向懸臂桁架計算，并計入支撐對柱起減少計算長度而應承受的力，對于交叉支撐可不計壓桿的受力。當同一柱列設有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可平均分配。

5小結

綜上所述，輕型門式剛架結構設計應遵守以下原則：

篇2

圓管柱的工地拼接，采用全熔透坡口對接焊縫，焊縫質量等級為一級。根據《多、高層民用建筑鋼結構節(jié)點構造詳圖》規(guī)定，下段圓管柱成品應在現場拼接節(jié)點位置設置內襯墊管，并在鋼管的四個方向上設置安裝耳板。待上段鋼柱吊裝就位后，用安裝螺栓將耳板鏈接，使待拼接的上、下兩段圓管柱對接固定后，進行現場焊接作業(yè)。焊接部位上下各100mm范圍的區(qū)域內，不得涂刷防腐油漆。

3梁、柱連接節(jié)點

梁、柱的連接節(jié)點構造應與連接類別的受力特征假定相符，根據強柱弱梁的原理，通常采用柱貫通的形式。梁、柱的連接構造主要有以下幾種形式：全焊接節(jié)點、栓焊混合節(jié)點及全螺栓連接節(jié)點。全焊接節(jié)點的缺點在于焊接工作量過大，并且在同一節(jié)點處焊縫數量過多的話，宜造成節(jié)點區(qū)焊接應力過大，甚至變形，影響其他鋼構件的連接。全螺栓連接節(jié)點，螺栓的數量可通過梁柱連接節(jié)點產生的內力來計算螺栓的數量。采用此方法，首先應先確定梁柱連接節(jié)點所產生的內力，包括彎矩、剪力、軸力，再根據內力來計算節(jié)點區(qū)螺栓的數量。全螺栓連接往往需要大量的連接螺栓，因此大量的螺栓孔洞會對母材強度產生削弱。并且對螺栓孔位的精度要求較高，孔位稍有偏差既可能影響多個構件的連接。本工程采用栓焊混合節(jié)點，梁翼緣與柱采用剖口全熔透焊，主要承擔節(jié)點彎矩；梁腹板與柱采用高強螺栓連接，主要承擔節(jié)點剪力及軸力。栓焊混合節(jié)點的優(yōu)點是既減少了工地焊接的工作量，又避免了由螺栓承擔彎矩的弊端，因此被廣泛采用。

4梁、梁連接節(jié)點

主、次梁的連接主要有兩種連接方式，即剛接和鉸接。當采用鉸接連接時，次梁可視為簡支梁，設計時主要考慮次梁腹板所承受的剪力，并根據螺栓等強連接的模型計算所需螺栓數量。常見的梁梁鉸接節(jié)點如下圖1、圖2所示。圖2所示的連接節(jié)點，螺栓孔對主梁易產生偏心距使主梁局部承受扭矩，且外伸的連接板在構件的運輸過程中易損壞、變形。因此建議將梁梁連接的鉸接節(jié)點采用圖1的節(jié)點形式。

篇3

工程設計是復雜并且艱巨的任務，作為設計人員應該做到：對工作認真，有強烈的責任心和精益求精的工作態(tài)度；熟悉操作與規(guī)范，了解規(guī)范的真正含義；在實際工作中的靈活運用，從而保證工程施工的安全性。而鋼筋混凝土框架的結構作為一種廣泛運用的結構形式，具有明確的傳力、靈活的結構布置、整體性與抗震性等集聚一身的優(yōu)點。已被廣泛的運用在各種多層的工業(yè)與民用的建筑中。隨著計算機不斷的發(fā)展，框架結構也由人工的轉為計算機來進行計算，憑著對高科技的依賴性，計算精度逐漸提高，設計人員工作的強度卻在逐漸的降低，但框架結構的設計依然存在一些實際性或者理念性的重要問題，需要引起設計人員的重視，保證設計的質量得到提高。

一、設計構造時出現的問題

（一）對框架結構而言，柱是保證豎向承載和結構抗側力工作的重要構件，其重要性遠大于梁，在框架柱相對完整的情況下框架梁即使呈酥碎狀態(tài)也不會引起惡性倒塌，要做到強柱弱梁，讓框架的塑性鉸首先出現在框架梁上，框架節(jié)點核心區(qū)的設計就尤為重要，在《建筑抗震設計規(guī)范》中（GB50011―2010第6.3.10中有明確的規(guī)定“一、二以及三級框架的節(jié)點核心區(qū)配箍的特征值分別不能＜0.08、0.10、0.12，并且由體積配箍率不能＜0.4%、0.5%、0.6%”。這樣的規(guī)定常常被設計人員忽略，尤其在柱的軸壓力比不大的時候，要求常常不得到滿足。這樣的規(guī)定能保證節(jié)點核心區(qū)的延性構造，應當嚴格遵守。

（二）底層的框架柱的箍筋加密區(qū)的范圍應該滿足《建筑抗震設計的規(guī)范》（GB50011―2011）中有明確的規(guī)定了：“凈柱身高的1/3不能超過底層下端的身高”這是設計中的重點說明。

（三）框架梁縱向的配筋率應當注意遵守《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011―2010）6.3.3中有明確的規(guī)定：梁端箍筋的最大間距、最小直徑以及加密長度的都必須使用表6.3.3中的數據，當縱向的鋼筋配筋率＞2%的時候，箍筋的最小直徑應該增加2mm。這個問題在目前的設計中常常被設計人員忽略，造成梁端的延性不足。

（四）梁柱節(jié)點處框架梁上部縱筋伸入節(jié)點的錨固長度應滿足《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010―2010）中9.3.4規(guī)定：“梁上部縱向鋼筋也可采用90°彎折錨固的方式，此時梁上部縱向鋼筋應伸至柱外側縱向鋼筋內邊并向節(jié)點內彎折，其包含彎狐在內的水平投影長度不應小于0.4Lab,彎折鋼筋在彎折平面內包含彎弧段的投影長度不應小于15d”。當截面的尺寸小于400×400mm的時候應注意上部縱筋直徑的選擇，否則這一項的要求極不容易得到保障。

二、結構抗震的等級

在工程的設計中，大部分的房屋建筑按其《建筑防震設計規(guī)范》的分類屬于丙類的建筑，例如住宅以及辦公樓等的一般建筑，其抗震的等級可以根據結構的類型和房屋的高度來按照《抗震規(guī)范》的6.1.2來確定。而電訊、能源和醫(yī)療、交通等類型的建筑物以及大型商場和體育館等公共建筑，首先，根據《建筑抗震設防分標準》（DB50223―95）來確定哪些是哪一類的建筑。乙丙類的建筑按照本地區(qū)抗震的設防烈度進行計算。一般的情況下，當抗震的設防烈度在6~8度的時候，乙類建筑應符合本地區(qū)設防的烈度提高一度，應根據《抗震規(guī)范》表中6.1.2來進行抗震等級的確定。如：位于8度地震區(qū)的乙類建筑，應當按照9度由《抗震規(guī)范》確定抗震等級提高一級。當8度的建筑高度超過表6.1.2的范圍時，應當進行針對性的研究后再采取措施，但在一般情況下，設計人員會錯當成丙類建筑來進行設計，使其建筑的扛著能力下降，必須對設計計算做出修改。

三、框架計算簡圖的合理性

在沒有地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋的情況下，獨立基礎應該埋置較深，為了減小計算高度和底層側位的左移，應在標準以下的某個適當的位置設置基礎拉梁。如果按三層的設計來進行計算，首層層高為3.6m,這樣的簡圖是不合理的，假定房屋嵌固在基礎拉梁的頂面，這樣的底層的配筋就應該由基礎拉梁頂面的截面進行控制，而實際上房屋底層的配筋是基礎頂面出的截圖所控制的。所以在計算時，應將基礎層1輸入，層高實際為3.2m。

四、基礎拉梁的設計以及計算應符合實際的情況

（一)基礎拉梁的設計：

多層框架的房屋單獨的柱基埋置較深，或者柱基承受重力荷的能力差別較大，或著在受力層范圍之類，根據抗震的要求，應該沿主軸看、兩個不同方向設置基礎拉梁。基礎拉梁的設計應該要大一些，梁的高度應在柱中心距的1/10~1/15，截面的寬度應取梁高1/2~1/3.這樣可以使底柱彎曲的距離平衡，減少底層的位移。

（二）基礎拉梁的計算應符合實際情況：

用TAT或者SATWE等電算程序進行框架整體的計算時，在基礎拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應取零，并且定義彈性節(jié)點，采用總剛分析的方法進行分析以及計算。雖然樓板厚度取零，也定義為彈性節(jié)點，但未使用總剛分析，程序的分析會自動按照地面假定來進行計算，與實際的情況不符合。

五、框架梁、柱箍筋的間距處理

《抗震規(guī)范》第6.3.3條以及6.3.8條對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小值以及最大值都做出了明確的決定。根據規(guī)定，工程在習慣上取梁、柱箍筋加密區(qū)的最大間距是100mm，非加密區(qū)的為200mm。從電算程序信息中得知內定梁、柱箍筋加密區(qū)的間距是100mm，并以此條件算出加密區(qū)箍筋的面積，再由設計人員根據箍筋的直徑與數量。但在程序的內定條件下，框架梁跨中的部位有次或者有較大的集中荷載作用卻用來支配兩肢箍筋的情況下，非加密區(qū)的間距采用200ram會導致非加密區(qū)的配箍不足，為此建議改成間距為200mm，這樣不但可以保證非加密區(qū)的抗剪承載力，還能增加梁端箍筋加密區(qū)的抗剪能力。

六、結構周期折減數數值的問題

框架結構因為充墻的原因，使結構的實際的剛度大于計算的剛度，計算是周期大于實際的周期。得出了地震剪力偏小，使結構不安全。因此對結構的周期進行折減是必要的。當采用磚砌體作為填充時，周期折減系數一般取0.6~0.7，當磚砌填充墻較少的情況下或使用輕質空心砌塊的時候，周期折減系數應該在0.7~0.8，當采取全部用輕質空心砌塊的時候，周期折減系數可取0.9。

七、結構方面需要注意的問題

（一）當雨篷梁、樓梯平臺梁的過梁支撐在框架上的時候容易形成短柱，所以應把短柱全長的箍筋進行加密。

（二）當縱向受拉筋的框架梁端的配筋率大于2%的時候，按照規(guī)定應該使其直徑增加2mm。

總結：

本文主要講述了鋼筋混凝土框架結構設計中存在的基本問題，設計框架結構，設計人應首先判斷實際工程中結構方案的可行性，以及可能碰到的所有問題，提前采取預防措施給予解決，并對計算的結果進行認真的分析、判斷，等處準確無誤的答案后方可用于實際工程的建設中去。

參考文獻：

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[2] 楊新.淺談鋼筋混凝土高層結構設計常見問題[J].中華民居,2011,(6):46-47.

