鋼結構設計論文精選(九篇)

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第1篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞：鋼結構結構穩(wěn)定結構設計

1、引言

穩(wěn)定性是鋼結構的一個突出問題。在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩(wěn)定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失?，F(xiàn)代工程史上不乏因失穩(wěn)而造成的鋼結構事故，其中影響最大的是1907年加拿大魁北克一座大橋在施工中破壞，9000噸鋼結構全部墜入河中，橋上施工的人員75人遇難。破壞是由于懸臂的受壓下弦失穩(wěn)造成的。而美國哈特福特城的體育館網(wǎng)架結構，平面92m×110m,突然于1978年破壞而落地，破壞起因可能是壓桿屈曲。以及1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當?shù)奈膿斡嘘P[1]。在我國1988年也曾發(fā)生l3.2×l7.99m網(wǎng)架因腹桿穩(wěn)定位不足而在施工過程中塌落的事故。從上可以看出，鋼結構中的穩(wěn)定問題是鋼結構設計中以待解決的主要問題，一旦出現(xiàn)了鋼結構的失穩(wěn)事故，不但對經(jīng)濟造成嚴重的損失，而且會造成人員的傷亡，所以我們在鋼結構設計中，一定要把握好這一關。目前，鋼結構中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故都是由于設計者的經(jīng)驗不足，對結構及構件的穩(wěn)定性能不夠清楚，對如何保證結構穩(wěn)定缺少明確概念，造成一般性結構設計中不應有的薄弱環(huán)節(jié)。另一方面是由于新型結構的出現(xiàn)，如空間網(wǎng)架，網(wǎng)殼結構等，設計者對其如何設計還沒有完全的了解。本文針對這些問題提出了在設計中應該明確在鋼結構穩(wěn)定設計中的一些基本概念，以及對新型鋼結構穩(wěn)定性研究應該了解的一些問題并且應該懂得如何解決這些問題。只有這樣我們在設計中才能更好處理鋼結構穩(wěn)定問題。

2、鋼結構穩(wěn)定設計的基本概念

2.1強度與穩(wěn)定的區(qū)別[2]

強度問題是指結構或者單個構件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起地最大應力（或內力）是否超過建筑材料的極限強度，因此是一個應力問題。極限強度的取值取決于材料的特性，對混凝土等脆性材料，可取它的最大強度，對鋼材則常取它的屈服點。穩(wěn)定問題則與強度問題不同，它主要是找出外荷載與結構內部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，即變形開始急劇增長的狀態(tài)，從而設法避免進入該狀態(tài)，因此，它是一個變形問題。如軸壓柱，由于失穩(wěn)，側向撓度使柱中增加數(shù)量很大的彎矩，因而柱子的破壞荷載可以遠遠低于它的軸壓強度。顯然，軸壓強度不是柱子破壞的主要原因。

2.2鋼結構失穩(wěn)的分類[1]

(1)第一類穩(wěn)定問題或者具有平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫分支點失穩(wěn)）。完善直桿軸心受壓時的屈曲和完善平板中面受壓時的屈曲都屬于這一類。

(2)第二類穩(wěn)定問題或無平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫極值點失穩(wěn)）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構件，在塑性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的能力，屬于這一類。

(3)躍越失穩(wěn)是一種不同于以上兩種類型，它既無平衡分岔點，又無極值點，它是在喪失穩(wěn)定平衡之后跳躍到另一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

區(qū)分結構失穩(wěn)類型的性質十分重要，這樣才有可能正確估量結構的穩(wěn)定承載力。隨著穩(wěn)定問題研究的逐步深入，上述分類看起來已經(jīng)不夠了。設計為軸心受壓的構件，實際上總不免有一點初彎曲，荷載的作用點也難免有偏心。因此，我們要真正掌握這種構件的性能，就必須了解缺陷對它的影響，其他構件也都有個缺陷影響問題。另一方面就是深入對構件屈曲后性能的研究。

2.3鋼結構設計的原則

根據(jù)穩(wěn)定問題在實際設計中的特點提出了以下三項原則并具體闡明了這些原則，以更好地保證鋼結構穩(wěn)定設計中構件不會喪失穩(wěn)定。

(1)結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求

目前結構大多數(shù)是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當?shù)奈膿味斐沙銎矫媸Х€(wěn)。

由平面桁架組成的塔架，基于同樣原因，需要注意桿件的穩(wěn)定和橫隔設置之間的關系。

(2)結構計算簡圖和實用計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結構的穩(wěn)定計算十分重要[3]。

目前任設計單層和多層框架結構時，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分折而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù)，自應通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。GBJl7—88規(guī)范對單層或多層框架給出的計算長度系數(shù)采用了五條基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同時喪失穩(wěn)定的，即各柱同時達到其臨界荷載”。按照這條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)桿件穩(wěn)定計算的常用方法，往往是依據(jù)一定的簡化假設或者典型情況得出的，設計者必須確知所設計的結構符合這些假設時才能正確應用。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據(jù)的簡圖不一致的情況還可舉出以下兩種，即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這兩種情況若按規(guī)范的系數(shù)計算，都會導致不安全的后果。所以所用的計算方法與前提假設和具體計算對象應該相一致。

(3)設計結構的細部構造和構件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。

結構計算和構造設計相符合，一直是結構設計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節(jié)點應盡量減少桿件偏心這些都是設計者處理構造細部時經(jīng)?？紤]到的。但是，當涉及穩(wěn)定性能時，構造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在處理梁整體穩(wěn)定時上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉，同時允許梁在水平平面內轉動和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。

2.4鋼結構穩(wěn)定設計特點

（1）失穩(wěn)和整體剛度:現(xiàn)行規(guī)范通用的軸心壓桿的穩(wěn)定計算法是臨界壓力求解法和折減系數(shù)法。

（2）穩(wěn)定性整體分析：桿件能否保持穩(wěn)定牽涉到結構的整體。穩(wěn)定分析必須從整體著眼。

（3）穩(wěn)定計算的其它特點：在彈性穩(wěn)定計算中，除了需要考慮結構的整體性外，還有一些其他特點需要引起重視，首先要做的就是二階分析，這種分析對柔性構件尤為重要，這是因為柔性構件的大變形量對結構內力產(chǎn)生了不能忽視的影響，其次，普遍用于應力問題的迭加原理[4]．在彈性穩(wěn)定計算中不能應用。這是因為迭加原理的應用應以滿足以下條件為前提：

