钢结构加建设计书

钢结构加建设计书（精选6篇）

1.钢结构加建设计书 篇一

市人民医院建设泌尿科外连廊及门诊综合大楼加建电梯工程施工招标公告

招标项目编号： 2010-51号

1、梅州市人民医院建设泌尿科外连廊及门诊综合大楼加建电梯工程项目,经梅州市发展和改革局(梅市发改社[2010]30号)批准建设,现决定对该工程施工进行公开招标,选定承包人。

2、工程项目概况：

2.1工程规模:泌尿科扩建连廊约60.32米,建筑面积约440平方米；门诊综合楼加建电梯井(3米×2.4米×44.25米),工程预算造价总约97.49万元。

2.2招标范围：建筑、装饰、给排水、电气、钢结构等工程（按设计文件及工程量清单项目内容）；

2.3资金来源：自筹；

2.4工程地点：江北黄塘路34号； 2.5建设工期：100个日历天；

2.6承包方式：工程量清单报价,固定总价大包干。

3、资质和信誉要求：

3.1资质条件:投标单位须具有房屋建筑工程施工总承包三级或以上资质的独立法人企业； 3.2信誉要求:不在梅州市住房和城乡建设局（原梅州市建设局）作出的不良行为公示期内的企业和建造师；

4、投标单位拟派本工程的建造师(单位以证书为准,不得挂靠)须具有建筑专业二级或以上资质,且未承担其他在施建设工程项目。

5、凡具备上述条件的施工企业(外地企业须已在梅州市住房和城乡建设局办理年度备案手续)均可报名,报名须提供的资料:梅州市建筑业企业投标登记证(未办理登记证的企业须提供企业资质证书副本原件及复印件、营业执照副本原件及复印件、企业安全生产许可证副本原件及复印件）、建造师注册证书原件及复印件、项目负责人安全考核合格证书（建安B证）原件及复印件、建造师身份证原件及复印件(以上原件核验后退回)、企业法定代表人证明书或其授权委托书、投标申请书，上述资料必须由拟派本工程的建造师亲自递交。

6、报名时间:2010年 6 月 12 日 8:30～16:00时(报名地点:梅州市建设工程交易中心)。下午16:00时审查投标申请人资格,审查结果将网上公告。

7、合格投标人于2010年 6 月 13 日9:30～11:30时到招标代理机构领取招标文件及图纸资料，逾期作弃权处理。招标文件及资料费500 元，售后不退。

8、投标文件提交的截止时间为2010年 7 月 6 日9:30 时,提交到梅州市建设工程交易大厅,逾期将被拒绝,同时在梅州市建设工程交易大厅举行开标评标会,投标人的法定代表人或其授权委托人应准时参加(带身份证原件备查)。

9、正式投标人在提交投标文件的同时，应按照规定提供投标保证金人民币壹万元整。

招 标 人（盖章）： 梅州市人民医院 办公地址： 梅州城区江北黄塘路‎34号

联 系 人： 朱先生 联系电话： 0753-2131238

招标代理机构（盖章）：梅州市嘉建工程造价咨询有限公司 办公地址：梅州市江南嘉恒路2号四楼

联 系 人：侯 工 联系电话： 0753-2252167

梅州市建设工程交易中心 办公地址：梅州市江南嘉恒路2号 联系人：冯好彬 联系电话： 0753-2265256

http://market.meizhou.gov.cn/website/stuff/js/Index.jsp 日期：2010年 6 月 9 日

2.浅析钢结构抗震设计 篇二

关键词:钢结构抗震设计

中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:1674-098x(2011)05(c)-0024-01

随着我国经济的进一步发展和建筑技术的逐渐进步,钢结构也越来越广泛的应用于建筑当中,其中在建筑结构中,钢结构具有良好抗震性,并且工业化生产程度较高,钢结构施工周期较短,并且具体节能环保、延展性好等优点,特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用,减少地震对钢结构建筑的破坏。针对钢结构建筑的如此突出的优点,美国等等国家的钢结构建筑已占到所在国内建筑总量的一半以上。日本是地震多发的国家,钢结构建筑在日本建筑当中的占有率更是达到了65％左右。根据日本阪神地震后资料的显示,在地震中钢结构建筑的受损程度和受损概率要远低于混凝土结构。2008年四川汶川地震中,作为钢结构建筑的绵阳体育馆也没有受到损坏,成为安置地震灾民的主要地点。

在进行钢结构的抗震设计的时候,设计者应从历次震害中吸取经验和教训,除了在强度和刚度上提高结构的抗力以外,还要从如何增大钢结构在往复荷载作用下的塑性变形能力等方面考虑,以及从减小地震作用方面考虑,做到既经济合理、又安全可靠。