篇4

一．前言

輕型鋼門式鋼架結構在建筑結構設計中是普遍存在的，因為這種結構設計具有很強的優(yōu)勢，是其他一些建筑結構設計所無法比擬的。為了更大范圍的發(fā)揮這種結構設計的優(yōu)勢，確保這種鋼結構設計的質量，我們就需要對該種鋼結構設計的要點進行分析，克服在輕型鋼門式結構設計中存在的問題，掌握其設計要點，使輕型鋼門式結構設計得到更大的發(fā)展。

二．輕鋼門式剛架結構相關概述

1．輕鋼門式剛架結構形式

輕鋼門式剛架的結構形式多樣，主要有以下幾種：單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的剛架等。

2．輕鋼門式剛架結構典型優(yōu)勢

（一）自重輕

輕鋼框架結構重量比很高，墻厚較薄，因此可以使房屋的跨度達到很大，鋼材可根據不同用途合理分配截面尺寸的高寬比，使用面積較其他結構要提高很多。輕鋼結構與混凝土結構相比，自重約為后者的一半 。在工程設計中可以根據實際情況達到個性化的要求 。

（二）結構穩(wěn)定性好，抗震性能突出

輕鋼框架結構穩(wěn)定性良好 ，鋼梁、鋼柱組成柔性框架，可充分發(fā)揮鋼材強度高、延性好 、塑性變形能力強的特點，以吸收部分地震能量，房屋的抗拉伸、扭曲 、震動的能力得以強化，而且適合建造在各種地質條件的地基上，提高了結構的安全可靠性 。

（三）施工速度快

一般情況下，輕鋼框架結構建筑的施工由于設計標準化 、定型化，構件加工制作工業(yè)化 ，另外加上現場安裝施工的過程中不受氣候影響 ，簡單快捷 ，時間相對鋼混結構住宅縮短 工 時1／3~1／2，加快了資金周轉，大大提高了投資回報速度 。

三．輕鋼門式剛架設計

1． 剛架的間距

剛架的架間距與剛架的跨度、屋面荷載及檁條形式等因素有關，剛架跨度較小時，選用較大的剛架間距，增加檁條的用鋼量是不經濟的，但是，如果對間距進行稍微的變動，不僅既經濟，同時對于也不至于對結構的質量產生太大的影響。

2．剛架橫梁的截面高度與其跨度之比

對格構式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度1／l5-1／25；對實腹式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度的1／30～1／45：輕型剛架采用比值的下限。

3．柱腳的假定

按柱腳與基礎的連接形式，可分為剛接和鉸接兩種。經計算比較，與基礎剛接的剛架比鉸接的剛架可節(jié)省鋼材l0%—15％，并且在提高結構承載力和減小剛架側向位移方面，比鉸接剛架有利。但剛接剛架的基礎造價高，對地基條件的要求也比較高，如果把柱基做得符合剛接要求，對于輕型剛架并不一定經濟，所以一般采用鉸接柱腳。

四．輕鋼門式鋼架節(jié)點的設計

1．柱腳

剛架柱腳與基礎的連接形式分理論鉸接、工程鉸接和剛接3種，分別示于圖1。而圖1所示的連接形式也難以抵抗柱腳的轉動，柱腳實測應力值比計算值小，柱頂實測應力值偏大。鉸接柱腳是門式剛架設計中常用的假定條件，柱腳具有部分的嵌固性，不會對剛架的受力產生不利的影響。在屋面的恒截和風載的作用下，理論鉸接的柱頂位移過大，上述試驗實測值為7．04cm，工程鉸接可以改善這種情況。實測值為5．26cm，剛接的情況最好為2．94cm。

圖1鋼架柱腳形式

因墻體材料不同和柱腳連接的形式各異，對柱頂側移的限值沒有明確規(guī)定。為防止產生能夠影響結構強度和穩(wěn)定性的變位，將柱頂水平位移限制在1／150柱高以內比較合適。

2．角隅和屋脊節(jié)點

為保證節(jié)點連接的剛性和便于布置連接螺栓，常在角隅和屋脊處加腋。加腋高度一般為橫梁截面高度為1/2，由橫梁截面斜切而成。帶加腋的門式剛架可以減少橫梁的彎矩，從而可減小其截面的尺寸，當然也相應加大了柱子的彎矩，因為橫梁的總長度通常大于柱子的長度，這樣節(jié)約下來的鋼材可以補償加腋所用的費用。

在屋脊處的加腋不僅有利于節(jié)點構造，而且有助于減少剛架的垂直撓度，但由于屋脊附近的彎矩變化比較平緩，故對提高剛架的承載力并不起直接作用。

3．柱頂腹板的加勁肋

柱頂腹板常設置加勁肋，以提高角隅處板域的抗剪強度，如圖3所示。同時由于圖2柱頂腹板加勁形式柱翼緣板的厚度一般小于橫梁端板的厚度，為防止柱翼緣板在受拉螺栓的作用下產生撓曲變形，在柱翼緣受拉螺栓附近設置加勁板(圖2a)。圖2c采用對角線受拉加勁肋與短加勁板相結合的形式，使加勁肋在結構上更有效，并且可克服采用其他形式加勁肋可能碰到的穿螺栓的困難。

圖2 柱頂腹板加勁形式

4．檐口構件

剛架之間角隅處的檐口構件，應設計得比較剛強。檐口構件包括角隅處垂直支撐、墻梁和檁條等。它對柱頂提供“定位約束”，并把縱向風力傳遞給支撐系統，同時為角隅處受壓內翼緣提供側向約束。

為角隅處設置的垂直支撐，將檐口構件與受壓內票緣直接而可靠地連接起來，防止側間撓曲。如果是弧形內翼緣，支撐應設置于弧的中點或靠近中點處。在直梁和直柱的情況下，應設置于它們的交點，或沿角隅處柱內翼緣垂直布置。雖然在角隅處彎矩下降比較快，在距角隅很近的距離內受壓內翼緣的彎曲應力已，不太大，但還應在附近設置側向支撐點，一般在內翼緣的轉折處，或曲線加腋的弧形端點。

在鋼架角隅處測向支撐曲線加腋的角隅中，b2／Rt的關系應小于2，以減小曲線翼緣的法向分力向腹板集中的程度，此處b為翼緣的寬度，t為翼緣的厚度，R為益線加腋的益率半徑。通常可用加強的墻梁和檀條，利用角撐為受壓內翼緣提供側面支撐。

五．結束語

輕型鋼門式結構設計對于建筑工程鋼結構設計來說具有十分重要的作用，對于鋼結構設計的發(fā)展也是具有重大意義的，因此我們應該加強對于輕型鋼門式結構設計的探討。

參考文獻：

[1]趙希平 某輕鋼門式鋼架廠房火災后的恢復第三屆全國現代結構工程學術研討會論文集2003-07-01中國會議

[2]葉飛; 李其成; 沈小璞 帶有長懸臂雨篷超大跨度門式鋼架結構的有限元分析安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版)2011-12-15期刊

篇5

0 前言

近幾年，門式剛架房屋在工業(yè)建筑中得到廣泛利用，這種房屋結構簡單、施工方便、經濟適用，適用范圍包括工業(yè)廠房、庫房、值班室、車庫等建筑，主要形式見圖1。結合近幾年的工程設計，談一下門式剛架房屋設計應注意的幾個問題。

1 適用范圍及結構形式

《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》（CECS102:2002）(簡稱門式剛架規(guī)程) 第1.0.2條指出門式剛架結構適用于主要承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車或3t懸掛式起重機的單層房屋鋼結構設計。

門式剛架的跨度宜采用9~36m，高度一般為4.5~9m，當有橋式吊車時高度不宜大于12m。

實際工程設計時，由于工藝專業(yè)要求或其他條件要求，門式剛架房屋的高度可能超過規(guī)范限制，或吊車起重量超過20t，此時已經超過門式剛架規(guī)程的應用范圍，應按照單層鋼結構廠房設計。

在門式剛架輕型房屋鋼結構體系中，屋蓋宜采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實腹剛架。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內翼緣出平面的穩(wěn)定性，由與檁條或墻梁相連接的隅撐來保證。

2 材料選用

2．1 規(guī)范規(guī)定材料選用，及基本設計規(guī)定

門式剛架的主要承重構件應采用Q235B、C、D碳素結構鋼或Q345B、C、D低合金高強度鋼。

在抗震區(qū)，鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85；鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20%，鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。

由于單層門式剛架輕型房屋鋼結構的自重比較小，設計經驗表明，當抗震設防烈度為7度時，一般不需做抗震驗算，當為8度及以上時，橫向剛架和縱向框架均需做抗震驗算。

對輕型房屋鋼結構，當由地震作用效應組合控制設計時，尚應針對輕型鋼結構的特點采取相應的抗震構造措施。例如，構件之間的連接應盡量采用螺栓連接；斜梁下翼緣與剛架柱的連接處宜加腋以提高該處的承載力，該處附近翼緣受壓區(qū)的寬厚比宜適當減小；柱腳的抗剪、抗拔承載力宜適當提高，柱腳底板宜設抗剪鍵，并采取提高錨栓抗拔力的相應構造措施；支撐的連接應按支撐屈服承載力的1.2倍設計等。

2．2 經濟性比較

進行工程設計時，在滿足受力要求的前提下，還應進行結構經濟性比較，保證結構設計安全可靠，經濟適用。比如：在同樣設計條件下，一榀剛架（高度為13.28m，跨度為66m），在滿足受力條件下，采用Q235B鋼材時，單榀剛架的重量為12.39t，采用Q345B鋼材時，單榀剛架的重量為10.52t；按江西地區(qū)的報價，Q235B鋼材的造價為5000元/t，Q345B鋼材的造價為5550元/t；這樣，采用Q235B鋼材時，單榀剛架造價為6.2萬元；采用Q345B鋼材時，單榀剛架造價為5.84萬元，經過綜合比較材料選用，采用Q345B鋼材比較合理。

通過以上比較可以看出，設計人員不僅要有扎實的專業(yè)基礎，還應對主要建筑材料的價格有一定的了解，通過優(yōu)化結構方案，可為業(yè)主節(jié)省一定投資。

3 風荷載計算

3．1 規(guī)范選用

輕型房屋鋼結構的風荷載，是以《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2001)(2006年版)（以下簡稱荷載規(guī)范）為基礎確定的，當柱腳為鉸接且剛架的1/h小于2.3和柱腳剛接且1/h小于3.0時，采用荷載規(guī)范規(guī)定的風荷載體型系數進行剛架設計偏于安全；而在其他情況下，按門式剛架規(guī)程計算偏于安全站。設計時，應注意區(qū)分以上情況，避免一律采用門式剛架規(guī)程設計，影響結構安全。

3．2 參數選用

參考國外規(guī)范，按門式剛架規(guī)程計算風荷載時，基本風壓值應乘以綜合調整系數1.05。

設計剛架時，風荷載體型系數應分別按四種受力模型取值，既端區(qū)封閉式、端區(qū)部分封閉式、中間區(qū)封閉式和中間區(qū)部分封閉式，在不同位置及是否封閉狀態(tài)下，剛架體型系數取值是不同的。許多設計者往往僅取中間封閉區(qū)計算，而忽略其他位置的剛架驗算，這種做法是不對的，有時端區(qū)受力可能更大。此外，房屋布置天窗或有高低跨時，體形系數應嚴格按規(guī)范取值，不得混淆取值。檁條設計也有同樣的問題。

4 支撐布置

門式剛架房屋應設柱間支撐及屋面支撐，支撐可采用鋼管、角鋼、槽鋼、圓鋼等截面形式，支撐布置除應滿足門式剛架規(guī)程第4.5節(jié)要求以外，還應注意以下問題：