1）材料服從虎克定律變成正比；

2）結構的變形很小。

而彈性穩(wěn)定計算一般均不能滿足第2）個條件，非彈性穩(wěn)定計算則兩個前提都不符合。

了解了一些在鋼結構設計中應該明確的一些基本概念，有助于我們在設計中更好地處理穩(wěn)定方面的問題，隨著新型鋼結構體系地不斷發(fā)展，我們對穩(wěn)定問題的研究要求也不斷地提高，之所以在設計中出現(xiàn)結構失穩(wěn)問題，另一個重要原因就是我們對新型結構穩(wěn)定知之甚少，也就是目前鋼結構穩(wěn)定研究中存在的問題。

3、鋼結構穩(wěn)定性研究中存在的問題

鋼結構體系穩(wěn)定性研究雖然取得了一定的進展，但也存在一些不容忽視的問題[5]：

(1)目前在網(wǎng)殼結構穩(wěn)定性的研究中，梁-柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁-柱單元是否能真實反映網(wǎng)殼結構的受力狀態(tài)還很難說，雖然有學者對梁-柱單元進行過修正[3]。主要問題在于如何反映軸力和彎矩的耦合效應。

(2)在大跨度結構設計中整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的相互關系也是一個值得探討的問題，目前大跨度結構設計中取一個統(tǒng)一的穩(wěn)定安全系數(shù)，未反映整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關聯(lián)性。

(3)預張拉結構體系的穩(wěn)定設計理論還很不完善，目前還沒有一個完整合理的理論體系來分析預張拉結構體系的穩(wěn)定性。

(4)鋼結構體系的穩(wěn)定性研究中存在許多隨機因素的影響，目前結構隨機影響分析所處理的問題大部分局限于確定的結構參數(shù)、隨機荷載輸入這樣一個格局范圍，而在實際工程中，由于結構參數(shù)的不確定性，會引起結構響應的顯著差異。所以應著眼于考慮隨機參數(shù)的結構極值失穩(wěn)、干擾型屈曲、跳躍型失穩(wěn)問題的研究。

從上面可以看出，我們的鋼結構穩(wěn)定理論還是不夠完善，我們在設計中一般都是把鋼結構看成是完善的結構體系，針對上述問題（4），我們可以看出在設計中我們沒有考慮一些隨機因素的影響。但是我們在考慮這些因素之前，應該弄清楚這些隨機因素的來源，一般情況下把影響鋼結構穩(wěn)定性隨機因素分為三類：

(1)物理、幾何不確定性：如材料（彈性模量，屈服應力，泊松比等）、桿件尺寸、截面積、殘余應力、初始變形等。

(2)統(tǒng)計的不確定性：在統(tǒng)計與穩(wěn)定性有關的物理量和幾何量時，總是根據(jù)有限樣本來選擇概率密度分布函數(shù),因此帶來一定的經(jīng)驗性。這種不確定性稱為統(tǒng)計的不確定性，是由于缺乏信息造成的。

(3)模型的不確定性：為了對結構進行分析，所提的假設、數(shù)學模型、邊界條件以及目前技術水平難以在計算中反映的種種因素，所導致的理論值與實際承載力的差異，都歸結為模型的不確定性。

以上都是鋼結構穩(wěn)定設計中存在的問題，只有我們進一步地深入研究這些穩(wěn)定，鋼結構穩(wěn)定理論將會進一步完善，如對于鋼結構穩(wěn)定設計中涉及到隨機因素的影響，國外已經(jīng)引入了鋼結構穩(wěn)定的可靠度設計，這也表明了鋼結構穩(wěn)定設計理論也在不斷的完善。

4、結束語

鋼結構穩(wěn)定問題區(qū)別于強度問題。在實際設計中，設計人員應該明確知道結構構件的穩(wěn)定性能，以免在設計過程中發(fā)生不必要的失穩(wěn)損失。針對上述問題，本文提出了在設計過程中設計人員應該明確的一些基本概念；其次，隨著新型結構的出現(xiàn)，設計人員對其性能認識的不足，從而導致構件的失穩(wěn),本文就這個問題闡述了新型結構現(xiàn)存的一些問題，并且針對一些問題論述了產(chǎn)生的原因?？傊挥猩钊肓私膺@些問題，才會使得鋼結構穩(wěn)定理論設計不斷地完善。

參考文獻

[1]陳紹蕃.鋼結構設計原理.科學出版社，2000.23-25.

[2]夏志斌,潘有昌結構穩(wěn)定理論.高等教育出版社.1988.11-12.

[3]陳紹蕃.鋼結構穩(wěn)定設計指南.中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[4]朱步范,羅建華.鋼結構穩(wěn)定性設計計算要點.新疆石油科技.l998年第3期(第8卷)－69－.

[5]盧家森,張其林.鋼結構穩(wěn)定問題的可靠性研究評述同濟大學學報.

[6]吳劍國.網(wǎng)殼結構穩(wěn)定性的可靠性研究.博士論文，同濟大學，2001.

第2篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞: 鋼結構設計；問題；建議

Abstract: this article is the author of the work experience in recent years, mainly discusses the design of the steel structure in the choice of the form of structure, section design, the support design, node design problems, and put forward some reference and Suggestions.

Keywords: steel structure design; Problem; suggest

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

近幾年隨著建筑物越來越向著大跨度、大空間方向發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構已不能完全滿足建筑結構的多樣化，鋼結構彌補了混凝土結構的種種不足之處，且受到廣泛的重視。與混凝土結構相比，鋼結構一般具有如下的特點:

1) 結構構件自重輕。鋼結構與鋼筋混凝土結構相比要30% ～ 50% ，結構構件自重輕，因此相應的基礎、地基處理費用也較低。此外，在相同地震烈度下結構的地震反應較小。2) 結構布置靈活。鋼材結構組織均勻，而且強度、彈性模量高，可采用大開間布置，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便。如單層工業(yè)廠房，傳統(tǒng)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 m，而鋼結構的圍護體系可采用金屬壓型板，所以柱網(wǎng)不受模數(shù)限制，柱距大小主要根據(jù)使用要求和經(jīng)濟合理的原則考慮。3) 施工周期短。鋼結構的主要構件和配件多為工廠制作，易于保證質量，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，施工周期短。4) 經(jīng)濟效益高。鋼結構構件采用先進自動化設備制造，運輸方便，因此工程周期短，資金回報快，投資效益相對較高。5) 由于鋼材本身的材質問題，鋼結構耐候性、耐火性、耐腐蝕性，還存在著一些缺陷。6) 構件及結構的穩(wěn)定性是鋼結構的突出問題。鋼結構的構件截面相對較小，造成了結構容易失穩(wěn)。因此我們在鋼結構設計和施工時，應采取相應的提高穩(wěn)定的措施。