1 钢结构抗震结构体系

在钢结构建筑中常见的结构体系有框架一偏心支撑结构、框架一中心支撑结构和框架结构灯等。纯框架钢结构具体延性好,抗震性能好的特点,但是由于它的抗侧刚度比较差,不适宜于层数太高的建筑当中。框架-中心支撑结构的抗侧刚度大,适用层数较多的钢结构建筑,但是由于支撑构件的滞回性能较差,耗散的地震能量比较有限,其抗震性能不如纯框架。框架-偏心支撑结构可以通过偏心连梁的剪切屈服,耗散地震德能量,同时又可以保证支撑不丧失其整体稳定,它的抗震性能优于框架一中心支撑结构。可以采用能与钢框架抗侧刚度相匹配的带竖缝剪力墙以及内藏钢板剪力墙代替支撑,可以构成框架一抗震墙板结构,它的抗震性能优于框架-中心支撑的结构。当建筑刚度更高的时候,可以采用沿建筑周边设置密柱深梁框架构成的框筒钢结构。框筒结构具体抗侧刚度大,并具有较好的抗震性能[1]。

2 钢结构破坏部位

钢结构的震害主要有节结构的整体倒塌、构件的破坏和点连接的破坏等三种形式。

2.1 节点连接的破坏

2.1.1 框架梁柱节点区的破坏原因

对节点破坏原因的分析:(1)裂缝主要出现在节点下翼缘,是因为钢结构梁上翼缘有楼板加强,并且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊;(2)梁端焊缝通过孔边缘会出现应力集中,引发裂缝;(3)梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝,缝隙在竖向力作用下擴大;(4)焊缝存在缺陷,特别是下翼缘梁端现场焊缝的中部,因为腹板妨碍焊接和检查,出现不连续;(5)焊缝金属的冲击韧性低。

2.1.2 支撑连接的破坏

采用螺栓连接的支撑破坏形式,包括支撑杆件螺孔间剪切滑移的破坏、节点板端部剪切滑移的破坏、以及支撑截面削弱处断裂。支撑是框架一支撑结构当中最重要的抗侧力部分,一旦发生地震的时候,它将首先承受水平地震作用,如某层的支撑发生破坏,将使这个楼层成为薄弱层,造成严重后果。

2.2 构件的破坏

2.2.1 支撑杆件的整体失稳、局部失稳和断裂破坏

当支撑构件的组成板件宽厚比较大时,往往伴随着整体失稳出现板件的局部失稳现象,进而引发低周疲劳和断裂破坏,这在以往的震害中并不少见。试验研究表明,要防止板件在往复塑性应变作用下发生局部失稳,进而引发低周疲劳破坏,必须对支撑板件的宽厚比进行限制,且应比塑性设计的还要严格。

2.2.2 钢柱脆性断裂

在1995年阪神地震当中,位于芦屋市海滨城高层住宅小区,小区当中的2l栋巨型钢框架结构的住宅楼共有57根钢柱发生了断裂现象,所有箱形截面柱的断裂都发生在14层以下的楼层里,并且都是脆性受拉断裂,断口呈水平的形状。

我们分析认为:①有的钢柱断裂发生在拼接焊缝附近,这里可能正是焊接缺陷构成的薄弱部位;②钢柱暴露于室外,当时正值日本的严冬,钢材温度低于0摄氏度;③箱形截面柱的壁厚达50mm,厚板焊接时过热,使焊缝附近钢材延展性降低;④竖向地震及倾覆力矩在柱中产生较大的拉力。

2.3 结构的倒塌破坏

1985年墨西哥发生的大地震中,墨西哥市的某个综合大楼的3个22层的钢结构塔楼之一发生倒塌,其余2栋钢结构塔楼也发生了严重破坏,其中1栋已经接近倒塌。这3栋塔楼的结构体系都是框架-支撑结构。有关分析证明,塔楼发生倒塌或者严重破坏的主要原因,是因为纵横向垂直支撑偏位设置,从而导致刚度中心和质量重心相距太大,所以在地震中产生了较大的扭转效应,致使钢柱的承载力小于作用力大于,引发了3栋相同的塔楼发生了严重破坏甚至倒塌。由此可见,规则对称的结构体系对抗震是十分有利的。

3 钢结构抗震设计的要求

3.1 选择对建筑抗震有利的场地和地基

场地影响了钢结结构的地震反应,钢结构地震反应大小决定了钢结构的震害。因此在抗震设计的时候应选择坚硬的中硬土场地,当实在无法避开不利的或者危险的场地的时候,应采取补救措施。

