今天給各位分享鋼結構設計的知識，其中也會對鋼結構設計資質證書進行解釋，如果能碰巧解決你現在面臨的問題，別忘了關注本站，現在開始吧！，本文目錄一覽：，1、，鋼結構設計應遵循哪些原則，2、，鋼結構設計15米跨度應該需要多大的鋼材，3、，寫字樓設計的鋼結構應該怎樣做？
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鋼結構設計應遵循哪些原則
1.建筑鋼結溝設計首先應滿足生產工藝、建筑功能和型式的要求，并在此基礎上做到結構合理、安全可靠、經濟節約。為此，結構設計人員應充分了解生產操作過程以及建筑功能和藝術的要求以便和工藝及建筑人員共同商定最合理的方案。
2.鋼結構設計時，應從鋼結構建筑工程實際出發，考慮材料供應和施工條件，合理選用材料，滿足結構在運輸、安裝和使用過程中的強度及穩定性和剛度的要求，同時還要符合防火標準，注意結構的防腐蝕要求。在技術經濟指標方面，應針對節約材料、提高制作的勞動生產率、降低運愉費用和減少安裝工作量以縮短工期等主要因素，進行多方案比較，通過分析、根據具體推況抓住主要矛盾以形成綜合經濟指標最佳的方案。
3.在選擇和確定結構形式和構件截面時，亦應從提高綜合經擠效益出發，不宜由于某一種構件的得失而影響總的經濟指標，如:
1）上部結構應和地基基礎的建設費用統一考慮;
2）廠房屋架的端離應和墻面結構的費用統一考慮;
3）有吊車廠房柱的截面高度直和廠房建筑面積統一考慮等等。
4.在可能條件下，逐步向結構定型化、構件和連接接頭標準化的方向發展.在具體
5.遵循集中使用材料的原則，即適當擴大柱距使承重結構大型化，減少構件數量，將鋼材集中使用于承受主要街載的結構上。使承受其它荷載及特殊荷載〔如地震作用)的鋼
6.在保證結構安全可靠的前提下，實行功能兼并的原則，即一個構件可同時承擔多種功能，如既起承重作用又起圍護作用的結構或既是承重構件又是穩定體系的網架等。
7.在鋼材選用方面應考慮結構的工作條件,(如受力情況、溫度和周圍介質環境等)材料供應和加工制作諸方面的因素。對各類各級鋼材應充分發摔其作用，做到各得其所。物盡其用。在一個構件中允許采用兩種不同鋼號的鋼材。在采用新材料方面，重點是推廣采用高效能鋼材.
鋼結構設計15米跨度應該需要多大的鋼材
如用工字型截面，常用：截面高度/梁跨度為1/25~30即梁高：500~600毫米（梁高可變截面較經濟）。
鋼結構是由鋼制材料組成的結構，是主要的建筑結構類型之一。結構主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成，并采用硅烷化、純錳磷化、水洗烘干、鍍鋅等除銹防銹工藝。
各構件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕，且施工簡便，廣泛應用于大型廠房、場館、超高層等領域。鋼結構容易銹蝕，一般鋼結構要除銹、鍍鋅或涂料，且要定期維護。
鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛度好、抵抗變形能力強，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。
鋼結構應研究高強度鋼材，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。
寫字樓設計的鋼結構應該怎樣做？
鋼結構設計簡單步驟和設計思路
（一)判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說鋼結構設計：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
（二）結構選型與結構布置
此處僅簡單介紹。 詳請參考相關專業書籍。由于結構選型涉及廣泛,做結構選型及布置應該在經驗豐富的工程師指導下進行。
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“概念設計”,它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題鋼結構設計，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。（無論結構軟件如何強大，扎實的結構概念和力學分析，及可靠的手算能力，才是過硬的素質。）
鋼結構通常有框架、平面(木行)架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。
結構選型時，應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架。屋面上雪壓大的地區，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼?？傃┹d釋放近一半。降雨量大的地區相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規則的高層中，不應單純為鋼結構設計了經濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型src柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。（把受力單元盡可能的向結構外圍布置，是充分利用材料性能的關鍵，就像中空的竹子一樣，所以外強內弱很重要。）
結構的布置要根據體系特征,荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力(風震)的作用線。 否則應考慮結構的扭轉。 結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