1 結構布置

鋼結構的結構體系包括框架結構、框架—支撐結構、筒體結構、平面桁架結構、網(wǎng)架( 殼) 結構、索膜結構、輕鋼結構、塔桅結構等。選擇結構體系時，應考慮它們不同的特點，如在輕型鋼結構工業(yè)廠房中，當有較大懸掛荷載時，可考慮放棄門式剛架結構而采用網(wǎng)架結構; 建筑設計允許的情況下，可在框架中布置支撐來提高結構剛度，一般能取得比簡單的剛性連接節(jié)點框架更好的經(jīng)濟性; 對屋面覆蓋跨度較大的建筑，可選擇懸索或索膜結構體系，其構件以受拉為主; 高層鋼結構設計中，常采用鋼—混凝土組合結構，來彌補鋼結構本身的缺陷，提高結構性能。

結構的布置應根據(jù)結構體系的特征、建筑物荷載分布的情況及性質等因素綜合考慮。一般說來，結構布置應剛度均勻，力學模型清晰，使荷載以最直接的路徑傳遞到基礎。此外，結構布置應根據(jù)具體情況靈活多變。如框架結構中次梁的布置，一般為減小截面而沿短向布置次梁，但會使主梁截面加大，因此減小了樓層凈高。為避免這一問題，可根據(jù)需要調整其荷載傳遞方向，以滿足不同的設計要求。應特別注意的是結構的抗側應有多道防線，如有框架—支撐結構體系，框架柱至少應能單獨承受 1/4 的總側向荷載。

2 截面設計

構件截面設計是否合理直接關系到結構的安全性，工程的造價及施工是否方便。結構形式確定后，可根據(jù)經(jīng)驗對構件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撐等構件截面形狀與尺寸的假設，一般鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接 H 型鋼截面等。根據(jù)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(jù)梁間側向支撐的間距按我國現(xiàn)行鋼結構規(guī)范限值確定，盡量回避鋼梁整體穩(wěn)定的計算。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造來初步確定。柱截面根據(jù)長細比來估計，通常 50≤λ≤80，然后考慮不同的受力情況，選擇鋼管或 H 型鋼等截面形式。

在進行鋼結構設計時，應在確保結構安全，滿足使用要求的前提下，使結構用鋼量最省、造價最低。因此，如何選擇合理截面的桿件，使其在滿足強度、剛度、穩(wěn)定性等要求的前提下，用鋼量最小就是優(yōu)化設計的最終目標。

在進行截面優(yōu)化時，必須綜合考慮以下幾點: 1) 構件強度、穩(wěn)定驗算。截面尺寸的優(yōu)化必須滿足強度、穩(wěn)定性的要求，從而滿足結構設計的安全性要求。2) 剛度要求。截面尺寸在優(yōu)化時，結構的整體剛度必須滿足有關規(guī)范規(guī)定的變形控制要求，即橫梁的最大撓度、柱頂?shù)淖畲笏轿灰啤⒌踯囓夗斕幹淖畲笏轿灰票仨殱M足有關規(guī)范規(guī)定的變形限值。3) 構造要求。優(yōu)化截面尺寸必須滿足有關規(guī)范的構造要求及使用要求。如柱翼緣的寬厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必須滿足有關規(guī)定。4) 制作、安裝控制條件。優(yōu)化構件截面尺寸必須滿足常規(guī)的制作、安裝要求。

3 支撐設計

在鋼結構中通常利用支撐提高結構或構件的穩(wěn)定性。合理布置支撐體系可有效優(yōu)化主要承重構件內力分布情況，可有效改善整體剛度分布，加強結構薄弱環(huán)節(jié)，使結構整體共同抵御水平荷載，尤其是地震作用。支撐體系的設計一般遵從以下原則:

1) 明確、合理地傳遞縱向荷載。2) 保證結構體系平面外的穩(wěn)定，對結構和構件的整體穩(wěn)定提供側向支點。3) 結構安裝方便。4) 滿足必要的強度、剛度要求，具有可靠的連接。

柱間支撐通常采用十字交叉式。在柱間有運輸、通行域、放置設備等要求時，可采用門架式柱間支撐和單斜式柱間支撐。此外，還有人字形、K 形、L 形等支撐形式，對于常用的支撐體系，在相同用鋼量下，十字支撐體系和人字支撐體系對提高結構側向剛度的作用相對顯著。

4 節(jié)點設計

連接節(jié)點的設計是整個設計過程中極其重要的環(huán)節(jié)，節(jié)點設計得當與否，對保證結構的整體性、可靠度以及建設周期和成本有著直接影響。在進行結構設計時，在結構分析過程中就應該想好用哪種節(jié)點形式，根據(jù)結構構件的選用，傳力特性不同判斷是選用剛節(jié)點、鉸節(jié)點還是半剛節(jié)點。

對于焊接節(jié)點，焊縫的尺寸及形式應符合我國現(xiàn)行規(guī)范的有關規(guī)定。如焊條的選用應和被連接金屬材質強度相適應，E43 對應 Q235，E50 對應 Q345。此外，焊接設計中應考慮焊縫的重心盡量與被連接構件重心接近。對于栓接節(jié)點，普通螺栓由于其抗剪性能差，只能在結構次要部位使用。高強螺栓的使用相對廣泛，常用 S8． 8 和 S10． 9 兩個強度等級，高強螺栓連接根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型兩種連接，在設計時應注意兩者計算方法的差別。連接板可簡單取其厚度為梁腹板厚度加 4 mm，然后按我國現(xiàn)行規(guī)范進行相應驗算。

此外，節(jié)點設計應考慮制造廠的工藝水平、施工空間及構件吊裝順序等，盡可能讓工人方便進行現(xiàn)場定位與臨時固定。

第3篇：鋼結構設計論文范文

鋼結構的合理利用可以有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構相比，鋼結構更加環(huán)保。就這點來說，鋼結構更加符合國家節(jié)能減排的號召，滿足建筑對節(jié)能環(huán)保材料的需求。鋼結構本身就是由鋼材構成的，建筑對高強度和高效能材料的需求也因此得到滿足，具有很大的循環(huán)利用價值;在工程施工過程中，為了保證不出現(xiàn)其他問題，就需要在設計階段對圖紙和計算不斷優(yōu)化，在保證圖紙質量的前提下，確保施工順利進行;設計過程應該經(jīng)濟合理，可以滿足建筑抗震和防火要求;和施工工藝以及相關產(chǎn)業(yè)緊密配合，促使鋼結構施工過程不斷優(yōu)化，在保證質量的基礎上滿足施工過程中的各種要求。