3.2 选择合理的结构总体布置

(1)建筑形状力求规则形状较简单建筑物由于受力性能明确,遭受地震时破坏很轻。在抗震设计时要求建筑形状规则,结构要求对称,来减小质量中心和刚度中心的偏离;(2)强度以及刚度应连续变化抗震结构的刚度、承载力在楼层平面内应均匀,沿结构坚向应连续并且均匀。

3.3 选择合理的抗震结构体系

(1)具有明确的计算简图以及合理的地震作用传递途径;

(2)结构应该具有多道抗震防线①结构应有良好“坚韧性”。就是必备的强度,刚度良好的变形和耗能能力[2][3]。②抗震体系应有最大可能数量的内部以及外部富余度,能在结构适当部位有意识地建立起有利的屈服区以使结构既能吸收和耗散大量地震能量,万一破坏易于修复。③抗震结构体系应由一些延性较好的分体系组成,并且由延性较好的联系构件连接起来。

4 结语

钢结构抗震设计设计涉及的方面很广和丰富,上面我们所论述的只是其中一小部分。总之,钢结构抗震设计始终贯穿于钢结构设计中的各个阶段,它是钢结构建筑抗设计重要组成部分。我们在钢结构建筑体系的设计中要充分了解钢结构住宅的破坏机制以及和破坏过程,灵活运用钢结构抗震设计准则,合理地确定和解决结构设计中的各种问题。这样我们才能设计出经济、合理、安全适用的钢结构建筑[4]。

参考文献

[1]丰定国,王杜良．抗震结构设计[M]．武汉:武汉工业大学出版社,2006.12～15.

[2]朱伯龙,张琨联．建筑结构抗震设计原理[M],上海;同济大学出版社,1999．12～13

[3]中华人民共和国建设部．建筑抗震设汁规范[s]．北京:中国建筑工业出版社,2006．34～45.

3.多层钢结构设计的一些思考 篇三

关键词：钢结构设计 步骤 思路 通病

1 钢结构设计思路和步骤

1.1 首先要判断结构是否适合用钢结构

钢结构并不适用于所有的结构，一般情况下，高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、密封性要求高、高温车间、要求能活动或经常装拆的结构中常用到钢结构。目前，钢结构以其自重轻和施工快的特性，被广泛应用在住宅、临时建筑、工厂、体育馆、大厦、歌剧院、大桥等建筑结构中。

1.2 钢结构设计时结构的选型与结构布置

因为结构选型广泛，实践经验较少的年轻工程师应该多向经验丰富的工程师共同研究后再慎重进行结构选型和布置。“概念设计”在钢结构的整体设计中占有相当重要的地位，所以设计时应注重这一点。对没有做出要求或无法得出精确的分析结论的部分，可按从整体结构体系与分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、试验现象、工程经验所获得的设计思想，从整体上来确定控制结构的布置及细部措施。早期通过概念设计实现快速比选。所得结构方案便于手算，从而准确定性，进一步明确概念，同时也能省去结构分析环节的一系列复杂的运算。

进行结构选型的过程中，必须对各类结构的特点进行周密的分析。基本雪压大的区域，最好设计使积雪自动滑落的屋面曲线，而且要认真分析降雨量较大的区域。如果建筑条件允许，可在框架中布置支撑会比加大梁、柱截面对位移进行有效的控制，这样不仅会取得预期的效果，而且经济合理。有些建筑的屋面覆盖跨度稍大，单向受力可采用张悬梁、桁架等结构体系，双向受力可选用网架等结构体系。而钢-混凝土组合结构通常应用在高层钢结构中。

建设单位应该参照荷载的特性及其分布状况、体系特征等来进行结构的布置。正常情况下，应确保力学模型清晰，且刚度均匀，注意防止移动荷载或大荷载引起较大影响，尽量让其通过固定的线路直接传递到基础。柱间抗侧支撑要均匀分布，支撑的形心应最大限度的挨近侧向力的作用线，否则还要分析结构的扭转。框架结构的楼层平面次梁的布置，某些情况下，为满足各种不同的需求，必须对荷载的传递方向作出调整。为了减小截面，次梁可沿短向布设，但该措施可能会增大主梁截面，楼层净高也会随之缩小，顶层边柱可能因此而承载较大力。

1.3 对截面进行预估

完成结构布设以后，要初步估算构件截面，估算内容大致是假定梁柱、支撑等断面的尺寸和形状。可采用轧制或焊接H型钢截面的钢梁设计。参照支座与荷载的情况，截面高度一般为跨度的1/20～1/50之间。翼缘宽度按照梁间侧向支撑的间距以L/b限值为准时，钢梁的整体稳定的一系列计算可以不作考虑。翼缘宽度、截面高度明确以后，根据规范中局部稳定的构造规定来估算板件的厚度。根据长细比来对柱截面进行估算，一般可确定为50<λ<150，而简单选择值约为100。根据单向受弯、双向受弯、轴心受压等情况，可采用H型钢和方钢管截面等，这两种钢结构的双方向受力情况都比较好。对于刚接触这中钢结构的工作人员来讲，可对应各种结构类型以及对截面的构造的各类要求，如钢结构所特有的构成构件板件局部稳定性的问题，轻钢规范中的限值与普钢规范中的限值之间的差别较大。