框架結構的樓層平面次梁的布置,有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
（三）預估截面
結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接h型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。
柱截面按長細比預估。 通常50λ150,簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或h型鋼截面等。
初學者需注意，對應不同的結構，規范中對截面的構造要求有很大的不同。如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。在普鋼規范和輕鋼規范中的限值有很大的區別。
除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。
（四）結構分析
目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮p－Δ,p－δ。
新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結構提供了條件。并不是所有的結構都需要使用軟件:
典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。
簡單結構通過手算進行分析。
復雜結構才需要建模運行程序并做詳細的結構分析。
（五）工程判定
要正確使用結構軟件，還應對其輸出結果的做“工程判定”。比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據“工程判定”選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。
不同的軟件會有不同的適用條件。初學者應充分明了。此外,工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離, 為了獲得實用的設計方法,有時會用誤差較大的假定, 但對這種誤差, 會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。鋼結構設計中,“適用條件、概念及構造”是比定量計算更重要的內容。
工程師們不應該過分信任與依賴結構軟件。美國一位學者曾警告說鋼結構設計：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題?！?/p>
注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。
（六）構件設計
構件的設計首先是材料的選擇。 比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似16mn)。 通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。 當強度起控制作用時,可選擇q345; 穩定控制時,宜使用q235。
構件設計中,現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。
當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步,一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級。并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但是，初學者至少應注意兩點鋼結構設計：
1、軟件在做構件(主要是柱)的截面驗算時,計算長度系數的取定有時會不符合規范的規定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以,尤其對于節點連接情況復雜或變截面的構件,結構師應該逐個檢查。
2、當上面第(三)條中預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區別對待。
(1) 強度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度，其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。
(2) 變形超限，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟。
使用軟件的前述自動加大截面的優化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區分，實際上，常常并不合適。
（七）節點設計
連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前,就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是,最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。按傳力特性不同,節點分剛接,鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節點做法及計算公式。