1．1工業(yè)建筑中常規(guī)鋼結構的作用

在工業(yè)建筑中，鋼結構的常規(guī)應用由來已久，我國多數(shù)工業(yè)廠房均采用的是常規(guī)鋼結構人字梁以及工字梁，這些常規(guī)鋼結構已成為工業(yè)早期時代的主要象征。而這些特征構成了我國的吊車梁式系統(tǒng)以及常規(guī)鋼屋架系統(tǒng)。由于民用建筑、商用建筑以及工業(yè)建筑各有不同，在進行工業(yè)建筑時要求建筑結構能夠為工業(yè)生產(chǎn)以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)在跨度以及空間上的相關需求，從而鑒于此基礎上的鋼屋架系統(tǒng)應運而生，屋架系統(tǒng)主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時吊車梁系統(tǒng)作為工業(yè)廠房的重要部分，多數(shù)廠房中均設有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動結構及連接件等構成。在傳統(tǒng)鋼筋砼結構不能夠滿足新時代工業(yè)建筑在相應功能及跨度上需求時多采用鋼結構。如(1)材料堆場、大型倉庫以及飛機裝配車間等多采用鋼結構體系，這些鋼結構體系多為網(wǎng)架、拱架、門式剛架以及懸索等;(2)建筑物受到動力荷載影響時，多采用鋼結構體系;(3)碳素廠高樓部碳素振動成型機對相應結構的耐疲勞程度和強度要求均較高時，多采用鋼結構體系;(4)在高烈度區(qū)，鋼筋砼結構早已超出了現(xiàn)行工業(yè)行業(yè)的規(guī)范以及規(guī)定，應采用鋼結構以滿足其新的需要;(5)原有廠房需改建或擴建時，多采用鋼結構。綜上即可知，鋼結構在現(xiàn)今工業(yè)建筑中有著十分重要的作用，且應用廣泛。

1．2工業(yè)鋼結構在建筑工程中的應用方向

在工業(yè)建筑中，相關人員應該根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)流程來為工藝服務。在這個過程中，工業(yè)鋼結構的形式、材料與空間等多個方面都有特殊的標準。由于建筑體量比較大，要求相關人員應該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術。因此，工業(yè)建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業(yè)建筑中，一些比較簡單的建材會被新建材取代，落后的施工工藝會被淘汰。如今在工業(yè)鋼結構方面，包括鋼纜、構件和型材等方面的建材類型越來越豐富。另外，高性能施工涂料的應用有效地解決了工業(yè)鋼結構中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個方面的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學技術的日益進步，涌出了很多新的設備、工藝與材料，有利于迎合工業(yè)建筑設計的更高要求，落后的原有工業(yè)建筑體系應該與時俱進，實現(xiàn)進一步的完善。

2鋼結構在工業(yè)建筑中存在的問題

目前，人們對工業(yè)鋼結構在建筑方面的相關認識還不夠全面。傳統(tǒng)混凝土結構一直影響著人們的建筑觀念，直到現(xiàn)在也還沒有徹底轉變。工業(yè)鋼結構體系還不夠完善，其具有一定的復雜性以及綜合性，涉及到多種配套體系，比如屋面、墻體、防腐、隔熱和保溫等多個方面的配套材料。而國內的工業(yè)鋼結構與發(fā)達國家相比，其技術水平與設計理念相對落后，專業(yè)人才的培養(yǎng)、新產(chǎn)品的研發(fā)、設備的制作與安裝水平、鋼材質量等多個方面都沒有得到很明顯的提升。從事工業(yè)鋼結構的設計、制作、安裝以及監(jiān)理等領域的相關工作人員依舊沒有掌握好新知識，沒有徹底轉變新理念，沒有充分挖掘新材料，對新的施工方法也缺乏足夠的掌握力度。

3優(yōu)化工業(yè)建筑施工過程中的鋼結構

在實際工作中，為了有效地提高工業(yè)建筑中鋼結構的穩(wěn)定性。

3.1需要我們確保腳螺栓的穩(wěn)定與堅固，保證在腳螺栓使用過程中控制得當，且可以保證鋼結構的應用合理有效。對腳螺栓的安裝與埋設，需要重視其精度問題，以保證其他環(huán)節(jié)的有序穩(wěn)定運行。

3.2要在地腳螺栓的安裝中，注意鋼柱的準備，有效地協(xié)調平面控制網(wǎng)全系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)，進而更好地保證螺栓的安裝精度，使鋼結構穩(wěn)定性增加。

3.3要注意順利彈出柱腳底板十字線、地腳螺栓的中心線，并將柱腳剪力孔做好積極的清理工作，在鋼柱就位后，要將標高調整好，并堅固螺母。

3.4對鋼結構的施工需要注意梁柱安裝，并控制梁柱之間的柱間支撐精度，使空間單元的穩(wěn)定性提高，以保證其他安裝工作有效進行。

3.5要注意合理有效地應用墊板，確保墊板定位線精準，以對后續(xù)鋼結構施工整體運作起到優(yōu)化的作用。此外，在安裝結構構件中，要健全構件儲備，并能夠充分地利用構件設備，更好地滿足實際鋼結構工作需要。堆放要合理規(guī)范，管理科學。每個存放場地均要有專人管理，根據(jù)供貨需要攜帶清單取貨，適時清點。

4結束語

第4篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞：土木工程；高層建筑；結構設計；熱點問題

Abstract: along with the rapid development of high buildings, multilayer reinforced concrete frame structure is more and more widely used in construction. In the reasonable height and layer, frame structure can provide larger building space, the layout flexible, fit a variety of technology and use function requirements. But, in the frame structure design, still exist some practical problems, the following this paper of multilayer reinforced concrete frame structure design in the paper analyses the problems in the research and provide the reference for colleague.

Keywords: civil engineering; High-rise buildings; Structure design; Hot issues

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號

1、鋼筋混凝土框架結構設計方法的綜述

自鋼筋混凝土框架結構在土木工程中出現(xiàn)以來，隨著生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗積累和科學研究的不斷進步，鋼筋混凝土框架結構的設計方法在不斷的發(fā)展和完善，先后經(jīng)歷了容許應力設計方法、破損階段設計方法和極限狀態(tài)設計方法。容許應力法以線彈性設計方法為基礎，要求在使用荷載作用下構件截面的應力不大干容許應力，截面應力按線彈性設計方法求出，容許應力是用材料的強度除以安全系數(shù)求得。容許應力法僅考慮材料的彈性性質，容許應力取值也無科學依據(jù)，框架結構設計是否安全可靠無法用實驗來驗證。破損階段法以塑性設計方法為基礎，要求在使用荷載作用下構件截面的內力不大于破壞時內力除以某一安全系數(shù)，破損階段法使構件有了總的安全度的概念，可以說它開創(chuàng)了一個新局面。但它仍存在一些重大的缺點：只保證了構件的強度，但卻無法了解構件正常使用是否滿足要求；安全系數(shù)取值仍須經(jīng)驗，并無嚴格科學依據(jù)；單一安全系數(shù)不能對不同荷載、材料、構件區(qū)別對待，從而正確地度量框架結構的安全度。極限狀態(tài)法是破損階段的發(fā)展，它規(guī)定了框架結構的極限狀態(tài)，并把單一安全系數(shù)改為三個分項系數(shù)，即荷載系數(shù)、材料系數(shù)和工作系數(shù)，從而把不同荷載、材料、構件區(qū)別對待，使構件具有比較一致的安全度。