4．1 帶吊車結構

剛架跨度大于18m且設有起重量≥16t的吊車時，宜在剛架端節(jié)間增設縱向支撐。當吊車起重量為20t時，宜在牛腿頂標高處沿縱向剛架柱外側之間設型鋼水平系桿。

4．2 無法設柱間支撐結構

對于無法設置柱間支撐的低矮門式剛架房屋（如車庫），宜在縱向剛架之間設置剛接型鋼梁，保證縱向穩(wěn)定。

4．3 增設分配梁

當山墻抗風柱位置不在屋面橫向支撐節(jié)點附近時，應在支撐交叉點處增設分配梁。

4．4 柱腳錨栓

計算設柱間支撐的柱腳錨栓上拔力時應記錄柱間支撐產生的最大豎向分力材料選用，這是門式剛架規(guī)程第7.2.19強條規(guī)定，但設計人員往往容易忽視。對于設吊車或者其他水平荷載較大的房屋，柱間支撐產生的上拔力較大，如果不計入，可能會造成錨栓被拔起的嚴重后果。

5 保溫隔熱

屋面和墻面的保溫隔熱構造均應根據熱工計算確定。屋面保溫隔熱可采用下列方法之一：

1．在壓型鋼板下設帶鋁箔防潮層的玻璃纖維氈或礦棉氈卷材；若防潮層未用纖維增強，尚應在底部設置鋼絲網或玻璃纖維織物等具有抗拉能力的材料，以承托隔熱材料的自重；

2. 金屬復合夾芯板；

3. 在雙層壓型鋼板中間填充保溫材料。

外墻保溫隔熱可采用下列方法之一：

1. 采用與屋面相同的保溫隔熱做法；

2. 外側采用壓型鋼板，內側采用預制板，紙石膏板或其他纖維板，中間填充保溫材料；

3. 采用多孔磚等砌體。

6 結語

還有其他問題，如剛架在施工中應及時安裝支撐，嚴格執(zhí)行規(guī)定的安裝順序；柱腳底板下面的每根錨栓，應設置調整螺母，校準后進行二次灌漿；底板的連接、柱與牛腿的連接、梁端板的連接、吊車梁及支承局部懸掛荷載的吊架，不得采用單面焊等，不再一一例舉，希望以上問題能對讀者今后的設計起到有益作用。

參考文獻

[1]CECS 102：2002 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程

篇6

Abstract：Frame instability has two modes, respectively, lateral instability and no lateral instability. Correct understanding of lateral displacement and lateral instability, is the application of member effective length method conditions. At present domestic to frame instability mode comparison across studies, put forward a variety of relevant frame stability concept, especially in the lateral shift problems. This article briefly summarizes the stability of rigid frames in sideway questions related concepts, the lateral displacement and lateral displacement were compared systematically. The full text of the understanding of rigid frame instability have a very good help.

Key words：Frame stability; Lateral instability; Strong support frame; Sway frames

1引言

目前在剛架穩(wěn)定設計中，國內外應用比較廣泛的方法就是構件計算長度法。就是先將作用有荷載的剛架按一階彈性分析的方法確定內力，再利用按照彈性理論得到的剛架柱的計算長度系數，把柱轉化為具有如此計算長度的壓彎構件作彎矩作用平面內的穩(wěn)定計算[3]。顯然，在剛架穩(wěn)定設計中，確定構件的計算長度非常重要，在規(guī)范中對有側移失穩(wěn)和無側移失穩(wěn)采用不同的計算公式，得出的計算長度系數相差很大，那么如何確定剛架失穩(wěn)是無側移失穩(wěn)還是有側移失穩(wěn)就顯得首當其沖了。本文介紹剛架失穩(wěn)問題中有關側移問題的概念解析，清晰明了的闡述剛架側移問題。

2有側移失穩(wěn)和無側移失穩(wěn)

2.1 基本概念

剛架穩(wěn)定分析中一個很重要的問題就是確定剛架的失穩(wěn)模態(tài)，這對于計算剛架的穩(wěn)定承載力是很重要的。同一個結構在相同的荷載作用下發(fā)生不同形式的失穩(wěn)，其穩(wěn)定承載力存在巨大差異[1]。

設計工作所用的單層剛架柱計算長度，是以荷載集中于柱頂的對稱單跨等截面框架為依據的[2]。我們以單層單跨剛架為例說明剛架的失穩(wěn)形式。

圖1 剛架的失穩(wěn)形式

圖1 (a)所示單跨對稱剛架，受兩相同的柱頂集中荷載，可能發(fā)生圖1 (b)所示的對稱性變形失穩(wěn)，也可能發(fā)生圖1 (c)所示的非對稱性失穩(wěn)。發(fā)生對稱性失穩(wěn)時，變形大致呈左右對稱形狀，剛架節(jié)點無側移但有轉角，通常稱之為無側移失穩(wěn)；發(fā)生非對稱性失穩(wěn)時，變形大致呈左右反對稱形式，剛架同層節(jié)點向同一個方向發(fā)生相等側移并有轉角，這種失穩(wěn)形式稱為有側移失穩(wěn)。

3有側移失穩(wěn)和無側移失穩(wěn)的判斷

3.1 判斷失穩(wěn)模式的框架分類

目前國內在判斷剛架失穩(wěn)形式時，都是將框架分為無支撐的純框架和有支撐框架，其中有支撐框架根據抗側移剛度的大小分為強支撐框架和弱支撐框架[4]。在文獻[4]中，框架的定義如下：

純框架：依靠構件和節(jié)點連接的抗彎能力，抵抗側向荷載的框架。

強支撐框架：在支撐框架中，支撐結構（支撐桁架、剪力墻、電梯井等）抗側移剛度較大，可將該框架視為無側移的框架。

弱支撐框架：在支撐框架中，支撐結構抗側移剛度較弱，不能將該框架視為無側移的框架。

這樣的定義比較模糊，而且沒有和剛架穩(wěn)定聯系起來。而在文獻[5],[6]中對這種分類給出了直接與穩(wěn)定相關的定義。其中分類的前提是當內力采用線性彈性分析，采用計算長度法計算框架柱的穩(wěn)定性時，才采用上述分類。即

(1) 強支撐框架：當框架―支撐結構體系中，支撐的抗側剛度足夠大，使得框架以無側移的模式失穩(wěn)時，這個框架稱為強支撐框架。

(2) 弱支撐框架是支撐架的抗側剛度不足以使框架發(fā)生無側移失穩(wěn)的框架。

(3) 純框架是未設置任何支撐的框架結構，它的整體失穩(wěn)是有側移失穩(wěn)[6]。

3.2 強支撐框架和弱支撐框架的判斷

文獻[4]（鋼結構設計規(guī)范）中5.3.3給出了設計中判斷強支撐框架和弱支撐框架的判斷公式。內容總結下來就是，當支撐結構的側移剛度 滿足公式

（1）

式中 ， ――第i層層間所有框架柱用無側移框架和有側移框架柱計算長度系數算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和，則為強支撐框架。框架柱的計算長度系數 按規(guī)范中的無側移框架柱的計算長度系數確定。

當支撐結構的側移剛度 不滿足公式（1）的要求時，為弱支撐框架，框架柱的軸壓桿穩(wěn)定系數 按公式（2）計算。

（2）

式中 ， ――分別是框架柱用文獻[4]的附錄中無側移框架柱和有側移框架柱計算長度系數算得的軸心壓桿的穩(wěn)定系數。

上述的判斷方法是在實際應用中的簡化方法，當考慮到實際結構的支撐體系（剪切型支撐、彎曲型支撐、彎剪型支撐）不同時，強支撐框架的判定準則會產生變化。文獻[5],[6]對雙重抗側力體系的框架進行了全面的分析，也給出了更全面的強弱支撐框架的判斷準則。

3.3 有側移失穩(wěn)的本質

結構（構件）失穩(wěn)表示其不再能承受附加的水平力或豎向力，代表了其水平抗側剛度或豎向抗壓剛度的喪失（剛度=0）[10]。軸心壓桿受壓失穩(wěn)的本質是壓力使受壓構件的彎曲剛度減小，直至消失的過程[2]。這是穩(wěn)定分析中一個很重要的概念。那么對于框架有側移失穩(wěn)，就是表明框架的抗側剛度消失。

框架每一層的抗側剛度可以從結構的線性分析直接得到。例如 是第 層的總剪力， 為這一層的層間位移，得到的層抗側剛度為

是什么使這個框架層從抗側剛度 變?yōu)榈扔?？顯然是豎向荷載，豎向荷載就像是一種負剛度的因素，抵消了框架的正剛度[6]。怎么得到框架豎向荷載的負剛度呢?

我們從最簡單的結構受力情況說起。

圖2 豎向荷載的負剛度

如圖2(a)所示桿件沒有抗側剛度，作用了壓力P之后，因為豎向荷載是負剛度，桿件很快就會垮掉（幾何可變）。必須給以側向支撐才能保持穩(wěn)定（圖2(b)）[10]。側向支撐的剛度 時才能使桿件穩(wěn)定。反過來可以推論：P的負剛度為 。側移失穩(wěn)時

即負剛度+抗側剛度=0.

對于懸臂柱，臨界荷載為 ，當作用的豎向荷載 時，抗側剛度 ，記 為P的等效負剛度，要求 得到 。參照 的形式可以假定：

得到 ，此時。

再對如圖2(c)的柱上下端均為彈性轉動約束的情況，可以推導出 式中 在1.0～1.216之間變化，絕大多數在1.1～1.16之間變化，偏安全可以取 [10]。

應用到多層多跨框架中，文獻[6]給出了說明。根據規(guī)范查表得到框架柱的計算長度系數，求得各柱子的臨界荷載 之后，從而得到豎向荷載的等效負剛度，即

（3）

因此框架有側移失穩(wěn)時

（4）

式中， 即層間抗側剛度， 是第 層的總剪力， 為這一層的層間位移，通過線性分析可以得到。 是這一層的第 個柱的軸力； ，這個系數變化非常小，從工程實際的角度來看，取1.1的情況下，得到的臨界荷載最大值誤差為10%，如果換算到計算長度系數，則最大的誤差只是5%[6]。

這樣得到的公式（4）有非常重要的實際應用價值，在幫助我們理解框架愛有側移失穩(wěn)本質的基礎上，能解決框架中各柱子軸力分布不均時的臨界荷載及計算長度，也能分析框架各層的穩(wěn)定性。

4有側移框架和無側移框架

文獻[3]中在4.1節(jié)中提到：按規(guī)定，對于有支撐的剛架，當其抗側移的剛度大于或等于同類無支撐剛架抗側移剛度的5倍時，方認為支撐系統有效，否則仍按無支撐剛架計算其穩(wěn)定性。但又在4.9節(jié)中拋棄了這種說法，采用了文獻[4]的規(guī)定。這里面涉及到一個概念性的問題，就是有側移框架和無側移框架到底指的是什么？它們與框架有側移失穩(wěn)和無側移失穩(wěn)有什么區(qū)別和聯系？

4.1 有側移框架和無側移框架的概念解析

《鋼結構設計規(guī)范》(GBJ17-88) [7] 第5.2.2條最末尾有這樣一個注釋：無側移框架系指框架中設有支撐架、剪力墻、電梯井等支撐結構，且其抗側移剛度等于和大于框架本身抗側移剛度的5倍者。有側移結構系指框架中未設上述支撐者，或支撐結構的抗側移剛度小于框架本身抗側移剛度的5倍者。