連接的不同對結構影響甚大。比如,有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題,但會產生較大轉動, 不符合結構分析中的假定。會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果。
連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法, 初學者可偏安全選用前者。設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用,比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。
具體設計主要包括以下內容:
1、焊接: 對焊接焊縫的尺寸及形式等,規范有強制規定,應嚴格遵守。 焊條的選用應和被連接 金屬材質適應。e43對應q235,e50對應q345。 q235與q345連接時,應該選擇低強度的e43,而不是e50。
焊接設計中不得任意加大焊縫。 焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定。
2、栓接:
鉚接形式,在建筑工程中，現已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結構部位使用。
高強螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格m12。常用m16～m30。 超大規格的螺栓性能不穩定,設計中應慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。 國外在低層墻板式住宅中,也常用于主結構的連接。
3、連接板: 可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm。 然后驗算凈截面抗剪等。
4、梁腹板: 應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
5、節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。
6、節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。 比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
（八）圖紙編制
鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。
1、設計圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據。深度及內容應完整但不冗余。在設計圖中,對于設計依據、荷載資料（包括地震作用）、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求（包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等）、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。
2、施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表。
設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。初學者可參考他人的優秀設計并參考相關的工具書，并依據規范規定編制。
鋼結構的設計原理和常見錯誤做法
鋼結構是主要由鋼制材料組成的結構，是主要的建筑結構類型之一。結構主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成，各構件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕，且施工簡便，廣泛應用于大型廠房、場館、超高層等領域。
鋼結構設計原理
(1) 將預埋的插筋清理干凈，按1：6調整其保護層厚度符合規范要求。先綁2～4根豎筋，并畫好橫筋分擋標志，然后在下部及齊胸處綁兩根橫筋定位，并畫好豎筋分檔標志。一般情況橫筋在外，豎筋在里，所以先綁豎筋后綁橫筋，橫豎筋的間距及位置應符合設計要求。
(2) 墻筋為雙向受力鋼筋，所有鋼筋交叉點應逐點綁扎，豎筋搭接范圍內，水平筋不少于三道。橫豎筋搭接長度和搭接位置，符合設計圖紙和施工規范要求。
(3) 雙排鋼筋之間應綁間距支撐和拉筋，以固定鋼筋間距和保護層厚度。支撐或拉筋可用φ6和φ8鋼筋制作，間距600mm左右，用以保證雙排鋼筋之間的距離。
(4) 在墻筋的外側應綁扎或安裝墊塊，以保證鋼筋保護層厚度。
(5) 為保證門窗洞口標高位置正確，在洞口豎筋上畫出標高線。門窗洞口要按設計要求綁扎過梁鋼筋，錨入墻內長度要符合設計及規范要求。
(6) 各連接點的抗震構造鋼筋及錨固長度，均應按設計要求進行綁扎。
(7) 配合其他工程安裝預埋管件、預留洞口等，其位置、標高均應符合設計要求。
2、頂板鋼筋綁扎
(1) 清理模板上的雜物，用墨斗彈出主筋，分布筋間距。
(2) 按設計要求，先擺放受力主筋，后放分布筋。綁扎板底鋼筋一般用順扣或八字扣，除外圍兩根筋的相交點全部綁扎外，其余各點可交錯綁扎(雙向板相交點須全部綁扎)。如板為雙層鋼筋，兩層筋之間須加鋼筋馬凳，以確保上部鋼筋的位置。
(3) 板底鋼筋綁扎完畢后，及時進行水電管路的敷設和各種埋件的預埋工作。