除此之外，规范中并未特别要求构件必须选用何种截面形式，结构工程师可按照构件的受力状况，尽量选用安全性能高、美观经济的截面形式。

1.4 对钢结构进行分析

对于钢结构的设计而言，一般采用线弹性分析的方法来研究钢结构，新近的部分有限元软件可适当采用几何非线性及钢材的弹塑性能，以便于对结构作出更为具体的分析。需要注意的是，某些结构无需使用软件，典型结构可查相关资料或工具书来对变形、内力等进行直接的判断，也可通过手算来分析简单的结构，复杂结构则需要建模运行程序同时对结构进行周密的分析和判断。

1.5 钢结构构件的设计

设计构件时，首先确定合适的材料，Q235、Q345都是构建设计中用的比较多的材料。如果强调结构的稳定性能，最好选择Q235；如果注重结构强度，Q345则是最好的选择。

现在的结构软件通常都具有截面验算的后处理功能。因为当前的程序技术有了很大的改进，一部分软件可将未通过验算的构件，从给定的截面库中选用加大一级的，同时自动重新分析和验算，直到其合格为止。这就是截面优化设计功能其中的一项，这项功能为结构师省去了大量不必要的工作。

如果是初学者则要注意下列两个方面：

①软件在进行构件截面验算的过程中，某些情况下，计算长度系数的取定会与相关要求不符，特别是变截面的构件或在节点连接复杂的情况下，必须逐个排查。

②如果估算的截面达不到设计要求，就应该加大截面，而且要分清以下两种情况。

a若强度不符合设计要求，则组成截面板件的厚度可适当加大：若抗弯不符合规范，则翼缘厚度可适当加大；若抗剪不符合规范，则大腹板厚度可适当加大。

b遇到变形超限的情况，不要盲目增加板件厚度，而是要适当增加截面高度，以满足经济、合理的要求。

1.6 节点的设计

在钢结构设计中，连接节点的设计属于其中的一项关键性的内容。分析结构的过程中，首先要认真分析并明确节点的形式。实际进行钢结构设计时，一般会发生结构分析模型所用的形式与最终设计的节点及结构形式不一致的情况，设计中要尽量避免这类问题的出现。根据各类传力性质，节点主要分为半刚接、铰接、刚接。刚刚接触这类结构的人员最好采用便于简单定量分析的前两者，也可采用相关资料和工具书中推荐的节点做法和计算公式。不同的连接方式也会在一定程度上影响到结构的性能，如一部分刚接节点虽然可承受一定的弯矩，但会发生大幅度的转动，与结构分析中假定的情况存在差别，实际工程变形也会因此超过估算的范围。

通常采用等强设计、实际受力设计的方式来实现节点的连接，初学者若考虑到安全因素，可采用等强设计。设计手册可为设计者提供焊缝和螺栓连接的表格以供查用，也可以采用结构软件的后处理部分来自动完成。

1.7 钢结构图纸的编制

钢结构设计出图主要包括设计图及施工详图两部

分。

①设计图：是提供制造厂编制施工详图的依据，深度及内容应完整但不多余。

②施工详图：又称加工图或放样图等。深度须能满足车间直接制造加工。不完全相同的零构件单元须单独绘制表达，并应附有详尽的材料表。

2 常见多发性通病

在实际工程检查中，所发现钢结构制作、安装存在一些常见多发性通病，其主要表现为：对设计图纸的会审不到位，施工单位的职责是按图施工，但施工单位也有责任在施工前应对施工图进行工艺性会审，对出现在设计图纸中不完善、不明确或不适合施工、不符合规范的方面提出来，并与设计单位商讨修改。

一般设计图纸中经常出现以下一些问题：①设计图纸应用规范不齐全、不正确。如有的设计说明使用了过时的、已经废止的标准；有的材料牌号、等级不全、高强螺栓、普通螺栓和焊接连接点的标记不明确或未显示。②设计总说明未写明工程的安全等级和使用年限。③钢材的材质等级，高强度螺栓的摩试要求不明确。④施工图未注明焊接的坡口形式，焊缝间隙、钝边坡口角度、是否单面焊等。⑤施工图未注明除锈等级要求。

3 结语

以上就钢结构设计的步骤和思路简单的介绍了一下，供初学设计的朋友参考，通过对钢结构中多发性的通病介绍，希望可以引起相关专业人士的注意，只有杜绝此类问题的发生才能保证钢结构设计和施工的质量要求。

参考文献：

[1]《结构设计手册》（第三版）.