這樣的概念讓人困惑。因為稍有結構常識的人都清楚的知道，所有的結構及框架-支撐結構中的框架在水平風力或地震力作用下，都會產生側移。那么文獻[7]中的分類又是什么意思呢，或者具有什么用途呢？

實際上，文獻[7]中的準則是對國外規(guī)范誤解的結果。5倍關系最早由歐洲鋼結構協會于1977年提出，提出5倍關系的最早本意是對支撐部分和框架部分分擔水平力的比例進行界定，當支撐抗側剛度大于純框架抗側剛度的5倍時，框架分擔的水平力可以忽略不計，框架因不承擔水平力而無側移，并不是框架發(fā)生無側移失穩(wěn)[8]。

那么，對于有側移框架和無側移框架的定義，其實是針對雙重抗側力結構體系中的框架，根據其水平力的分擔比例來劃分的。

(1) 在雙重抗側力結構中，框架承受的總水平力小于等于總剪力的20％，則可以以足夠的精確度假設所有的水平力都由支撐架（剪力墻）承受，框架本身不承受水平力，從而這個框架可以看作無側移框架。

(2) 不滿足上述規(guī)定的框架―支撐結構體系中的框架，是有側移框架。

這樣的區(qū)分，在沒有計算機的時代，可以帶來計算上的簡化，在計算機時代，實用上已經沒有必要。但是仍然可以根據這個分類，對結構的受力特性有一個初步的總體上的了解：有側移框架是要承擔水平力的，而無側移框架依靠其他剛度更大的子結構來承擔水平力[6]。

4.2 兩種框架分類的區(qū)別

有側移框架和無側移框架的區(qū)分，不涉及到框架的穩(wěn)定性計算，只是通過了解建筑物各子結構在承受水平力上的相對比例，對框架進行一個分類。在框架分擔的水平力小到一定程度時可以進行簡化的力學分析。

強支撐框架和弱支撐框架的區(qū)分是用于判斷雙重抗側力結構中框架部分的失穩(wěn)模式的。根據框架結構是發(fā)生有側移失穩(wěn)還是無側移失穩(wěn)，或者介于兩者之間，選擇和計算對應的框架柱的計算長度及承載力。

5結語

本文從整體上對剛架穩(wěn)定中側移問題進行了闡述，據此可以更好地學習剛架穩(wěn)定內容，理解鋼結構穩(wěn)定性設計的有關規(guī)定，更準確地選擇鋼結構穩(wěn)定計算的圖表或公式。

參考文獻：

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篇7

引言

隨著國家經濟的快速發(fā)展，鋼結構在建筑領域起到了舉足輕重的作用，扮演著越來越重要的角色，無論在工業(yè)還是民用建筑中，鋼結構以其突出的特點迅速地占領著越來越廣的市場。其特點有：其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高，在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結構，但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點，在設計中根據其特點揚長避短才能更好地發(fā)揮鋼結構的作用。

一、鋼結構廠房空間結構解析

為了使本論文的鋼結構廠房分析設計更具有針對性和信服力，這里以實際的煉鋼廠房鋼結構廠房為具體研究對象進行分析討論。由于鋼鐵工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，煉鋼廠就成了一個重要的生產場所，屬于抗震規(guī)范中的乙類設防建筑。由于工藝布置的特殊性和生產設備的需要，煉鋼廠主廠房往往具有質量、剛度分布嚴重不均勻的特點。又基于建設周期及抗震性能等的綜合考慮，這類廠房大都采用全鋼結構建造。本文中以某設計生產能力為50噸的轉爐煉鋼廠為研究對象。

由于工藝要求的復雜性，該廠房由爐渣跨、加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、連鑄出坯跨共六跨組成，核心設備布置在爐子跨中部的塔樓內。該轉爐煉鋼廠房主要由塔樓、散狀料上料系統、柱子系統、屋蓋系統和吊車梁系統幾大部分組成，各部分的結構大都是由型鋼和鋼板焊接或螺栓連接而成。

二、輕鋼結構單層廠房設計的要點

2.1結構體系

1) 門式剛架分為單跨、雙跨、多跨以及帶挑檐的和帶毗屋等多種形式。多跨剛架中柱與剛架梁的連接可采用鉸接。

2) 輕型鋼結構工業(yè)廠房結構體系中，屋面常采用有檁體系，檁條間距為1． 5 m，屋面板為壓型鋼板或夾芯板，檁條采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼; 外墻采用有墻梁體系，墻梁間距為1.5 m ～ 2.1 m，墻面板為壓型鋼板或夾芯板，墻梁采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼。主剛架梁下翼緣和主剛架柱內側翼緣平面外的穩(wěn)定性，可通過在剛架梁下翼緣和檁條間或剛架柱內側翼緣和墻梁之間設置的隅撐來保證。主剛架之間的水平支撐可采用張緊的圓鋼或角鋼。

3) 根據跨度、高度和荷載不同，門式剛架的梁柱可采用變截面或等截面實腹焊接工字鋼或成品H 型鋼截面。單層廠房中當設有橋式起重機時，柱截面宜采用等截面構件。

4) 輕鋼結構工業(yè)廠房剛架柱基礎，剛架柱柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接可按鉸接或剛接，當廠房內設有橋式起重機時按剛接連接，其他情況按鉸接連接。

焊接實腹式工型截面門式剛架承重結構由剛架和基礎兩部分組成。門式剛架承重結構體系的剛架、檁條( 或墻梁) 以及壓型鋼板間通過可靠的連接和支撐相互依托，體系受力更趨向于空間化。

2.2 結構布置

1) 屋面結構平面布置

單層廠房輕剛結構房屋伸縮縫的設置: 當房屋縱向長度不小于300 m，橫向長度不小于150 m 時需要設置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的做法有兩種: 檁條連接處的螺栓孔采用橢圓孔或設置雙排柱，使結構有足夠的伸縮空間; 吊車梁與柱的連接處宜采用橢圓孔。

屋面檁條的布置，應考慮天窗、通風屋脊、采光帶等因素的影響，屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。

2)墻面墻梁布置

單層廠房輕剛結構房屋墻面墻梁的布置，應根據門窗的位置、大小確定墻梁的位置，另外設有挑檐、雨篷時還應增設墻梁等構件，墻梁的規(guī)格尺寸應由計算確定，同時還應考慮墻面板的規(guī)格，考慮到廠房的美觀，一般墻面梁設在主剛架柱的外側。

3) 支撐布置

橫向水平支撐和豎向柱間支撐可提高剛架的整體剛度，并能承擔和傳遞水平力，防止桿件產生過大的振動，避免壓桿的側向失穩(wěn)，可保證結構安裝時的穩(wěn)定。

當設有溫度伸縮縫時，在每個溫度伸縮單元應分別同時設置橫向水平支撐和豎向柱間支撐以形成幾何不變、穩(wěn)定的空間結構體系。

橫向水平支撐一般設置在溫度伸縮單元兩端第一開間剛架梁上翼緣，在水平支撐交叉的節(jié)點處應設置剛性系桿。橫向水平支撐的間距不大于45 m。橫向水平支撐既可以采用十字交叉圓鋼，又可以采用雙角鋼作支撐。

當溫度伸縮單元長度不超過90 m 時，在溫度伸縮單元兩端第一開間的上柱處設置上柱柱間支撐，在溫度伸縮單元中間的柱開間內分別設置上下柱柱間支撐。上柱柱間支撐為單片角鋼，連接在柱腹板的中間，下柱柱間支撐為雙片角鋼，連接在下柱兩側翼緣。值得注意的是在溫度伸縮單元的端部不設下柱柱間支撐。

在剛架轉折處應沿房屋全長設置剛性系桿。

三、輕鋼結構廠房鋼構件的設計

3.1 主要承重構件( 剛架) 內力計算方法

剛架的內力計算方法分彈性分析和塑性分析方法，變截面門式剛架通常采用彈性分析方法，等截面門式剛架通常采用塑性分析方法，同時還應滿足現行《鋼結構設計規(guī)范》的相關要求。

3.2 門式剛架位移( 側移) 計算

當屋面坡度不大于1 ∶ 5 時，柱頂在水平力H 作用下的位移( 側移) u，可按下列公式計算:

柱腳鉸接剛架:

柱腳剛接剛架:

其中，h，L 分別為剛接柱高度和剛架跨度; Ic，Ib分別為柱和橫梁的平均慣性矩; H 為剛架柱頂等效水平力; ζt為剛架柱與剛架梁的線剛度比。

3.3 構件強度計算

工型截面受彎構件在剪力、彎矩共同作用時，強度按下式進行計算:

當

當截面為雙軸對稱時:

其中，Mf為兩翼緣所承擔的彎矩; Me為構件有效截面所承擔的彎矩，Me = We f，We為構件有效截面最大受壓纖維的截面模量;Af為構件翼緣的截面面積; Vd為腹板抗剪承載力設計值，Vd =hw tw fv '。

3.4 構件穩(wěn)定計算

軸心受壓構件( 工型截面) 局部穩(wěn)定計算:

受壓翼緣:

腹板:

其中，b 為受壓翼緣自由外伸寬度; t 為受壓翼緣的厚度; fy為鋼材屈服強度; hw為腹板的計算高度; tw為腹板的厚度。

3.5剛架柱基礎的設計

3.5.1基礎形式

門式剛架輕型房屋鋼結構常用的基礎形式有:

1) 鋼筋混凝土獨立基礎，一般用于地基承載力比較大，土質比較均勻的情況。

2) 柱下條形基礎多用于加固工程中，在處理新舊建筑物基礎時，可以避免對舊建筑物基礎造成不利的影響。

3) 樁基礎一般用于深基礎，地基回填土較多、持力層較深的情況。

3.5.2 基礎的設計

1) 輕鋼結構廠房門式剛架柱基礎通過鋼板與鋼筋混凝土基礎之間連接采用鉸接或剛接柱腳。

2) 柱腳錨栓應采用Q235 鋼或Q345 鋼制作。錨栓的錨固長度應符合GB 50007-2002 建筑地基基礎設計規(guī)范的規(guī)定，為抵抗上拔力錨栓端部設置彎鉤或錨板，錨栓的直徑不小于24 mm，且應采用雙螺母或采取防止螺帽松動的有效措施; 柱腳錨栓按下柱柱間支撐傳遞的縱向風荷載和吊車剎車力或縱向地震作用的上拔力計算。剛架柱底部的水平力由柱腳底板與鋼筋混凝土基礎頂面之間的摩擦力來承擔，若還不滿足須設置槽鋼或角鋼抗剪鍵。計算柱腳錨栓的受拉承載力時，應采用螺紋處的有效截面面積。

結束語

輕鋼結構具有自重輕、工廠化和商品化程度高、施工周期短、節(jié)能環(huán)保等明顯的優(yōu)點。輕鋼結構門式剛架設計在單層工業(yè)廠房中越來越得到人們的青睞，但它畢竟還是一個新生事物，需要我們設計人員在工程設計中不斷的探索、改進、回訪中積累經驗，進而解決在工程設計中遇到的新技術、新問題。新技術、新材料的應用給設計人員提供了鍛煉的機會，帶來了新的挑戰(zhàn)，只要對不斷出現的新技術、新材料、新問題勇于探索、勇于創(chuàng)新，就能攻克難關，從而使新技術、新材料得到廣泛應用，我們的設計水平也會有較大的提高。