從本質上講，破損階段設計法和極限狀態(tài)設計法中的承載力極限狀態(tài)設計所依據(jù)的都是極限強度設計方法。極限強度設計方法的基本原則是求出截面破壞時的極限承載力，然后控制截面在使用荷載作用下的內力不大于破壞時的極限承載力除以某個考慮安全的系數(shù)。系數(shù)可用單一系數(shù)，即破損階段法；也可用分項系數(shù)，即極限狀態(tài)法。隨著可靠度設計方法的發(fā)展，安全系數(shù)的取值已經(jīng)從傳統(tǒng)的定值設計法發(fā)展到今天的半概率設計法，又在向近似概率設計法發(fā)展，使框架結構設計的極限狀態(tài)設計方法向更完善、更科學的方向發(fā)展。但是，只有框架結構的極限承載力得以準確評估后，框架結構安全系數(shù)更為精確、科學的取值才會更有意義，框架結構安全度才能得到充分保證。

2 鋼筋混凝土框架結構設計時正確選取結構參數(shù)

2.1 選取設計基本地震加速度

《建筑抗震設計規(guī)范》3．2．2條中規(guī)定：抗震設防烈度為Ⅶ度時，設計基本地震加速度值分別為0．1g和0．15g兩種，抗震設防烈度為Ⅷ度時，設計基本地震加速度值分別為0．2g和0．3g兩種，這與89舊規(guī)范差別較大。計算中應嚴格注意地震區(qū)的劃分，選取正確的設計基本地震加速度值，這一項對地震作用效應的影響極大。

2.2 地震力振型組合數(shù)

對于較高層建筑，當不考慮扭轉耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于3；當振型數(shù)多于3時，宜取為3的倍數(shù)，但不能多于層數(shù)；當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)，對于不規(guī)則建筑，當考慮扭轉耦聯(lián)時，振型數(shù)應不小于9；結構層數(shù)較多或結構剛度突變較大時，振型數(shù)應多取，如結構有轉換層，頂部有小塔樓等，振型數(shù)應大于12或更多，但不能多于房屋層數(shù)的3倍；只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析， 有必要時才可以取更多的振型。

2.3 結構周期折減系數(shù)

框架結構由于填充墻的存在，使結構的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的，但如果折減系數(shù)取得過大也是不妥當?shù)?。對于框架結構來說，采用砌體填充墻時，周期折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0．6～0．7；砌體填充墻較少或采用輕質砌塊時，可取0．9；無墻的純框架，計算周期可以不折減。

2.4 梁剛度放大系數(shù)

結構設計計算軟件的輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全，因此計算時應將梁剛度進行放大，放大系數(shù)中梁取2．0，邊梁取1．5為宜。

3 框架結構構造配筋

3.1 框架外挑梁配筋

由于占地面積的限制，使用功能的要求或結構上的原因，工程上常在框架的梁端設計挑梁。由于框架梁的荷載與外挑梁的實際荷載值不同，因而框架梁與外挑梁的斷面尺寸會有所不同，而有的設計人員在繪圖時只是將框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸，殊不知有些主筋根本無法伸進挑梁，這些差錯一般在施工時才會暴露出來，但為時已晚。許多鋼筋已截斷成型，這不僅影響了施工進度，而且也造成了不必要的損失?？蚣芰和馓袅合鲁ＴO置鋼筋混凝土柱。在柱的內力和配筋計算中，有些設計人員對其受力概念不清，誤認為此為構造柱，并且其配筋為構造配筋，懸臂梁也未按計算配筋，這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足，為事故的發(fā)生埋下隱患。

3.2 框架邊柱柱頂配筋

對于框架結構的高層建筑，水平荷載對結構的傾覆力矩以及由此在豎向構件中所引起的軸力與建筑高度的平方成，正比；頂點位移與建筑高度的4次方成正比，水平荷載是結構設計中的控制因素，框架頂層的風荷載較大，而屋面結構荷重傳給邊柱的軸向總力比樓層邊柱總力要小，顯然柱頂有大偏心問題頂層邊柱節(jié)點出現(xiàn)軸向力對截面重心的偏心距大于0．5倍的柱截面高度(e0>O．5h)。根據(jù)框架結構的構造要求，橫梁上部鋼筋應全部伸入柱內，且伸過橫梁下邊；柱內一部分鋼筋伸到頂端，另一部分鋼筋伸到橫梁內，其根數(shù)依據(jù)計算確定且不少于2根，設計人員在圖中經(jīng)常容易將邊柱柱角的鋼筋彎入梁內，對這類問題，缺乏實踐經(jīng)驗的工程技術人員不易立即發(fā)現(xiàn)，而要等施工時才會察覺。問題的癥結在于柱寬大于梁寬，柱角的縱筋要完全伸入梁內是辦不到的，對這種差錯應引起設計人員的重視。

3.3 框架梁、柱箍筋配置

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》第6．3．3條及6．3．8條規(guī)定，工程習慣上常取的粱、柱箍筋加密區(qū)最大間距為100mm，非加密區(qū)箍筋最大間距為200mm。電算程序信息中通常也內定梁、柱箍筋加密區(qū)間距為100mm，由設計人員根據(jù)規(guī)范確定箍筋直徑和肢數(shù)。當框架梁中由于種種原因縱向鋼筋超筋時，梁端適當加大抗剪承載力對結構抗震非常有利，這也是當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2％時，規(guī)范規(guī)定梁的箍筋直徑應比最小構造直徑增大2mm的原因。對于框架柱，當框架內定柱加密區(qū)箍筋間距為100mm時，在某些情況下，亦可能因非加密區(qū)箍筋間距采用200mm引起配箍不足。這里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密區(qū)配箍驗算時可不考慮強剪弱彎的要求，即剪力設計值取加密區(qū)終點處外側的組合剪力設計值，并且不乘以剪力增大系數(shù)。

4 多層框架結構設計要求

4.1 強柱弱梁節(jié)點設計

這是為了實現(xiàn)在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態(tài)，而沒有屈服，但節(jié)點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成“層側移機構”，從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施，柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小，以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化，因此，當建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設計彎矩按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉移到立柱上。注意節(jié)點構造，讓塑性鉸向梁跨內移。