[2]《钢结构设计规范理解与应用》中国建筑工业出版社.

[3]《钢结构设计规范》中国计划出版社.

4.小议现代钢结构建筑的设计 篇四

【关键词】钢结构；建筑设计；特点；问题；对策

在建筑的众多结构中，钢结构和混凝土结构是最关键、最重要的结构，尤其是钢结构。现代化的钢结构在利用了新型材料后，结构的稳定性和安全性得到了极大的提升，该结构也因此在建筑行业中受到广泛的欢迎。现代化的钢结构与传统的钢结构，不仅结构的安全性和稳定性有所提高，而且结构成本降低、机械化水平提高、外观更加美观、施工程序也被简化，这使得钢结构有了更大的应用空间。除此之外，现代化的钢结构能够回收再利用，这极大的降低了钢材料的消耗，有利于资源的节约和可持续发展社会的建设。在诸多优势的情况下，现代化钢结构毫无疑问的成为了当前建筑行业的宠儿。在此背景下，笔者也对现代化钢结构的设计和应用发表一点拙见。

1、现代钢结构的设计特点

钢结构质量的好坏不仅受钢材和新型材料质量高低的影响，更取决于钢结构设计质量的高低。现代化的钢结构施工较为简便，结构组成和施工方法也大同小异，钢结构的这些特性决定了钢结构设计质量的重要性。安全稳定、高端新颖、适合建筑工程项目以及经济可行的钢结构设计才能满足建筑工程施工的需求。以下是现代化钢结构设计的几大特点：

1.1钢结构建筑设计更注重细部设计

由于钢结构建筑的结构组成主要是由各种杆件连接在一起而形成的，因此不可避免的需要出现很多连接节点部位，这些部位相对来讲都属于结构细部。而一个钢结构建筑的品质高低正是体现在这些细部结构的设计实施中。因此，钢结构建筑的细部设计越好，其最终的钢结构建筑质量越高。

1.2要在建筑策划的基础上进行设计

出咯额钢结构的稳定性和安全性外，结构施工的经济性和可行性也是钢结构设计需要考虑的一大重点。若无事设计成本过高，那该方案就没有了实际使用价值。此外，钢结构的设计还需要参考业主、施工单位、建筑企业以及开发商的意见，在综合他们意见的基础上进行个性的创造和自由的发挥，要保证设计成果满足他们的要求，最好是皆大欢喜的多赢局面。

2.现代钢结构中建筑的设计

2.1防火保护的设计

钢结构虽然有较高的熔点，但在高温情况下，钢结构不可避免的会发生一些五里河化学性质的变化，所以，火灾对钢结构建筑的负面影响远远比想象的要大。当温度达到400度时，钢结构的强度和可承载压力就会降低到平时的二分之一，一旦温度达到600度，那钢结构的内部结构基本遭到完全破坏，失去所有的强度和刚度。所以，在进行钢结构建筑设计时，必须要考虑到火灾情况，对钢结构进行防火保护。对钢结构进行防火保护能够有效的提高钢结构的耐火性，延长钢结构在火灾中坚持的时间，降低火灾对钢结构建筑的破坏，同时也能够避免火灾引起的建筑二次危机。不同于钢结构防火，钢筋混凝土的防火较为简单，其本身的防火性也较好。

2.2防腐保护的设计

钢结构的防侵蚀一直以来都是建筑行业致力研究的课题。随着建筑使用时间的增加，钢结构不可避免的会暴露于室外，经过风雨等自然力侵蚀必定会发生老化和生锈，不仅建筑的美观度会受到影响，此时钢结构的稳定性和安全性也会大大降低。为了解决这类问题，各种钢结构防腐材料恶化构造材料应运而生。在钢结构表面涂抹防锈、防腐、以及防火蚀涂料是当前钢结构设计中最常见的做法之一。此外，对钢结构构件也有诸多的防腐、放锈措施，一般在钢结构构件出厂前就要进行防锈、防腐蚀涂料以及底料和面料的涂抹。当前使用的防腐、防锈涂料多是从外国进口，成本较高，相信随着我国建筑行业实力的提高，会生产出自己品牌的防腐、防锈涂料。