參考文獻

[1]魏明鐘.鋼結構設計新規(guī)范應用講評[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

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1柱腳的制作安裝

1.1預埋地腳螺栓與砼短柱邊距離過近。在剛架吊裝時，經常不可避免的會人為產生一些側向外力，而將柱頂部砼拉碎或拉崩。在預埋螺栓時，鋼柱側邊螺栓不能過于靠邊，應與柱邊留有足夠的距離。同時，砼短柱要保證達到設計強度后，方可組織剛架的吊裝工作。

1.2往往容易遺忘抗剪槽的留設和抗剪件的設置。柱腳錨栓按承受拉力設計，計算時不考慮錨栓承受水平力。若未設置抗剪件，所有由側向風荷載、水平地震荷載、吊車水平荷載等產生的柱底剪力，幾乎都有柱腳錨栓承擔，從而破壞柱腳錨栓。

1.3柱腳底板與砼柱間空隙過小，使得灌漿料難以填入或填實。一般二次灌料空隙為50mm。

1.4有些工程地腳螺栓位置不準確，為了方便剛架吊裝就位，在現場對底板進行二次打孔，任意切割，造成柱腳底板開孔過大，使得柱腳固定不牢，錨栓最小邊（端）距亦不能滿足規(guī)范要求。

2梁、柱連接與安裝

2.1多跨門式剛架中柱按搖擺柱設計，而實際工程卻把中柱與斜梁焊死，致使實際構造與設計計算簡圖不符，造成工程事故。所以，安裝要嚴格按照設計圖紙施作；

2.2翼緣板與加厚或加寬連接板對接焊縫時，未按要求做成傾斜度的過渡。對接焊縫連接處，若焊件的寬度或厚度不同，且在同一側相差4mm以上者，應分別在寬度或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。

2.3端板連接面制作粗燥，切割不平整，或與梁柱翼緣板焊接時控制不當，使端板翹曲變形，造成端板間接觸面不吻合，連接螺栓不得力，從而滿足不了該節(jié)點抗彎受拉、抗剪等結構性能。

2.4剛架梁柱拼接時，把翼緣板和腹板的拼接接頭放在同一截面上，造成工程隱患。拼接接頭時，翼緣板和腹板的接頭一定要按規(guī)定錯開。

2.5剛架梁柱構件受集中荷載處未設置對應的加勁肋，容易造成結構構件局部受壓失穩(wěn)。

2.6連接高強螺栓不符合《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接的技術條件》或《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈型式尺寸與技術條件》的相關規(guī)定。高強螺栓擰緊分初擰、終擰，對大型節(jié)點還應增加復擰。擰緊應在同一天完成，切勿遺忘終擰。一定要在結構安裝完成后，對所有的連接螺栓應逐一檢查，以防漏擰或松動。

2.7有些工程中高強螺栓連接面未按設計圖紙要求進行處理，使得抗滑移系數不能滿足該節(jié)點處抗剪要求。必須按照設計要求的連接面抗滑移系數去處理。

2.8有的工程缺乏有針對性的吊裝方案，吊裝剛架時，未采用臨時措施保證剛架的側向穩(wěn)定，造成剛架安裝倒塌事故。應先安裝靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架，而后安裝其他剛架。頭兩榀剛架安裝完畢后，應在兩榀剛架間將水平系桿，檁條及柱間支撐，屋面水平支撐，隅撐全部裝好，安裝完成后應利用柱間支撐及屋面水平支撐調整構件的垂直度及水平度，待調整正確后方可鎖定支撐，而后安裝其他剛架。

3檁條、支撐等構件的制作安裝

3.1為了安裝方便，隨意增大、加長檁條或檁托板的螺栓孔徑。檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構件，而且也是剛架梁柱隅撐設置的支撐體，設置一定數量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩(wěn)定性。若檁條或檁托板孔徑過大過長，隅撐就失去了應有的作用。3.2隅撐角鋼與鋼梁的腹板直接連接，當剛架受側向力時，使腹板在該處局部受到側向水平力作用，容易導致鋼梁局部側向失穩(wěn)。

3.3有的工程所用檁條僅用電鍍，造成工程尚未完工，檁條早已生銹。檁條宜采用熱鍍鋅帶鋼壓制而成的檁條，且保證一定的鍍鋅量。

3.4因墻面開設門洞，擅自將柱間垂直支撐一端或兩端移位。同一區(qū)隔的柱間支撐、屋面水平支撐與剛架形成縱向穩(wěn)定體系，若隨意移動其位置將會破壞其穩(wěn)定體系。

3.5有些單位為了節(jié)省鋼材和人工，將檁條和墻梁用鋼板支托的側向加勁肋取消，這將影響檁條的抗扭剛度和墻梁受力的可靠性。故施工單位不得任意取消設計圖紙的一些做法。

3.6有的單位擅自增加屋面荷載，原設計未考慮吊頂或設備管道等懸掛荷載，而施工中卻任意增加吊頂等懸掛荷載，從而導致鋼梁撓度過大或坍塌。任何單位均不得擅自增加設計范圍以外的荷載。

3.7屋面板未按要求設置，將固定式改為浮動式，使檁條側向失穩(wěn)。往往設計檁條時，會考慮屋面壓型鋼板與冷彎型鋼檁條牢固連接，能可靠的阻止檁條側向失穩(wěn)并起到整體蒙皮作用。

3.8剛性系桿、風拉桿的連接板設置位置高低不一，使得水平支撐體系不在同一平面上，從而影響剛架的整體穩(wěn)定性。剛性系桿與風拉桿構成水平支撐體系，其設置高度在同一坡度方向應保持一致。

目前，我國鋼結構住宅產業(yè)已進入一個新的發(fā)展階段，有關規(guī)范和標準已經出臺，國內鋼材產量充足，有了一批鋼結構住宅試點與示范的建設經驗和科技成果，鋼結構住宅的發(fā)展已具備了較好的物質和技術基礎。當然，在鋼結構住宅發(fā)展方面，還有一些技術問題有待解決。鋼結構住宅的推廣還需要做大量的工作，完善不同類型結構設計規(guī)范和施工技術標準，研制新型的輕質保溫墻體材料以及與住宅部品的配套問題，同時還要廣泛宣傳開發(fā)輕鋼住宅的益處，讓更多的開發(fā)商、設計師和用戶認識了解鋼結構住宅的優(yōu)點。

篇9

1.建筑設計與結構設計的概念

1.1建筑設計的概念

建筑設計指的是建筑工程在建造之前，建筑設計師充分按照工程任務，把可能在工程施工過程中或者使用過程中出現的問題作好通盤的設想，并擬定好解決問題的方案。建筑設計的主要內容包括：初步方案、初步設計、搜集資料、技術設計施工圖、技術設計施工詳圖等。隨著科學技術的不斷發(fā)展，建筑設計中越來越深入廣泛的利用各種科學技術的成果。

1.2結構設計的概念

結構設計指的是建筑工程的結構設計，主要包括建筑工程的基礎設計和上部結構設計。建筑工程的上部結構設計的主要內容和步驟包括：(1)根據建筑工程設計來確定建筑物的結構體系和結構的主要材料；(2)建筑物的結構平面布置；(3)初步篩選建筑材料的類型和強度等級，并根據以往經驗初步確定建筑物構件的截面尺寸；(4)建筑物的結構內力分析、各種荷載作用分析、結構荷載計算；(5)建筑物結構荷載效應組合；(6)建筑物構件的截面設計。

2.現代建筑設計與結構設計存在的問題

2.1現代建筑結構設計中的扭轉和共振問題

在現代建筑工程的結構設計中要求建筑三心要盡量匯于一個中心點，建筑三心指的是建筑物的結構重心、剛度中心和幾何形心。現代建筑結構設計中的扭轉問題主要是指在建筑物的結構設計過程中沒有做到三心匯于一點，在建筑物的水平荷載作用下建筑結構出現了扭轉振動效應。所以，為了避免建筑工程因水平荷載作用而出現的扭轉破壞，就必須在對建筑物的結構設計時盡量選擇合理的平面布局和結構形式，讓建筑物的三心盡量匯于一點。還有現代建筑結構設計中出現的共振問題，如果發(fā)生地震，而建筑場地的特征周期與建筑物的自振周期又很接近，那么建筑物和建筑場地就有可能發(fā)生共振。所以，在設計建筑工程方案時，必須要針對預估建筑場地的特征周期，選擇合適建筑結構體系和結構類型，并通過調整建筑物結構的層數，擴大建筑場地特征周期與建筑物的自振周期之間的差別，從而避免共振問題的發(fā)生。

2.2現代建筑結構的水平側向位移問題

現代建筑工程設計的水平側向位移即便能夠滿足建筑工程結構規(guī)程的要求，也不能代表該建筑結構設計是合理的，因為這其中還要充分考慮到地震力的大小和周期等因素。在對建筑工程進行抗震結構設計時，建筑物的結構剛度和地震力的大小有著直接的關系。當建筑物結構剛度小，而建筑工程的結構設計并不合理，但由于地震力比較小，所以結構位移也比較小，位移也就控制在規(guī)范允許的范圍內，但是這并不是合理的結構設計。因為地震力小、結構周期長是很不安全的，并且位移的曲線變化應該具有連續(xù)性，除了沿著豎向發(fā)生剛度突變之外，不能夠有其他明顯的折點或者拐點。在一般情況下位移曲線有三種類型：(1)剪力墻結構的建筑工程發(fā)生的位移曲線應該是彎曲型；(2)框架結構的建筑工程發(fā)生的位移曲線應該是剪切型；(3)框一筒結構和框一剪結構的建筑工程發(fā)生的位移曲線應該是彎剪型。

3.建筑設計與結構設計的關系

3.1建筑設計與結構設計的相互配合

在建筑工程的建設過程中，無論是公共建筑、工業(yè)建筑還是民用建筑大致可以分為分為兩類：(1)擁有完善的使用功能，優(yōu)美的建筑造型，通過專業(yè)化的施工工藝和制造技術與先進的結構體系有機地結合，創(chuàng)造出經濟適用的、新穎的、技術先進的建筑物；(2)主要追求新奇的藝術效果為主，沒有合理的建筑結構方案，創(chuàng)造出奇特的建筑物。在現代建筑物中主要實施和提倡第一類建筑。以具體的工廠廠房設計來談結構設計和建筑設計相互配合。工廠廠房的設備較大，車間要求十分寬敞，防火要求比較高，并且不改隔墻。以往的設計大都采用的是排架結構，廠房的墻體為240磚墻，廠房的屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結構，這樣的廠房才能滿足使用要求。但這種排架結構的設計不足之處施工周期長、跨度受限制、不經濟。