4.2 強剪弱彎剪力墻設計

為了提高抗震墻的變形能力，避免發(fā)生剪切破壞，對于一道截面較長的抗震墻，應該利用洞口設置弱連梁，使墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻，并使每個墻段的高寬比不小于2。所謂弱連梁，是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20％；連梁不能太強，以免水平地震作用下某個墻肢出現(xiàn)全截面受拉，這是比較危險的。但是，考慮到耗能，連梁又不能太弱，連梁弱到成為一般小梁時，墻肢就變成單肢墻，而單肢墻的延性很差，僅為多肢墻的一半，且單肢墻僅具有一道抗震防線，超靜定次數(shù)少，在地震作用下是很不利的，目前，有許多設計人員將結構中門洞連梁、窗洞連梁都改為截面高度極小的二力桿件，這對結構抗震是很不好的。在實際設計中，對連梁的剛度都要進行折減，這是因為剪力墻的剛度一般都很大，在水平力作用下，剪力墻中的連梁會因為很大的內力而超過截面允許值，可靠的辦法是讓這些連梁先屈服，要使連梁能形成塑性鉸而不發(fā)生脆性破壞，連梁首先就必須滿足強剪弱彎的要求，對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。

5 結束語

第5篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞：鋼筋混凝土高層結構；結構設計；剪力墻

中圖分類號：tu37 文獻標識碼：a

隨著改革開放以來我國國民經(jīng)濟整體的迅速發(fā)展，國內各個行業(yè)都得到了巨大的發(fā)展，整體的行業(yè)水平穩(wěn)步提高，其中，建筑行業(yè)的提升水平是比較快的，建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了建筑形式，建筑技術，建筑材料等的多元化變革，其中鋼筋混凝土因為安全系數(shù)高，抗震性能好等諸多優(yōu)點而使用廣泛，其中高層建筑發(fā)展更為迅速，設計思想也在不斷更新，結構體系日趨多樣化，建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜，這就給高層建筑結構分析和設計提出了更高的要求。如何高效、準確地對高層結構體系進行內力分析，是結構工程師設計高層建筑結構時需要解決的重要課題。本文通過對高層建筑結構設計過程中經(jīng)常遇到的問題進行分析，為高層建筑結構設計提供計算方法及理論依據(jù)。

1 建筑設計

建筑不同于普通商品，尤其是高層建筑，很多因為是地理標志性建筑。什么是高層建筑呢？10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高層民用建筑。在建筑外觀上，我們應該多選擇一些新穎的建筑樣式，同時又要注意其抗震設計、抗風設計等基礎要素。但是建筑也不能盲目的標新立異，結構上應該選擇規(guī)則性強一些的，不論是平面或者立體都應該盡量遵循這個原則。而且建筑在彈性設計上，盡量要滿足延展性的需求。這種概念設計的強調是對建筑師的必須要求，建筑設計師一定要重視各種規(guī)范規(guī)定，千萬不要陷入只管設計不管計算的誤區(qū)。

2 結構設計

2.1 剪力墻底部加強部位墻厚的確定

抗震設計時，剪力墻的底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內采取增加邊緣構件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強措施避免脆性的剪切破壞，改善整個結構的抗震性能。《高建筑混凝土結構技術規(guī)程》jgj3-2010（下簡稱《高規(guī)》）7.1.4條規(guī)定，抗震設計時，一般剪力墻結構底部加強部位的高度可取墻肢總高度的1/10和底部兩層二者的較大值。部分框支剪力墻結構底部加強部位的高度應符合《高規(guī)》10.2.2條的規(guī)定，底部加強部位的高度應從地下室頂板算起，當結構計算嵌固端位于地下一層底板或以下時，底部加強部位宜延伸到計算嵌固端?！督ㄖ拐鹨?guī)范》gb50011（以下簡稱<抗規(guī)》）及《高規(guī)》規(guī)定了剪力墻底部加強部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結構的重要性，《高規(guī)》對墻厚的取值規(guī)定得更為嚴格。一般情況下，高層建筑結構底部加強部位的剪力墻截面厚度k取法如下：一、二級抗震等級時取層高或剪力墻無支長度的1/16，并且滿足bw≥200mm；三、四級抗震等級時，k取層高或剪力墻無支長度的1/20，并且滿足k≥160mm。但對于墻底軸力較小且結構層高相對較高的剪力墻而言。其截面厚度按上述方法取值則顯得不是很經(jīng)濟合理。因此具體工程設計時，剪力墻截面厚度bw可適當減小但必須按下式計算墻體的穩(wěn)定性。

公式中：q為作用于墻頂組合的等效豎向均布荷載設計值；ec為剪力墻混凝土彈性模量；t為剪力墻墻肢截面厚度；lo墻肢計算長度。

2.2 結構的超高問題

在抗震規(guī)范與高規(guī)中，建筑物的高度控制是非常嚴格的，而在新規(guī)范中這一點重新進行了界定，除了將原來的限制高度設定為a級高度的建筑外，增加了b級高度的建筑。因此，所以在進行設計的時候一定不可以超越其應屬范圍，b級建筑物就應該控制在b級規(guī)定范圍之內，一旦超過了，那么無論是設計還是施工都要全部進行重新設定。在現(xiàn)實情況中這類問題曾經(jīng)出現(xiàn)過，結果導致審查時難以通過。

2.3 短肢剪力墻的設置問題

短肢剪力墻使用雖然具有一定的的作用，但是在使用數(shù)量上一定要嚴格參照規(guī)范，《高規(guī)》7.1.8規(guī)定抗震設計時，高層建筑結構不應全部采用短肢剪力墻，b級高度高層建筑以及抗震設防度為9度的a級高度層建筑，不宜布置短

肢剪力墻，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。當采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構時，應符合下列規(guī)定：（1）在規(guī)定的水平地震作用下，短肢剪力墻承擔的底部傾覆力矩不宜大于結構底部總地震傾覆力矩的50%；（2）房屋適用高度應比本規(guī)程表3.3.1-1規(guī)定的剪力墻結構的最大適用高度適當降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）時分別不應大于100m，80m和60m。短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。

2.4 基礎設計

在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規(guī)范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規(guī)定。因此，作為建立在國家標準之下的地方標準，地方性的“地基基礎設計規(guī)范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更為詳細和準確。所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規(guī)范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

3 計算與分析

3.1 計算模型的選取

對于常規(guī)結構，可采用樓板整體平面內無限剛假定模型；對于多塔或錯層結構，可采用樓板分塊平面內無限剛模型；對于樓板局部開大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結構等可采用樓板分塊平面內無限剛，并帶彈性連接板帶模型；而對于樓板開大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結構或要求分析精度高的高層結構則可采用彈性樓板模型。

3.2 抗震等級的確定

對常規(guī)高層建筑，與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應低于主樓的抗震等級；對于地下室部分，當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可逐層降低一級，但不低于四級，地下室中超出上部主樓相關范圍且無上部結構的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。

結語

鋼筋混凝土高層結構作為現(xiàn)代化城市發(fā)展的一種客觀成果，引領著我國建筑行業(yè)整體的發(fā)展水平。在設計方面，鋼筋混凝土高層結構一定要充分考慮到各種潛在的因素，既要讓建筑漂亮美觀大方，也要注意建筑的安全性能，畢竟后者是所有建筑的立足之本。在做好相關工作的基礎上，希望我國的建筑水平能迎來更好的發(fā)展。

參考文獻

[1]jgj3-2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[s].