2.3污染防护的设计

这里的污染指的是噪音污染、光污染等在建筑中较为常见的污染。噪音污染顾名思义就是指建筑中的各种噪音由于建筑结构的隔音效果不好而导致的噪音传播以及建筑结构设计不合理导致的声音立体和围绕效果不佳；光污染主要指的建筑内部结构设计不合理导致光线影响居民的正常生活，除此之外，不合理的设计还会导致热辐射无法有效进入室内。为了降低这些污染，除了必须有针对性的对钢结构进行设计外，还要对建筑施工建材的材料性质进行仔细筛选，如吸声性、轻度、防火、防腐蚀等。吸声结构和吸声建材是当前建筑结构设计防范噪音污染常用手段之一。建筑噪音防治质量的高低直接决定建筑使用性能的好坏。为了降低噪音污染，相应建筑理论知识和法律规定也不断推出。窗口使用隔音玻璃、外墙使用混合隔音材料，如砖块、混凝土等，进出口使用隔音门，只有这样才能全面保证建筑的隔音效果。

3.现代钢结构建筑设计的趋势分析

技术的发展以及需求的增加，各种新型材料应运而生，新型的高效钢材就是其中之一。这种钢材具有诸多优点，如成本适中不够、施工简便、强度高、耐力好、防火性和防锈、防腐蚀性较高，作为原材料，以此类钢材为原材料生产出的机械设备也具有较高的质量。将较为成熟的新型材料应用于建筑施工中，将各种结构合理搭配应用以形成如预应力结构、组合结构等新型的结构形式，以此降低工程结构造价、降低建材资源消耗，这是当前建筑行业所致力研究的重大课题之一。没有理论支持，那一切都是空谈，所以，必须要利用现代信息技术和设备并建立各种数据模型对各种理论进行不断验证和完善为现代钢结构的设计提供理论基础。在现代钢结构建筑类型中，轻型钢结构建筑较受欢迎，因为该结构建筑不仅是个简便、造价适用，而且属于绿色建筑，能够很好的节约资源、减少污染以及提供舒适的生活环境，符合可持续发展观念，该结构建筑是未来我国钢结构建筑的一大发展趋势。钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，它是以钢结构为骨架，配以多种复合材料做成的轻型墙板和楼板拼装而成。所用材料绝大部分为工厂标准化、系列化、批量化生产，现场经过简单拼装即可，砖、瓦、砂、石的现场作业极少，是住宅产业现代化的一个标志。

参考文献

[1]马树新.关于钢结构建筑设计的建议[J].建筑学报，2015

5.试论建筑钢结构的稳定设计 篇五

关键词 刚结构 稳定性 设计

工业建筑钢结构的稳定问题在设计中，设计人员应该注重结构构件的稳定性能，以免在设计过程中发生不必要的失稳损失；其次，随着新型结构的出现，设计人员对其性能认识的不足，从而导致构件的失稳，就这个问题阐述了新型结构现存的问题，并且针对问题论述了产生的原因。

一、建筑钢结构的稳定性设计

钢结构的稳定性设计、在各种类型的钢结构中，由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生、为了更好地保证钢结构稳定设计中构件不失稳定，保证工程质量及使用安全，有必要对钢结构的稳定性设计进行详细探讨。

1.钢结构稳定性的概念。钢结构强度小或失稳都会造成结构破坏，但是强度与稳定的概念并不相同、钢结构的强度是一个应力问题，指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度、钢材以其屈服点作为极限强度、而稳定是一个变形问题，构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的，关键是找出这一不稳定的平衡状态，避免变形急剧增长而发生失稳破坏。

2.钢结构稳定性设计要点。在符合钢结构设计的一般原则前提下，要保证钢结构的稳定性还需满足以下条件：

（1）钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体考虑，目前钢结构大多是按照平面体系进行设计，如桁架和框架、保证平面结构不出现平面外失稳，要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致，如增加必要的支撑构件等。

（2）实用计算方法所依据的简图与结构计算简图保持一致中层或多层框架结构设计框架稳定分析通常是省略的，只进行框架柱的稳定计算、由于框架各柱的杆件稳定计算的常用力法、稳定参数等是依据一定的简化典型情况或假设者得出的，因此设计者要能保证所有的条件符合假设时才能应用。

二、建筑钢结构设计

1.基本原则。建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。（1）所做结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；（2）所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；（3）尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。

2.设计过程。（1）收集资料：钢结构设计过程的前期准备工作首要的就是要收集相关资料，包括各种环境资料、相关规范和标准等、目前我国实行的是《钢结构设计规范》GB50017-2003其次，还需要了解结构设计的习惯做法，根据以往的设计经验找出最优设计方案。（2）确定结构体系、柱网：钢结构体系的确定主要考虑两个方面：横向结构系统和纵向结构系统。横向系统需要综合考虑建筑使用要求、刚度要求、结构受力情况、材料选用等具体情况来确定；纵向系统一般由相关构件如柱及其支撑、压架、车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成、柱网则需要依据建筑使用要求、经济柱距及跨度、建筑美观等方面要求来设计、其它方面的考虑还包括造价、跨度、制作安装难度等。