根據結構設計必須要考慮到廠房施工方便和經濟合理的條件，在現代的工廠設計中可以采用門式剛架輕型房屋鋼結構，在標離1米以下的地方為磚砌體，而墻體則用壓型彩鋼板，屋蓋也一樣。這樣的設計不但能克服上述廠房結構形式的不足，而且還滿足了廠房的使用要求。比如在對棉花加工廠這類廠房進行結構設計時，要充分滿足廠房的生產工藝要求，在廠房的功能布局上要充分考慮運輸活動和生產活動的方便，要為工廠創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，這是這類廠房的設計原則。所以，在滿足基本要求的前提下，施工最方便、最經濟、施工周期最短的設計方案必然成為首選方案。對于公共建筑來說，建筑的設計不能離開具體的設計對象。一個優(yōu)秀的建筑必然是結構設計和建筑設計之間密切配合的結果，同時還要分清配合的側重點。一個好的建筑設計能夠將建筑物完善的使用功能和優(yōu)美的建筑造型與結構設計充分地結合在一起。

3.2建筑設計與結構設計之間的密切聯系

在建筑設計過程中，有少數的建筑設計師把結構總是放在第二位，并一直強調結構必須服從建筑，這種觀念不但忽略了最基本的力學規(guī)律，還分割了科學的完整性。這種最大滿足使用功能和片面地追求建筑藝術與建筑技術結合的要求，往往會給建筑工程的質量帶來嚴重的隱患。在建筑設計過程中，任何一個建筑設計方案都會對建筑具體的結構設計產生一定的影響，并且建筑結構設計的技術水平也制約著建筑設計得層次。所以，在建筑工程的設計過程中，建筑設計師必須要具備一定的結構方面的基礎，并且能夠與結構設計相互協調，適當的結合，讓二者互相統一，從而創(chuàng)作出優(yōu)秀的、完美的建筑設計作品。

有的建筑設計師在設計中過分強調創(chuàng)作的標新立異、新穎、美觀，從而不能與結構設計有效的結合。而建筑物本身承受著巨大的地震力、自重荷載與活載、扭矩力、水平風力等，要是建筑設計師不按照建筑的結構受力特征和基本的結構技術原理進行豎向設計和平面設計，也不征詢結構設計師的意見，這樣就會導致結構設計師不能合理的選擇結構體系，從而出現建筑結構不穩(wěn)定問題發(fā)生。比如可以講建筑物的截面設計成為三角形，這樣建筑物的抗側能力和抗彎矩力就會小很多。還有些建筑設計師經常忽視結構力學的基本規(guī)律。比如：對于需要抗震設防的地方，建筑的高層電梯設置在建筑物的一側，不能與建筑物的剛度中心相互重合，電梯筒就會受到很大的剛度，從而造成結構偏正，產生扭轉。

結束語：

從建筑結構效益的角度來看，片面追求建筑物的藝術表現，忽視結構原理，設計出來的建筑作品往往只能作為雕塑作品或者是虛假的造型。只有符合正確的結構邏輯的建筑，充分發(fā)揮結構本身造型特點，充分融合結構設計構思和建筑設計構思去實踐個性的建筑，才能算得上是成功的建筑作品。同時，建筑設計師要不斷提高自身的藝術修養(yǎng)，勇于創(chuàng)新，充分利用結構設計原理來完善建筑設計。而建筑結構設計師也要充分了解建筑設計師的意圖，促進結構設計和建筑設計的有機融合和密切配合，從而設計出更高水平的建筑作品。

參考文獻：

[1]霍小董.綜論建筑設計與結構設計的關系問題[U]．四川建材，2007

[2]王立新,王立軒.淺談建筑設計與結構之間的關系[J].中華民居,2010,(12):31-31.

篇10

1.轉運站的梁柱截面設計

煤碼頭轉運站的梁柱截面設計要考慮到其受力的承載度，結合通過分析受力，總結下梁柱截面設計要注意的一些事項。

（1）主要依據轉運站層高較高、柱間距較大、荷載較大的特點，通常在梁柱截面設計上要采用鋼結構框架作為承重結構，通過設置人字形支撐或十字交叉來抵抗水平荷載，這樣才能配合轉運站的樓面和外墻的結構設計，提高轉運站的承載能力。

（2）轉運站梁柱截面荷載極為復雜，除設備荷載外，也會受到部分工藝的限制，特別是局部需承上部7條輸煤皮帶張力，輸煤皮帶進出使皮帶走向與轉運站存在較大夾角，底層只能采取抽柱處理造成不規(guī)則柱網，并且限制了梁柱間支撐的設置，致使結構較為復雜。

（3）同時煤碼頭處的風力很大，在受力分析和結構計算時發(fā)現結構扭矩和上部位移過大，也給轉運站梁柱截面增加了一定的荷載量。如果梁柱采用普通鋼結構，其受力能力將會降低，若要保證滿足規(guī)范要求，則鋼柱斷面增大較多，這樣會使梁柱使用的鋼材材料過度，會給轉運站的工程量加大，同時還會造成巨大的財力和物力的浪費。經濟實惠也是轉運站梁柱界面設計的關鍵。

2.轉運站荷載分析及組合

煤碼頭轉運站主要承載的重量包括設備的子重量和工作荷載量，其中工作的荷載量是轉運站受力的重點。這種荷載量主要體現在轉運站設備的水平拉力的承受能力上，對結構效應的影響力很大。從運煤皮帶機設備來看，通常皮帶機在工作時的水平拉力主要分為兩種，一種是正常工作時的穩(wěn)定拉力，另一種是障停車后滿載啟動的瞬間拉力，其中瞬間拉力遠遠大于皮帶機工作時的穩(wěn)定拉力。根據轉運站受力特點進行荷載組合的如下分析：2.1 皮帶機本身具有可變荷載

皮帶機設備本身是在工作狀態(tài)是受水平拉力（V1）的，這一拉力屬于皮帶機設備的可變荷載。如果皮帶機出現事故會產生瞬間拉力（V2），這種事故幾率較低，可以把這種瞬間拉力稱之為偶然荷載，V2受到的地震作用效應可以不予考慮。

2.2 轉運機設備結構不同荷載量不同

轉運站設備的水平荷載同設備的連接位置和設備工作的時間不同有關系，如轉運站連接了多條輸送線路，其水平荷載量會根據位置的平面及豎向不同而不同；當不同輸送線路的工作運作的時間不同的時候，也會使設備的水平荷載量產生不同的效果，不同組合的荷載對轉運站設備結構的設計也會產生不同效應。

2.3 轉運機設備特性影響荷載量大小

當轉運機的設備相同，當皮帶機的機頭和機尾處于工作狀態(tài)時，其對轉運機的設備會產生一定的拉、壓荷載，如果皮帶機停止工作時，其荷載量也會相應的消失。為此，對荷載分析主要看轉運機設備同時段運作時產生的荷載量，要根據設備的特性而定。

2.4 荷載設計要保持在基本風壓以下

轉運站設備中具有基本風壓，這種風壓通常要大于設備工作風速。為此，在轉運站設備設計上就要考慮要在基本風壓下的風荷載，在布置荷載上可以利用滿載停車時的荷載為基礎，因為這種情況下的荷載幾乎可以近乎于無動力和沖擊系數，便于計算設計更為精確。

2.5 轉運站檢修區(qū)只考慮人行荷載

轉運站設備要經過定期的檢查和維修，在維修期也會有一定的荷載量，除了一些荷載量是巡視工作人員隨帶工具產生的，其他的就是發(fā)生在設備未安裝或停機狀態(tài)的荷載量。所以，對于設備安裝的荷載就可以不用可慮設備自重及工作時的荷載，設備檢修及維護荷載不應與設備工作時的荷載進行組合，只是考慮到人行荷載即可。

2.6 轉運站活荷載跟地震作用有關

轉運站活荷載主要體現在設備正常工作狀態(tài)下的水平拉力和埋件上的設備活荷載，計算無地震作用時，1.0是轉運站活荷載的組合值系數，等效均布荷載代表著樓面檢修荷載；計算地震作用時，0.5是轉運站活荷載的組合值系數，懸掛吊重在計算地震作用時的組合值系數應取0。

3.振動荷載的分析與控制

在煤碼頭轉運站結構設計上也要考慮對振動荷載的分析，如振動篩、破碎機、皮帶機等設備需置于轉運站樓層上，處于工作狀態(tài)時就會給轉運站帶來不同的交變荷載。如果一旦這種振動效應較大，則會對轉運站結構帶來影響，還會影響到建筑的安全。為此，抗振設計也是煤碼頭轉運站結構設計的關鍵。

轉運站的結構振動主要跟震源、結構類型、阻尼等有關，對于擔水平及垂直運輸設備荷載的轉運站，具有很大的結構阻尼，其振動的效應較大，這種荷載僅僅和靜力荷載一樣，不會給轉運站結構帶來危害，但是轉運站設有振動較大的振動篩、破碎機設備，在工作狀態(tài)下將產生較大的交變荷載，則會對轉運站結構產生一定的影響。

4.轉運站結構設計水平及抗側力結構體系的構建

煤碼頭轉運站在煤炭運輸上具有重要作用，根據實際需求，其結構設計上層數更高，柱間距較大、荷載較大，所以加強高層轉運站結構安全性是設計的關鍵，主要注重水平及豎向抗側力結構體系的構建。

在轉運站結構設計前，要對結構的振動反應進行準確的估計，要采取抗震構造措施做以細致處理。對轉運站的樓面開孔應滿足工藝要求，把設備吊裝孔盡量錯開布置設備安裝孔，樓層的布置上要竟可能的減少平面凸角尺寸，合理調整樓層布局。

對鋼結構轉運站，當設備產生的水平荷載較大時，盡可能對稱布置抗側力結構。如果是承擔設備水平荷載的鋼結構轉運站樓層，就可設置水平傳力系統，加強轉運站的支持能力，可以澆鋼筋混凝土樓面或設置樓面水平桁架支撐等。

煤碼頭為煤炭的運輸提供了更多的便捷，還緩解了西南和南部內陸城市能源緊張問題。通過以上對煤碼頭轉運站設計的重點分析，可見荷載分析是設計轉運站的關鍵，也是保證轉運站安全的關鍵。

參考文獻：

[1]夏文遠.某煤粉輸送轉運站結構改造加固設計[J]，《江蘇建材》，2009. （03）：17-18.[2]陳義紅，莫宏武，胡崇華.力系轉換在羅涇煤碼頭T1轉運站改造中的應用[J]，《中國西部科技》，2007；（20）：22-23.

[3]姜袁，王乾峰.影響混凝土構件可靠度的因素及相關性分析[A]，湖北省機械工程學會青年分會2006年年會暨第2屆機械學院院長會議論文集（上）[C]，2006.8-9.[4] 張永勝，李雁英.預應力混凝土深受彎構件的裂縫實驗研究[A]，第16屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）[C]，2007. 57-58.