(4) 水電預埋工作完成后，及時進行鋼筋蓋鐵的綁扎工作。綁扎時要掛線綁扎，保證蓋鐵兩端成行成線。蓋鐵與鋼筋相交點必須全部綁扎。
(5) 鋼筋綁扎完畢后，及時進行鋼筋保護層墊塊和蓋鐵馬凳的安裝工作。墊塊厚度等于保護層厚度，如設計無要求時為15mm。鋼筋的錨固長度應符合設計要求。
常見錯誤做法總結于下：
1.暗梁當樓面梁使用。這是最常見的錯誤。暗梁之所以不能當樓面梁是因為其剛度不夠，荷載不能按自己設想的方式傳遞，即樓面荷載—板—暗梁—柱的傳遞方式幾乎是不可能的。這樣將大大低估板的內力。我個人認為，根據內力按最短距離傳遞的原則，用暗梁代替梁只有在板受集中力時，在集中力處沿板的最短方向(雙向板沿兩個垂直方向)設置暗梁，可以認為集中力由暗梁承受以滿足抗彎強度和裂縫要求，此時板的計算跨度絕對不能按支承于暗梁來考慮。但很多時候，這種做法也沒有必要，直接加大板的受力鋼筋即可，除非因抗剪(沖切)需要箍筋而使用暗梁。
2.與上一個問題相對應的是，在剛度發生較大突變(增加)處，應視為梁。典型的問題是不同高程的板之間出現的錯臺，錯臺本身平面外剛度比較大，而板的`平面外剛度較小，不管你是否愿意，板上的荷載都要傳遞到錯臺上，因此應當按梁來設計，尤其是抗剪鋼筋應滿足要求。地下通道、車站遇到的這種情況較多，其荷載又比較大，但大多數人對錯臺的處理卻非常草率，這很令人擔憂。
3.框架結構形成事實上的鉸接。最常見的是梁剛度比柱大的多，使柱對梁的約束作用較弱，形成事實上的鉸。這樣減少了超靜定次數，于抗震不利，也難以形成“強柱弱梁”。 坂神地震時，地鐵車站柱的破壞相當嚴重，也提醒我們不能忽視這個問題。地鐵車站頂底板可看作筏板，其梁的剛度當然大于柱，但中板處不宜將梁的剛度做得較大。另外，地下工程如通道、涵洞、地鐵車站等，有時不小心也容易作成剛度較大的頂底板和剛度較小的側墻，這樣橫剖面就形成鉸接的四邊形，兩側墻土壓力相差較大時很容易失穩，也不利于抗震。
4.板墻受力鋼筋置于分布鋼筋的內側。很多人總把分布鋼筋想象成類似梁的箍筋，因此配筋不小心就這樣倒置。分布鋼筋的作用在于固定受力鋼筋位置，傳遞受力及防止溫度收縮裂縫，它不需要象梁柱箍筋那樣外包以防止鋼筋受壓向外鼓出，更重要的是，板墻截面高度較小，為增加有效高度發揮受力筋作用，一般情況下應當外置受力鋼筋。某些特殊情況，如地下連續墻，由于施工方便原因可犧牲板有效高度，將受力鋼筋內置。
5.在緊靠柱的位置框架梁上搭梁。由于緊靠柱支承的位置，框架梁的轉動受到約束，當其上所搭的梁荷載較大時，將產生很大的扭矩，使框架梁的配筋變得困難。某些設計人員將此處框架梁與搭接梁的連接看作鉸接，這是很不安全的，因為梁的塑性變形能力有限。
6.板鋼筋不伸入上翻梁受力鋼筋之上。這在地面上結構中還不容易出現，但在地下工程中，由于結構形式不夠直觀，稍有疏忽就會犯錯。最常見的是通道入口處頂板有一道收口的橫梁，其底部順板向下傾斜，形成不規則的梁。多數人配筋將此梁受力鋼筋仍然沿水平方向布置，板的縱向鋼筋則從下側錨入梁內。地下工程沒有完全的分布鋼筋，在這個橫梁處，板的縱向鋼筋實際上是受力鋼筋，不但要按受力鋼筋錨固，還應當在梁受力鋼筋之上。另外，很多人認為此梁受力小，因而配筋馬虎。實際上，此梁由于單邊受力，有一定的扭矩，配筋應考慮板上荷載傳遞到此梁上。
7.地鐵車站不計中板開洞。由于開洞的影響比較難算，也由于部分人對開洞影響沒有當成一回事，因而計算時都加以忽略。當開洞較小時，這樣也許沒有多大影響，但地鐵車站有時在中板沿橫向平行布置三排樓、扶梯，嚴重削弱該處樓板剛度，雖然洞邊有加強的梁，但梁高受到限制，中板厚度通常都為400～500，因此不足以彌補其剛度的損失。至于加暗梁來加強洞口，更不能彌補計算模式與實際不符的不足。
鋼結構車棚設計方案簡介
在大街上，校園里或者是企業內部，隨處可見的是停滿自行車或者小轎車的鋼結構車棚，如果說小橋車還好，不怕雨淋的話，那么自行車就那么幸運了，如果經常被雨淋的話非常容易生銹，使用壽命縮短。所以建一個鋼結構車棚來停放自行車，為自行車遮風擋雨就是一件很有必要的事了，所以接下來小編喲啊為大家介紹的是鋼結構車棚設計和施工方案。
別看小小的一個車棚，里面的設計方法可多著呢，比如怎么設計可以節約材料，以最少的材料，最少的時間建造出一個鋼結構車棚，怎么才能將車棚建造的結實又能擋雨，還可以盡量容納更多的自行車，這些都是有很深的學問在里面的，要滿足這些要求，就得有一個好的設計方案了。
要建造鋼結構車棚，首先就得準備好適量可靠的材料，整個車棚使用的剛的規格分為兩種，一種是承重的鋼柱，采用的是10cm*10cm的方管，而梁的話要求稍微低一些，采用的是4cm*8cm的方管，然后是車棚的頂部了，許多車棚采用的是塑料頂，我認為這種頂不夠結實，所以這里采用的是膜結構，更加結實耐用。再一個就是焊接材料了，焊條、焊絲、焊劑這些都是不可缺少的材料，選購好這些材料之后就可以開始施工了。
在鋼架搭起來之前要做的是預埋鐵，準備好水準儀、電錘、電焊機等，在地下埋好鋼板之后，用電焊機和水準儀確保鋼柱的水平，然后將鋼柱與之焊接好，注意每塊鋼板之間的距離，再將其他的都焊接好之后，整體鋼架就基本上算是搭建好了。
接下來按照設計好的方案，將鋼柱以及梁每一根之間都用電焊機焊接牢固，注意保證鋼柱的豎直以及每根梁的水平，不然整個鋼架就不牢固，焊接好之后就是蓋頂了，這里采用的是膜結構頂，為什么呢?首先，高強度膜材料的出現，讓車棚的使用壽命達到三四十年，即使是暴雨天氣，膜材料頂也可以毫發無損。除此之外，膜結構頂部的透光性非常好，也可以阻擋紫外線對車的損壞。而且大家有沒有覺得膜結構的車棚頂很有藝術氣息呢?哈哈，這么多的優點，所以采用膜結構作為頂部。
經過小編介紹的鋼結構車棚的設計方案以及施工方案，是不是能夠很好的幫助大家，為大家解決了車棚設計中的難題呢?