三、建筑钢结构的优势与不足

1.钢结构的材料优势。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，和混凝土等其它材料的结构相比，钢结构具有诸多优势：首先，钢材的强度高，塑性和韧性好、强度高使其适用于跨度大或荷载很大的构件和结构，而塑性和韧性好对动力荷载的适应性较强，不会轻易因超载而突然断裂、钢结构还具有良好的吸能能力和延性，这赋予了钢结构优越的抗震性能。其次，钢材内部组织接近于匀质和各向同性，在一定的应力幅度内钢材的反应几乎是完全弹性的，加之冶炼和轧制过程中材质波动的范围小，因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合，有助于提供设计施工的精确性。

2.钢结构在建筑上的应用优势。钢结构所具备的上述特点使其在建筑应用上具有砖混结构、混凝土结构所没有的独特优势。首先，钢结构自重轻，且延性好，因此所建建筑的抗震性能优良，因其总质量小，地震力效应相应也小，而其良好的延性也能对地震效应起到缓冲作用、混凝土施工时管道般需要在梁底通过，这样会占用较大空间，使楼层净高减少、而使用钢结构可在梁腹板处开孔走管道，因此建造相同的楼层高度，采用钢结构可达到提高层间净高的效果。此外，与传统结构需要“肥梁胖柱”才能建造较大开间相比，由于钢结构轻质高强，因此可以简中实现大跨与复杂几何结构，创造开放式住宅。

3.钢结构的不足。钢结构因其优势而得到广泛应用，近年来产生的钢结构住宅也促进了住宅产业化的发展进程，尤其钢结构使用过程的环保性还符合社会可持续发展的需要，带来了良好的综合效益、但钢材也存在其固有不足、比如钢材的耐腐蚀性和耐火性较差，因此钢结构使用时需要进行较严格的防护，其防护时费用高于钢筋混凝土结构、钢材虽有一定的耐热性，但在温度达150 ℃以上时，钢结构需要加隔热层加以保护、钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施、钢材的强度高，所做构件多数壁薄且截面较小，受压时为了在强度与稳定之间取得最优，往往满足了稳定的要求，而使得强度不能充分发挥等。

四、建筑钢结构设计中应注意的问题

1.钢结构住宅的设计。钢结构住宅有低层和多层之分、低层一般用于别墅，而多层用于公寓、根据抗震规范GB50011对12层以下和以上房屋的不同要求，建造钢结构住宅一般不宜超过12层。钢结构住宅抗震性能受结构布置规则性影响、因此，其平面布置应力求规则、对称、不规则布置在地震时容易遭到损坏。

2.钢结构稳定性设计的经验。（1）借助于计算机技术和相关软件的发展，目前钢结构设计中结构和构件的平面内强度及整体稳定计算可由计算机辅助完成，而由设计者对结构和构件的平面外强度及稳定计算，进行分析、计算和设计、为了提高效率和提供方便，在设计时可将整个结构按标高进行分解，简化成不同水平荷载作用下的多个布置形式的结构体系来进行强度和稳定的计算。（2）受弯钢构件的板件局部稳定可以通过几种方式实现：①限制板件宽厚比，使之达到屈曲的极限承载能力，不在构件整体失效前屈曲；②允许板件在构件整体失效前屈曲，然后利用其屈曲后强度达到构件的承载能力；③对梁设置横向或纵向加劲肋，以解决不考虑屈曲后强度的梁的局部稳定问题。（3）轴心受压构件和压弯构件局部稳定也可通过两种方式实现，分别是控制翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比和控制腹板计算高度与其厚度之比，如果受压构件为圆管截面，则应控制外径与壁厚之比。

钢结构自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，同时钢结构建筑还符合国家的可持续发展战略、发展钢结构建筑对提高城市建设水平有很大作用、在钢结构设计中要充分考虑材料的优缺点，综合考虑各方面的因素加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计，克服结构设计缺陷，避免出现失稳事故，加快钢结构应用领域的发展。

参考文献

[1]黄友江.钢结构的稳定设计分析[J].黑龙江科技信息，2009.