篇11

Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0130-02

0 引言

鋼結構住宅以其“環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化”和“綠色建筑”等特征成為了二十一世紀住宅建筑業(yè)的主導方向之一。我國對鋼結構住宅技術的應用和發(fā)展也提出了更明確的要求，為此，建立系統的理論研究和發(fā)展規(guī)劃對鋼結構住宅體系產業(yè)化的迅猛發(fā)展起著至關重要的作用。

1 國內外鋼結構住宅研究現狀

現代鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在一些發(fā)達國家的發(fā)展己有上百年的歷史，工業(yè)化生產和預制裝配程度較高。世界各國逐步形成自己獨特的鋼結構住宅體系I1]。自1960年以來，美國就開始發(fā)展冷成型鋼結構建筑[2]。20世紀80年代，1984年TarpyTS對螺栓連接的冷成型構件墻體的抗剪性能進行了研究[3]。1982年wolfeR.w對有石膏板填充的冷成型鋼構件墻的極限承載力進行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型鋼結構住宅中單片墻體以及整體結構在地震荷載下的性能[5]。而我國的鋼結構住宅發(fā)展較晚，與發(fā)達國家相比，國內建筑鋼結構行業(yè)仍是一個朝陽產業(yè)，新材料、新技術、新結構體系、新應用領域不斷出現。要加快建設鋼結構行業(yè)的發(fā)展，對現有建筑鋼結構設計規(guī)范的更新、完善或補充，以及對新的結構體系和新的應用領域的建筑鋼結構設計規(guī)范的編制工作顯得非常緊急。

2 鋼結構住宅的技術性分析

2.1 鋼結構住宅主體結構體系比較 鋼結構住宅技術體系并不是簡單的用鋼材替代混凝土和砌體作為支承結構，而是以鋼結構為主體結構，另外還包括圍護結構、鋼結構防火、鋼結構防腐及建筑設備的一個綜合技術體系。鋼結構住宅主體結構體系一般有以下形式：①純鋼框架體系；②冷彎C型鋼龍骨體系及熱軋型鋼龍骨體系；③鋼框架支撐體系；④鋼框架-剪力墻系；⑤鋼框架-混凝土組合結構體系；⑥錯列桁架體系。上述各類結構形式綜合比較如表1所示。

在這幾種結構體系中，前兩種結構體系主要用于低層鋼結構住宅，其他可適用于多高層鋼結構住宅。而且從表中可以看出鋼結構住宅的共同缺點為抗側力性能比較差。為進一步推進鋼結構住宅結構體系在國內建筑的應用，對于該結構體系尚需進行深入的研究。

2.2 提高鋼結構住宅的抗側力性能方法 輕鋼結構住宅的結構體系與傳統磚混結構或混凝土結構住宅體系有很大的不同，它主要由輕鋼結構體系、樓面結構體系和圍護結構體系等組成。而輕鋼龍骨體系是一種新型的結構形式相對于其它結構形式的輕鋼結構住宅，輕鋼龍骨體系的研究和應用更不成熟、不完善，更需要加強研究力度。關于低層輕鋼龍骨住宅的試驗和理論研究主要集中研究復合墻體的抗側力性能的研究，2008年武漢理工大學高景輝對輕鋼龍骨墻體的破壞模式做了分析，得出自攻螺栓連接破壞時一種主要因素，通過有限元參數分析發(fā)現，影響輕鋼龍骨復合墻體抗剪性能的最關鍵因素是自攻螺栓的數量，其次是墻體的尺寸、支撐。2010年浙江工業(yè)大學郎晟頡在靜力分析的基礎上研究了復合墻體的滯回性能與抗震性能，得出了隨著墻板厚度的增加，墻體抗側承載力隨著墻板材料不同有不同程度的提高，導軌與墻板的間距對墻體抗側性能影響最大。同年武漢理工大學張翠萍對三種不同支撐的輕鋼龍骨墻體：輕鋼龍骨剛架體系、輕鋼龍骨剛架支撐體系、輕鋼龍骨剛架端支撐體系，進行了抗側力性能分析，得出帶支撐的墻體的抗側極限承載力能滿足帶蒙皮的組合墻體的抗側力性能的研究。

3 鋼結構住宅的產業(yè)化發(fā)展

鋼結構住宅有著重量輕、抗震性能好、施工周期短、工業(yè)化程度高、環(huán)保效果好等特點，作為未來住宅的發(fā)展方向，人們正在逐漸關注它、接受它。目前的問題是，我國建筑鋼材消費嚴重偏低，且絕對量相差非常之大。如何加大建筑業(yè)中各類鋼結構建筑的使用比例，大力推進建筑鋼結構產業(yè)的快速發(fā)展，提高建筑用鋼在國家總鋼材產量中的份額，將是擺在在我們面前的重要課題。由于市場經濟尚不完善，建筑鋼結構產業(yè)的發(fā)展過于迅猛，長期以來自發(fā)形成的我國建筑鋼結構產業(yè)鏈配置存在較嚴重的問題，而改變這種現狀更加需要推進技術創(chuàng)新和成套技術集成體系的應用，使科技轉化為實際生產力，促進住宅產業(yè)化的發(fā)展。如果我們能實現鋼結構住宅的產業(yè)化生產，住宅建設及相關產業(yè)的勞動生產率將大大提高，其具有的廣泛的社會、經濟效益會更加明顯地展現在社會經濟的各領域，并被市場認可和接受。而進行產業(yè)化發(fā)展的關鍵是影響鋼結構住宅經濟性的主要因素，如施工技術及施工組織設計的選擇；鋼材的選用；結構體系設計，圍護及其它配套體系的發(fā)展及產品更新；鋼結構的防火、防腐處理；原材料價格，尤其是鋼材價格的上下波動；部品部件的產業(yè)化、社會化水平、標準化生產；部品部件的設計、制造、安裝等等。針對影響鋼結構住宅成本的主要因素，從成本控制的角度對供應鏈管理、產業(yè)化、標準化、企業(yè)管理等理論，通過加強鋼結構住宅領域的供應鏈管理，部品部件的生產社會化，住宅區(qū)的產業(yè)化運作，及公司管理理念的創(chuàng)新、提高管理水平，國家政策等一系列措施，尋求鋼結構住宅的成本控制的對策，增強鋼結構住宅與傳統混凝土住宅的競爭優(yōu)勢，從而改善鋼結構住宅面臨的建造成本較高、市場份額小、

社會對鋼結構住宅的認識程度不夠等現狀，吸引更多的社會主體參與到鋼結構住宅建設領域中，來促進鋼結構住宅的基本建設、應用與推廣。

參考文獻：

[1]周濤.鋼結構住宅技術體系及其建筑設計研究以多層、小高層住宅為例[D].北京建筑工程學院，碩士論文，2004.

[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork： Wiley，1985.

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一、鋼結構中空間網架結構的應用現狀

近年來，國內大型鋼結構工程建設項目越來越多，各種形式的空間結構已向超大跨度結構發(fā)展，其中空間網架結構應用的非常廣泛。例如天津體育中心，雙層球面網殼，焊接球節(jié)點；國家大劇院外部圍護結構為鋼結構網殼，深圳機場候機大廳，濟南長途汽車總站客運樓，天津自然博物館……一些已建或正在建的鋼結構工程，以其創(chuàng)新的理念、新穎的造型和獨特的結構形式成為了標志性建筑。

二、空間網架結構的結構形式

（一）剛性結構體系

1.網架

網架結構是目前空間結構中發(fā)展最快，應用最為廣泛的結構形式，按其結構組成劃分為交叉桁架系、四角錐體系和三角錐體系三大類。特點是空間剛度大，整體性好，有良好的抗震性能，而且構造簡單、施工方便，桿件規(guī)格統一（上、下弦桿等長，腹桿等長）。

2.網殼

網殼結構的應用比較廣泛，曲面形狀多樣，有柱面網殼、球面網殼以及其他各類復雜曲面及其組合。網殼結構是主要優(yōu)點是它的靈活性能夠適應建筑設計的創(chuàng)造性，但由于網殼結構主要承受的是壓力，那么它就存在穩(wěn)定問題。當跨度超過一定值后，材料的強度不能充分利用，不經濟。

（二）柔性結構體系

1.懸索結構

懸索結構是由高強拉索組成的張力結構，國內較早建成的是天津大學體育館。按其組成方法和受力特點可分為單層懸索結構，雙層懸索結構和索網結構。討論懸索結構關鍵問題是結構在風與地震作用下的動力反應。

2.膜結構

膜結構可分為充氣式膜結構和張力式膜結構兩種。膜結構具有自重輕、造型美觀、富有時代氣息、能源消耗少、施工速度快、經濟效益明顯、使用安全可靠、以及使用范圍廣等優(yōu)點，主要應用于大型體育設施，娛樂中心，超級商場等。但是，我國目前膜結構還沒有廣泛使用，主要原因是：國產膜材性能差，進口膜材價格高；膜結構的計算機輔助設計系統的開發(fā)滯后；缺乏相應的設計施工規(guī)程。

3.張拉整體結構

張拉結構是由一組不連續(xù)的受壓構件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自平衡的空間網格結構。這種結構體系的剛度由受拉索和受壓單元之間的平衡預應力提供，在施加預應力之前，結構幾乎沒有剛度，并且初預應力的值對結構的外形和結構剛度的大小起著決定性作用。

（三）雜交結構體系

雜交結構既可以是剛性結構體系間的組合，也可以是柔性結構體系與剛性結構體系的組合。如斜拉網架，懸掛網架，拱支網架，弦支結構等。雜交結構可以發(fā)揮不同類型結構的優(yōu)點，如：由于拱的作用，整體網殼被劃分成若干小的區(qū)段，使得網殼的整體穩(wěn)定性轉化為局部區(qū)段的穩(wěn)定性問題，部分桿件或區(qū)段的局部失穩(wěn)不會波及整個結構。所以，雜交結構可以更經濟，更合理地跨越大空間。

（四）折疊結構

折疊結構是一種用時展開，不用時收起的結構，類似于雨傘、遮陽傘。可分為附加支撐折疊結構和自穩(wěn)定折疊結構。這種結構在各個領域都有應用，如：生活中中施工棚、集市大棚、臨時住宅等；軍事上的戰(zhàn)地指揮、戰(zhàn)地救護等；航空上：太陽帆、可展式天線等。它的主要特點是造型新穎、質量輕、攜帶方便、便于保管和運輸且可重復使用，在各個領域有廣泛的應用前景。

（五）開合結構

在很短時間內移動開合部分或全部屋蓋，是的建筑物在屋頂開啟和關閉的兩種狀態(tài)下都可以使用。開合時間大概是20~25min，開合方式有水平移動、水平旋轉、空間移動及其組合。開合結構與體育事業(yè)的發(fā)展密切相關：在比較惡劣的環(huán)境條件下保護觀眾和運動員，實現了能在預定時間內進行預定比賽的目的，例如為2008年北京奧運會興建的國家體育場“鳥巢”， 平面形式為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個146m×76m的開口，這部分將設計成開合屋蓋。結構形式為空間剛架繞著內環(huán)旋轉而成。

（六）玻璃結構

玻璃結構的材料：浮法玻璃、鋼化玻璃及淬火玻璃。點式玻璃幕墻是一種新型的玻璃結構，省去了支撐框架，代以拉索、桁架及鋼爪，玻璃的通透性大大增強，結構的抗風和抗震性能也好于普通的玻璃幕墻。

三、空間網架結構的優(yōu)缺點

空間網架結構在體育建筑，機場建筑，車站建筑，賓館、會堂及展覽館，工業(yè)廠房及小品建筑上都有廣泛的應用。各類結構形式有其各自的優(yōu)缺點，它們共同的主要優(yōu)點是受力合理，可以跨越較大的跨度，結構組成靈活，有規(guī)律，計算機輔助設計比較成熟，加工制作機械化程度高。缺點是節(jié)點用鋼量較大，加工費較高，單層網殼屬缺陷敏感性結構，計算分析較為復雜。