30跨度鋼結構大梁設計
摘 要：隨著社會的發展與進步，我們越來越重視房屋鋼結構設計，鋼結構設計對于現實生活具有重要的意義。本文主要介紹大跨度房屋鋼結構設計的有關內容。
關鍵詞：
引言
與其他材料的結構相比,鋼結構具有材料強度高、結構重量輕;結構的塑性韌性較好;鋼結構的制造簡單施工周期短等優點。我們在進行鋼結構設計時,應當從工程實際出發,合理選用鋼材,選擇高強度、具有較好經濟指標的鋼材;在結構方案選擇上,應盡可能采用標準化、模數化的結構布置;在連接設計中,應選用構造簡單、傳力直接的節點形式,并應滿足構造要求;另外,在鋼結構設計中,還應保證鋼結構在加工、運輸、安裝和使用過程中的強度、剛度和穩定性要求,并應針對鋼結構的實際,滿足防火、防腐的要求。宜優先選用通用的和標準化的結構和構件,減少制作、安裝工作量。
1、存在的問題
門式剛架輕型房屋結構用于大跨度的單層工業廠房，其優越性越來越被業主接受，跨度也越做越大，30米以上跨度已屢見不鮮。然而由于鋼材市場的價格波動，鋼柱的用鋼量大于鋼梁的用鋼梁，加上防火涂料價格的昂貴，不少業主提出采用傳統的鋼筋混凝土柱，H鋼梁的結構形式，實際上，這已給設計人員提出了一種新的結構體系，由于目前現有的國家規范、規程沒有針對這種結構進行專門的規定，譬如受力分析、變形限值等等，加上一些設計人員將其與門式剛架結構混淆，從而使設計導入誤區，留下安全隱患，造成了較嚴重的后果，諸如鋼粱撓度大大超過限值要求，甚至脫落砸傷人，因此有必要對這種結構體系有一個明確的描述，對它的受力特點有一個明確的認識，才能使設計做到合理，防患于未然
2、結構體系的描述
上述的結構形式如果鋼筋混凝土柱頂與H人字形銅梁剛接，仍可定性為門式剛架體系，參照門式剛架的受力特點進行計算和設計。然而由于其柱頂與鋼梁的結合上由兩種完全不同的材料組成，其傳力是否可靠，至關重要，鋼梁為彈性材料，鋼筋混凝土柱為彈塑性材料，鋼筋混凝土柱頂混凝土節點區作為剛性節點，受力十分復雜，因此柱項節點的構造也較為復雜，這就給設計和施工造成了一定的難度，也增加了造價。實際上該類節點要做到完全剛性節點，也難以做到，設計時仍應適當提高鋼梁跨中的彎矩系數。上述的結構形式，如果鋼筋混凝土柱項與H人字形剛梁鉸接，則不能定性為門式剛架體系，從其受力特點來分析，對H鋼人字形鋼梁應定性為兩鉸折線拱，應按照拱的受力特點進行計算和設計，拱腳提供的反力應能阻止拱的位移變形，在小跨度的情況下(一般為跨度18米及18米以下)，拱腳提供的反力取決于鋼筋混凝土柱的抗推力(側位移剛度)，在大跨度的情況下(一般為跨度18米以上)，則應設置拉桿或在梁、柱間采用剛接節點。對鋼筋混凝土柱而言，應定性為跨變結構排架柱，按跨變排架進行受力分析和設計。
上述結構形式，如果H人字形鋼梁接近于平拱或做成平拱，鋼筋混凝土柱項仍與鋼梁鉸接，則結構體系演變為排架結構體系(無跨變排架)，可按排架進行受力分析和設計．
3、結構計算應考慮的問題
對于上述的雙鉸折線拱H鋼屋梁和跨變鋼筋混凝土排架柱的結構體系，若未設置拉桿，其計算較為繁瑣，如果未予以認真對待或認識不清，僅采用通常平面桿系計算軟件電算了事，不管其跨度多大都一樣，則是一種不負責任的做法，也給結構留下安全隱患。實際上，目前通用的平面桿系計算軟件是基于兩個基本假設的基礎上進行受力分析的，其一是平截面假設，即結構受力后桿件的截面保持不變，其二是桿件與桿件之間的夾角不變，即結構受力后梁，柱之間或折梁之間的夾角不變。這種假設對門式剛架而言，是符合其計算簡圖的，但這種假設對本文所針對的結構則不適用，也不符合實際受力的計算簡圖，首先人字型鋼梁由于拱腳推力較大(跨度越大，推力就越大)，如果拱腳不設置拉桿或柱的抗推力(側向剛度)不足，將產生較大水平位移，勢必造成鋼梁屋脊處夾角的改變，即桿件與桿件之間夾角的改變，不符合計算軟件的基本假設，其次由于拱腳水平位移的加大，給鋼筋混凝土柱增加了附加彎矩，即存在二階效應問題，而軟件計算又未考慮二階效應，再者由于懸索效應，屋面鋼梁內力將急劇增加，柱項的剪力也急劇增加．反過來又造成更不利的情況，這些都是目前計算軟件沒有考慮和解決的問題，因此電算的結果將產生較大的誤差，直接用電算結果進行設計顯然是不合理和錯誤的，勢必留下安全隱患，要解決這個問題，首先應解決好計算問題。