第6篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞：ANSYS；鋼結構框架；風荷載；安檢通道

前言

由于鋼結構設計方法及理論的日趨成熟、結構優(yōu)化設計與計算機輔助設計的迅猛發(fā)展，促進了鋼結構的廣泛應用，目前已成為一種主要的建筑結構類型應用于各個領域。鋼結構的結構形式多種多樣，主要有：桁架結構、框架結構、網(wǎng)殼結構及支架等。

ANSYS有限元軟件是一個通用設計分析程序，可以用來分析超高超限、體系復雜結構的大型有限元軟件，在機械、土木、電子及航空等不同領域得到了廣泛的應用，在世界范圍內已經(jīng)成為土木建筑行業(yè)分析軟件的主流。

1設計對象

本文設計對象是為福建某核電站進行配套的安檢通道設計，該核電站東臨東海，北臨晴川灣。該安檢通道結構尺寸為11m×4m×2.8m，選用單層框架結構，采用設計及仿真分析相結合的方法，進行整體的設計，從該結構的1：1模型入手，采用AUTOCAD軟件進行結構設計，再采用大型有限元分析軟件ANSYS進行結構的風荷載作用分析。

2結構設計

1） 主體結構主要為單向受彎，需要有很好的穩(wěn)定性，故立柱采用H型鋼，選擇H型鋼的好處還在于H型鋼截面的慣性中心在結構內部，能夠增強結構的穩(wěn)定性。一般情況下，梁為單向受彎構件，也通常采用H型鋼。H型鋼的材料在截面上的分布比較符合受彎的特點，用鋼較省，而且其比內翼緣有斜坡軋制普通工字鋼截面抗彎性能更高，易于與其他構件連接。

2） 通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。當強度起主要作用時可選擇Q345，穩(wěn)定控制時宜使用Q235。結合經(jīng)濟性考慮故本結構構件均選用Q235B。

3） 整個結構通過焊接在頂部的六個吊耳進行吊裝，強度高。整體結構設計如圖1所示。

4.6 風荷載的有限元分析

為設備做充分的安全考慮，整體迎風面積風荷載按設備頂端即Z=2.8m處風荷載值進行計算。同時出于安全性考慮，分析時按2.0KN/m2風荷載施加荷載。

在ANSYS中建立鋼架整體計算模型，梁、柱均采用BEAM188單元，作用在鋼結構框架上的各種荷載等效離散化為節(jié)點力，考慮安裝設備重量對整體鋼結構框架的影響，采用集中力的方式作用于結構節(jié)點上，在ANSYS中直接加載于結構模型節(jié)點上，風荷載的計算如前文所示，風向取正Z向。圖3～圖5為結構的風荷載作用分析結果圖，包括結構的變形、等效應力等。

4.7 結果分析

從圖3～圖5可以看出鋼結構框架結構在風荷載組合荷載作用下，變形很小僅為26.337mm。最大等效應力為584.26MPa，最大應力點出現(xiàn)在通道的最右側迎風面的梁上，通道頂部和主梁的重量通過梁與柱的交點向下傳遞，因此鋼結構框架結構的整體承載力極限狀態(tài)檢驗合格。

在風荷載作用下整個框架在背風側受壓力，迎風面受拉力，風荷載是作用在鋼架上的主要水平荷載，水平荷載的主要是由主梁和內部的設備安裝鋼梁來傳遞的。側風面的梁均受壓力，這主要是由于計算的風向為正Z向，計算結果與理論分析相符合。

從ANSYS的仿真計算結果及結果的分析中可以看出主機組裝機鋼結構框架結構的內力較大，但由于設計構件強度及尺寸足夠大，鋼結構框架結構的整體形變及構件的應力、變形均較小，符合規(guī)范的要求及實際設備安全運行的需要。

5結論

1）本文根據(jù)項目要求對安檢通道的鋼結構框架進行了結構設計，使其能夠滿足安檢通道對于空間布局、吊裝、安裝固定等方面的要求；

2）本文使用ANSYS有限元分析軟件對鋼結構框架結構進行分析驗證，充分考慮該安檢通道所處的位置對風載荷進行重點考慮，驗證結果均能滿足項目要求。

參考文獻：

[1] GB50009-2001，《建筑結構荷載規(guī)范》[S]

[2] GB50017-2003，《鋼結構設計規(guī)范》[S]

[3] 胡柱.快速裂解制生物燃油主機組鋼結構的設計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2010.

第7篇：鋼結構設計論文范文

本科畢業(yè)論文設計開題報告范文

1.課題名稱：

鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)

2.項目研究背景：

所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計，建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中，由若干構件，即組成結構的單元如梁、板、柱等，連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。

編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002,該規(guī)范與原混凝土結構設計規(guī)范GBJ10-89相比，新增內容約占15%，有重大修訂的內容約占35%，保持和基本保持原規(guī)范內容的部分約占50%，規(guī)范全面總結了原規(guī)范實施以來的實踐經(jīng)驗，借鑒了國外先進標準技術。

3. 項目研究意義：

建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關，對發(fā)展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結構計算牽扯的數(shù)學公式較多，并且所涉及的規(guī)范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化，更加劇了房屋設計的復雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣，結構軟件開發(fā)就顯得尤為重要。

一棟建筑的結構設計是否合理，主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決，結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了，因此原來在學校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn)，

4.文獻研究概況

在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的，做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。

建筑結構設計統(tǒng)一標準(GBJ68-84) 該標準是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結構設計的基本原則，是制定工業(yè)與民用建筑結構荷載規(guī)范、鋼結構、薄壁型鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構等設計規(guī)范以及地基基礎和建筑抗震等設計規(guī)范應遵守的準則，這些規(guī)范均應按本標準的要求制定相應的具體規(guī)定。制定其它土木工程結構設計規(guī)范時，可參照此標準規(guī)定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結構，以及組成結構的構件和基礎;適用于結構的使用階段，以及結構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現(xiàn)代結構可靠性設計理論，采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法分析確定，即將各種影響結構可靠性的因素都視為隨機變量，使設計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學的基礎上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結構的可靠性，屬于概率設計法，這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結構設計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設計規(guī)范(或標準)中采用概率極限狀態(tài)設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。

結構的作用效應 常見的作用效應有：

1.內力。

軸向力，即作用引起的結構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;