四、總結

空間網架結構以其明顯的優(yōu)勢，在我國各個領域快速發(fā)展起來。這就要求我們要熟練掌握這些結構的設計與應用。在結構設計當中，結構選型是概念設計當中至關重要的一步，選擇正確的結構形式可以有效地降低建筑的造價、提升結構的可靠性，改善建筑的使用體驗。文中所提到的基本包含目前鋼結構中一般空間網架結構的結構形式，對于較為復雜的大跨度建筑以及地質條件極端惡劣的施工地區(qū)，還需單獨針對現實情況進行討論，選擇非常規(guī)的結構形式來滿足建筑的功能需求和安全性要求。

參考文獻：

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[3] 高立人（譯）.空間網格結構[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004

[4] 楊慶山.張拉索――膜結構分析與設計[M].北京：科學出版社，2004

[5] 張其林.索和膜結構[M].上海：同濟大學出版社，2002

[6] 沈世釗.懸索結構設計[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997

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摘要：

針對行業(yè)的發(fā)展和當前鋼結構建筑市場對鋼結構人才的需求，分析了一般本科院校鋼結構教學中存在的問題，對課程、課程設計、畢業(yè)設計和第二課堂的內容進行了全面分析與研究，構建并實施與理論教學密切配合的實踐教學，將實踐能力、創(chuàng)新精神和工程素質的培養(yǎng)寓于教育教學全過程，形成了第一課堂和第二課堂的互動效應。

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關鍵詞：鋼結構；第一課堂；第二課堂；教學改革

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中圖分類號：TU391-4 文獻標志碼：A 文章編號：

1005-2909(2012)01-0066-03

近年來由于國家技術政策的扶持，建筑技術不斷進步，建筑用鋼量日益增長，鋼結構在土木建筑領域的應用日益廣泛，使鋼結構課程在土木工程專業(yè)中的重要性不斷增強，對鋼結構課程的教學及人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。

一、鋼結構行業(yè)現狀和人才需求

2005年中國的鋼材產量達到37 117萬t（現已達6億t以上），已躍居世界首位。鋼結構具有工業(yè)化程度高、施工周期短、造型優(yōu)美、可回收循環(huán)利用、綜合性能優(yōu)越等諸多優(yōu)點，因此，其在建筑行業(yè)中的作用日趨重要。隨著鋼結構經濟指標的不斷優(yōu)化，中國鋼結構應用政策在建國60年來發(fā)生了很大變化，20世紀50年代“節(jié)約用鋼”，80年代“合理用鋼”，90年代“提倡用鋼”，2000年中國建筑金屬結構協會建筑鋼結構會議發(fā)出了《關于推行鋼結構住宅的倡議書》。政府的支持使鋼結構得到了快速發(fā)展，推廣應用面進一步擴大，上海、浙江、江蘇地區(qū)鋼結構加工量約占全國鋼結構加工量的1/3以上[1]。

隨著鋼結構的快速發(fā)展，出現了與行業(yè)發(fā)展不適應的人才短缺問題，企業(yè)亟需大批鋼結構設計和施工的專門人才。目前國內鋼結構作為一個專業(yè)研究方向僅在研究生層次有所涉及，本科層次人才培養(yǎng)近兩年來剛剛在浙江樹人大學[2]和內蒙古科技大學等少數幾所高校中起步，絕大多數本科院校還沒有從以鋼結構設計應用為主的鋼筋混凝土結構領域轉到鋼結構領域。

二、鋼結構人才培養(yǎng)現狀

據統計，在大多數一般本科院校鋼結構只是土建類專業(yè)的一門課程，學生在4年學習中，接觸到的有關鋼結構課程少則50~60學時，最多不超過100學時。這些課程主要講授鋼結構的基本計算原理，實踐性環(huán)節(jié)僅僅是一周的課程設計，

中間沒有安排任何實踐性教學環(huán)節(jié)，因此，學生在學習過程中沒有機會接觸到實際的鋼結構建筑物，也不知道如何進行鋼結構制作。學生如果沒有很好的空間想像能力則很難把圖紙所表達的意義和實際的建筑產品對應起來，因而也不能把自己的設計思想在設計圖紙上表達清楚。

雖然各個學校都安排了學生的生產實習，但根據各校生產實習的基本情況來看，在生產實習中學生還是以混凝土結構的工程為主，幾乎就沒有接觸到鋼結構工程。

從學生的畢業(yè)設計選題來看，絕大部分學生都選擇了混凝土結構的畢業(yè)設計題目，僅有少數學生選擇了鋼結構的設計，這就讓有志于從事鋼結構建筑的學生失去了上崗之前最后的鍛煉機會。學生得不到良好的系統性和整體性訓練，工程整體觀模糊，不符合鋼結構產業(yè)一體化綜合發(fā)展的市場需要。因此，土木工程專業(yè)學生畢業(yè)后即使在鋼結構領域從業(yè)，也遠不能勝任崗位工作。

一方面是鋼結構專業(yè)技術人員嚴重缺乏，企業(yè)求賢若渴，另一方面是相對不景氣的就業(yè)市場，高校應該看到和抓住這個良好的契機，對鋼結構課程教學進行改革，培養(yǎng)出具有良好鋼結構專業(yè)素質、為企業(yè)所歡迎的合格人才。

三、教學改革探索與實踐

首先，充分運用現代教育技術手段，建設以紙質教材為核心，以電子教案、多媒體輔助課件、網絡課程等BB電子教育平臺為支持的立體化教學資源庫。課堂上集中突出基本概念、基本理論和主要技術要點的講解和討論，在有限的課內學時中加大知識傳授容量，用啟發(fā)學生思考的模式代替被動接受教學內容的模式。課堂外，學生可以在任何時間、任何地點，通過網絡進行自主學習、交流討論，實現教學模式拓展。

其次，積極探索課程和設計內容的改革與融合，以便形成課程、課程設計、畢業(yè)設計的緊密銜接，以培養(yǎng)和提高學生的綜合素質和整體工程意識。具體措施體現為以下三點。

第一，將鋼結構課程與鋼結構課程設計相結合。

鋼結構課程的目標是在學習理論力學、材料力學、結構力學等課程的基礎上，學習和掌握有關鋼材的力學特性、鋼構件、連接和鋼結構體系的分析計算與設計的基本概念、基本原理和基本方法。課程設計是將課程基本理念轉化為課程實踐活動的“橋梁”。在課程教學期間，將課程設計計算部分作為課程大作業(yè)提前布置[3]，有利于課程設計任務的分解，有利于學生的“學”和教師的“教”，學生可以帶著問題去思考、學習，明確設計任務和設計思想，注重課程學習與課程設計的有機結合。

第二，將鋼結構課程設計與鋼結構畢業(yè)設計相結合。

鋼結構課程設計是鋼結構課程的實踐教學環(huán)節(jié)，通過課程設計，可加深學生對基本構件構造及連接的理解，使學生能夠熟練掌握鋼結構基本構件的設計計算原理和方法，熟悉鋼結構的設計過程，了解鋼結構的構造要求，培養(yǎng)和提高學生的綜合設計能力。在原有傳統屋架設計與現代輕型門式剛架廠房設計相結合的基礎上，可進一步拓展課程設計內容，實施雙向選擇，學生可以自主選題，也可以分工合作共同完成一個較大的設計題目。學院亦積極為學生搭建最全面的靈活的學習平臺，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和團隊意識。

但由于時間的限制，課程設計的廣度和深度還比較欠缺，系統訓練還不夠，因此，在畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)盡可能安排一些有關鋼結構研究和設計選題供學生選擇，進一步拓展，打破設計題目單一的狀況，使部分學生通過畢業(yè)設計階段的學習獲得更全面、更扎實的鋼結構知識和應用技能。畢業(yè)設計階段共安排16周時間，其中安排1周時間，結合指導教師的專業(yè)特點，引導學生關注鋼結構的發(fā)展現狀，促使其檢索科學論文或進行調研。學生在畢業(yè)設計期間帶著問題思考，最終以文獻綜述或開題報告的形式提交。畢業(yè)實習安排1周時間，由指導教師帶隊，在鋼結構工地、鋼構件加工廠實習，亦可聘請設計和施工單位的專家來校開展專題講座。其余14周，指導教師按計劃布置工作，每周都要輔導學生，密切關注

設計中的每一個環(huán)節(jié)和整個進度，既不包辦代替，也不放任自流。教師還要注意調動學生的積極性，充分發(fā)揮其主動性、創(chuàng)造性。

第三，課程、結構設計競賽與大學生創(chuàng)新項目的“三結合”，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。

針對鋼結構課程的特點，遵循工程類課程的學習規(guī)律，首先建立學生對鋼結構的感性認識，通過結構設計競賽與大學生創(chuàng)新項目，將課程教學的結構設計內容、綜合方案、計算、制作、試驗等有機結合，激發(fā)學生學習興趣，提高教學效果，以培養(yǎng)和提高學生的綜合素質和整體工程意識，形成第一課堂（課程、課程設計、畢業(yè)設計）和第二課堂（結構設計競賽與大學生創(chuàng)新項目）的互動效應，如圖1所示。

四、結語

在培養(yǎng)方案中教學總學時未增加的前提下，鋼結構課程改革的教學效果已初見成效。

以BB電子教育平臺支持的立體化教學資源庫包括通知、申報與檢查、課程簡介、課程規(guī)劃、師資隊伍、課程教學錄像、教學大綱、授課教案、課程課件、參考資料、作業(yè)及習題集、教研活動、課程設計與畢業(yè)設計、結構競賽與SRT、小組交流、討論板、外部鏈接、同行評價和測試區(qū)。注冊用戶503個、參與用戶457個，討論板發(fā)帖1 368個、測試區(qū)在線測試題9套。通過多媒體教學（BB系統），引入工程實例、部分動畫和模型，增強學生感性認識和理性思考，效果比較理想，再結合富有成效的傳統教學方法，教學效果顯著。學院鋼結構網絡課程榮獲第七屆浙江省高校教師教學軟件評比三等獎，鋼結構課程被評為浙江省高等學校精品課程。

在課程教學期間，將課程設計計算部分作為課程大作業(yè)提前布置，使學生明確設計任務和設計思想，注重課程學習與課程設計的有機結合，基本解決了課程設計教學量大與學生精力投人不足之間的矛盾，有利于師生的交流與溝通，課程設計質量明顯提高。在此基礎上，結合就業(yè)和畢業(yè)設計，進一步拓展，使部分學生通過畢業(yè)設計階段的學習獲得更全面、更扎實的鋼結構知識和應用技能，培養(yǎng)工程能力。從用人單位反饋的信息來看，做過鋼結構畢業(yè)設計的學生，普遍得到好評，已成為技術骨干。

課程、結構設計競賽與大學生創(chuàng)新項目的“三結合”已建立，嘉興學院“江南鋼構杯”結構設計競賽已成功舉辦了六屆，大賽展示了學生的創(chuàng)新能力，提升了學生的實踐動手能力，體現了團隊合作精神。從2005年開始，作為教學實踐檢驗，每年組織學生參加“浙江省大學生結構設計競賽”均獲獎項。此外，近年來土木工程專業(yè)學生已完成鋼結構校內SRT項目10項、浙江省大學生科技創(chuàng)新項目2項，在研浙江省大學生科技創(chuàng)新項目3項。

參考文獻：

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Research and practices of teaching reform of steel structure course

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SUN De-fa, LIU Jun-ying, NIU Zhi-rong, LI Gang

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(Institute of Structural Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang province, P. R. China)

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