4、大跨度房屋鋼結構的設計要點
大跨度房屋主要按照荷載類型進行設計,其荷載主要分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。對于永久荷載,應采用標準值作為代表值。對于可變荷載,應根據設計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值。對于偶然荷載,應按照建筑結構使用的特點確定其代表值。
4.1 永久荷載
對大跨度房屋結構,永久荷載主要包括屋蓋結構自重和屋面覆蓋材料自重。屋蓋結構的自重計算可采用經驗公式或由計算機自動完成,在有擦體系中,還應計入擦條的自重。屋面覆蓋材料自重主要是指屋面板、屋面保溫層、找坡層及防水層等的自重。若有吊頂等裝修構造或設備管道,按實際情況采用。
4.2 可變荷載
作用在大跨度房屋鋼結構上的可變荷載有以下幾種。
(1)屋面活荷載。屋面均布活荷載一般按屋面的水平投影面計算。對于大跨度房屋鋼結構,不上人屋面,屋面均布活荷載標準值采用0.5kN/m2,但當施工或維修荷載較大時,應按實際情況采用,或在施工中采取特殊措施;上人屋面,屋面均布活荷載標準值采用2.0kN/m2。
(2)雪荷載。屋面雪荷載的大小主要與屋面的幾何形狀、朝向和風向等有關。大多數情況下,屋面雪荷載小于荃本雪壓。這是因為雪可從坡度較大的曲面屋頂滑落,風可將松散的雪從平屋頂刮下,有時雪還可能被屋頂外皮的散熱所融化。然而,有時也會產生積雪,如雙坡屋面的背風一側、雙跨或多跨曲面屋頂的交接處等。此時必須考慮采用較大的雪荷載。
(3)風荷載當空氣的流動受到建筑物的阻礙,就會在建筑物表面的法向形成壓力或吸力,這些壓力或吸力稱為建筑物所受的風荷載。風荷載具有靜力和動力作用的雙重特點,其靜力部分稱為平均風或穩定風,動力部分稱為脈動風。平均風對結構的作用可用靜力學的方法求得;脈動風對結構的作用應采用動力學的隨機振動理論求得。
(4)溫度作用。
跨度房屋鋼結構在因溫度變化而出現溫差時,由于桿件不能自由變形,會在桿件中產生應力,即溫度應力。溫差的大小與結構合攏時的溫度與當地年最高或最低氣溫相關,在設計中應考慮。關于溫度應力的計算原則按空問結構的相關規程執行。
(5)支座位移。大跨度房屋鋼結構由于位移的不均勻沉降而引起結構桿件內附加應力。
4.3 偶然荷載
在大跨度房屋鋼結構分析中,偶然荷載主要是指地震作用。地震作用是建筑物因地面運動而產生的一種慣性作用,屬于動力作用。它的大小既與結構的固有振動特性有關,又與地面運動的特性有關。地震作用與風荷載的區別在于:① 地震作用完全屬于動力作用,而風荷載具有靜力和動力作用的雙重特點。②地震作用與建筑物的重量直接相關,重量越大,地震作用也越大;而風荷載主要與體型(或流形)和開洞情況關系較大。③建筑物的自振周期越長,對承受地震作用越有利,而對承受風荷載卻是很不利的。地震作用包括水平地震作用和豎向地震作用兩類。一般情況下,應在結構兩個主軸方向分別考慮水平地震作用,對于8度和9度區,還應計算大跨度房屋鋼結構的豎向地震的作用。大跨度房屋鋼結構的地震作用一般可采用振型分解反應譜法計算;對于某些規則的網架和網殼結構還可采用簡化計算方法;對特別重要或體型特別復雜的空間結構,應采用時程分析法進行補充計算。
結束語
鋼結構雖然相對簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念，才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。
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