6.浅谈钢结构稳定性设计 篇六

摘 要：钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，另一方面，因其结构失稳破坏造成的人员伤亡、财产损失的事故案例也常有耳闻，而失稳破坏的原因通常是结构设计缺陷所致。论文通过对钢结构稳定性设计的概念、原则及分析方法的总结，结合工程设计实践谈谈对钢结构稳定性设计的体会。

关键词：钢结构；稳定性设计；细部构造

稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的内容之一，现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多，如美国哈特福特城的体育馆平面92m×110m的网架结构，突然于1978年坠落地面，原因是由于压杆屈曲失稳； 1988年我国也曾发生13.2m×18.0m钢网架因腹杆稳定不足在施工过程中塌落的事故； 2010年1月3日下午，昆明新机场38m钢结构桥跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重伤、26人轻伤，原因是桥下钢结构支撑体系突然失稳， 8m高的桥面随即垮塌下来。从上述案例可以看出，钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理，存在结构设计缺陷所致，要从根本上杜绝此类事故的发生，钢结构稳定性设计是关键。

一、钢结构稳定性设计的概念

（一）强度与稳定的区别强度是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此它是一个应力问题。极限强度的取值因材料的特性不同而异，对钢材是取它的屈服点。稳定主要是找出外部荷载与结构内部抵抗力间不稳定的平衡状态，即变形开始急剧增长而需设法避免进入的状态，因此它是一个变形问题。例如轴压柱，当失稳时柱的侧向挠度使柱中增加很大的附加弯矩，从而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度，此时，失稳是柱子破坏的主要原因。

（二）钢结构失稳的分类1）有平衡分岔的稳定问题（分支点失稳）。完善直杆轴心受压时的屈曲和平板中面受压时的屈曲均属于这一类。2）无平衡分岔的稳定问题（极值点失稳）。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。3）跳跃失稳是一种不同于以上两种类型的稳定问题，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。

二、钢结构稳定性设计的原则

（一）钢结构布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求目前钢结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架。保证这些平面结构不出现平面外失稳，需要从结构整体布置来解决，如增加必要的支撑构件等。要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致。

（二）结构计算简图需与实用计算方法所依据的简图一致当设计单层或多层框架结构时，通常不做框架稳定分析而只做框架柱的稳定计算。采用这种方法计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，使柱稳定计算等效于框架稳定计算。《钢结构设计规范》（GB50017-2003）对单层或多层框架给出的柱计算长度系数采用了5条基本假定，其中包括：“框架中的所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”，按照这条假定，框架各柱的稳定参数、杆件稳定计算的常用方法，是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者需确认所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。

（三）钢结构的细部构造设计与构件的稳定计算应一致保证钢结构的细部构造设计与构件的稳定计算相符合，是钢结构设计中需要高度注意的问题。对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，对桁架节点应尽量减少杆件偏心。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。然而在解决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，同时允许梁在平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。

三、钢结构稳定性的分析方法

钢结构稳定问题的分析都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的，此变形应该与所研究的结构或构件失稳时出现的变形相对应。结构变形与荷载之间呈非线性关系，稳定计算属于非线性几何问题，采用的是二阶分析方法。稳定计算所确定的不论是屈曲荷载还是极限荷载，都可视为所计算的结构或构件的稳定承载力。

（一）静力法即静力平衡法，是根据已发生了微小变形后结构的受力条件建立平衡微分方程，然后解出临界荷载。在建立平衡微分方程时遵循如下基本假定：1）构件是等截面直杆。2）压力始终沿构件原来轴线作用。3）材料符合胡克定律，即应力与应变成线性关系。4）构件符合平截面假定，即构件变形前的平截面在变形后仍为平截面。5）构件的弯曲变形是微小的，曲率可以近似地用挠度函数的二阶导数表示。根据以上假定条件可建立平衡微分方程，代入相应的边界条件，即可解得两端铰支的轴压构件的临界荷载。

（二）能量法是求解稳定承载力的一种近似方法，通过能量守恒原理和势能驻值原理求解临界荷载。1）能量守恒原理求解临界荷载。保守体系处在平衡状态时，贮存在结构体系中的应变能等于外力所做的功，即能量守恒原理。其临界状态的能量关系为：ΔU =ΔW式中ΔU—指应变能的增量；ΔW—指外力功的增量。由能量守恒原理可建立平衡微分方程。2）势能驻值原理求解临界荷载。势能驻值原理指：受外力作用的结构，当位移有微小变化而总势能不变，即总势能有驻值时，结构处于平衡状态。表达式为：dΠ=dU-dW =0式中dU—指虚位移引起的结构内应变能的变化，它总是正值；dW—指外力在虚位移上作的功。

（三）动力法处于平衡状态的结构体系，如果施加微小干扰使其发生振动，这时结构的变形和振动加速度都和已经作用在结构上的荷载有关。当荷载小于稳定的极限荷载值时，加速度和变形的方向相反，因此干扰撤去后，运动趋于静止，结构的平衡状态是稳定的；当荷载大于稳定的极限荷载值时，加速度和变形的方向相同，即使撤去干扰，运动仍是发散的，因此结构的平衡状态是不稳定的。临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载，可由结构的振动频率为零的条件解得。

四、结语

相信通过加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计，克服结构设计缺陷，其应用的领域会越来越广泛。

参考文献：

[1] GB50017-2003，钢结构设计规范，[S].