剪力，即作用引起的結構或構件某一截面上的切向力;

彎矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的內力矩;

扭矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。

2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。

3.位移。作用引起的結構或構件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。

4.撓度。構件軸線或中面上某點在彎短作用平面內垂直于軸線或中面的線位移。

第8篇：鋼結構設計論文范文

課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的、工程應用價值

題目:格構式鋼管混凝土柱的耐火性能分析

課題來源：

研究人從事煉鋼廠房，連鑄廠房以及與鋼鐵行業(yè)相關的工藝平臺，管道支架等的結構設計。在設計過程中經(jīng)常遇見采用格構式鋼管混凝土柱的工程；而一方面行業(yè)內對鋼結構組合結構有防火要求，另一方面鋼鐵廠相比其他工業(yè)廠房更容易發(fā)生火災，因此本研究擬以格構式鋼管混凝土柱升溫與降溫受火性能研究為方向，考察破壞形態(tài)及其受火極限狀態(tài)。

選題依據(jù)和背景情況：

鋼管混凝土作為一種新型的組合結構，是在鋼管內部填加混凝土材料而構成一種新型的構件。鋼管混凝土一般簡寫為 CFST（concrete filled steel tubular），其橫截面的布置各有不同，按照形狀可以分為圓鋼管、矩形鋼管、和多邊形鋼管混凝土。 鋼管混凝土構件中的兩種組成材料在外荷載作用下發(fā)生相互作用，其中最主要的作用為鋼管內部核心的混凝土受到來自外圍鋼管的套箍作用，而處于三向應力狀態(tài)，使混凝土的強度、塑性等力學性能得到了提高。同時，混凝土的存在，又可避免或延緩鋼管容易發(fā)生局部屈曲的特性，從而能夠發(fā)揮鋼材的材料強度。鋼管混凝土構件具有比鋼管和混凝土簡單疊加后更高的抗壓能力以及良好的塑性、韌性和抗震性能。 此外，鋼管混凝土還有延性好，抗壓強度高，比鋼結構具有更好的抗火性能和更好的抗震性能。在施工中，外套鋼管可起到模板的作用，便于直接澆筑混凝土，加快施工進度。綜上所述，鋼管混凝土構件中鋼管和混凝土取長補短，使鋼管混凝土構件具有強度高、耐疲勞、抗沖擊、延性好、抗震、抗火和便于施工等良好性能

二、文獻綜述

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三、研究內容

四、研究基礎

1．所需工程技術、研究條件

本科碩士階段所學習的課程：鋼結構基本原理與設計、組合結構設計、結構抗火設計、

有限單元法。

第9篇：鋼結構設計論文范文

關鍵詞：鋼結構 廠房設計 技術要求

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及我國綜合國力的提升，國內的大型鋼結構廠房的需求量不斷增加，鋼結構廠房在企業(yè)擴大生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模中得到廣泛的應用，當前需要加強對鋼結構廠房設計的經(jīng)驗進行總結，不斷創(chuàng)新技術。

一、工程簡介

某大型有色礦山生產(chǎn)用房主要從事銅鉬礦石選礦生產(chǎn)使用，為擴大生產(chǎn)規(guī)模決定興建面積35000平方米的鋼結構廠房，該工程于2012年4月完工，主要的鋼結構設計平面圖如下。該鋼結構體系采用彩鋼夾芯板等新型的墻體材料進行維護，突出了時代感。

二、廠房設計技術要點研究

該廠房工程的負荷量大，能否達到廠房使用的要求就必須重視鋼結構的設計，主要設計要點如下：

（一）廠房結構設計

一是加強處理了廠房的縱向伸縮縫問題，其縱向270m的設計于廠房的規(guī)范要求符合，設計時因為考慮了鋼結構產(chǎn)鋼的荷載較大以及跨度交款，根據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）對廠房的多項參數(shù)進行控制和取用，在這一范圍內，又必須以《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）為依據(jù)減少鋼材的用量，即在廠房的98.4m處位置設縫，注意將縫分開，如此能降低工程造價，減少工程設計難度。

二是在進行結構布置時，無論是哪種類型鋼結構廠房，一定要重視縱向支撐體系以及鋼架體系的設計，構建穩(wěn)定的鋼結構，一定要選取合理科學的布置信形勢以及廠房支撐形式，在可靠安全的基礎上設計使用功能，延長廠房使用壽命。

三是在對鋼結構的加工質量進行設計控制時，須重視鋼結構原材料從采購開始一直到成品出廠的把關，尤其重視廠房結構轉換梁的構件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。

（二）廠房支撐體系設計

作為鋼結構廠房設計的關鍵部分，鋼結構廠房支撐體系主要是支撐廠房的各個平面框架，構成較為穩(wěn)定的廠房鋼結構系統(tǒng)，兼有承擔傳遞地震力、風荷載以及溫度應力等，支撐體系還要提供一個穩(wěn)定安全的支撐力，確保鋼結構系統(tǒng)的穩(wěn)定。該廠房支撐體系還要在承擔100噸的縱向荷載力。在廠房的柱頂、屋梁以及各個梁祝的外側設計剛性系桿，在屋面以及有支撐的柱間設計系桿，另外設計支撐體系時，利用均衡布置法，沿鋼結構廠房縱向屋檐處，從水平位置設計三道支撐，橫面上的柱間以及屋面設計支撐，這樣建立起“三橫四縱”支撐系統(tǒng)，再通過系桿、支撐以及鋼架形成穩(wěn)定體系。

（三）廠房屋面設計以及屋面支撐系統(tǒng)的設計

該工業(yè)廠房的支撐系統(tǒng)主要是以廠房的高度、跨度、屋面的結構、所在區(qū)域的地震設防度以及柱間布置為依據(jù)。該廠房在內無檁、有檁屋蓋體系都會設置垂直方向的支撐，無檁廠房含屋架焊接，有上弦支撐功能，鋼結構廠房的屋面須在天窗架以及屋架設計橫向支撐，一般屋架間距高于13m的廠房或者含有較大的振動設備的廠房則必須設置縱向的水平支撐。

大型鋼架結構的屋面防水、排水設計也是廠房屋面設計的重點。從《屋面工程技術規(guī)范》規(guī)定來看，廠房的屋面坡度最低為5%，該廠房處于冬天積雪較多區(qū)域，坡度設計適當進行了增加。通常單坡廠房屋面長度由該廠房所在地的降雨水頭高度情況以及最大溫差決定，從廠房設計的經(jīng)驗來看，一般屋面的坡度長度應保持在70m范圍內。市場上的鋼結構廠房屋面存在2中做法，一是設計為剛性屋面，即該工業(yè)廠房使用的壓型鋼板內含保溫綿，另外一個是柔性屋面，即保溫層、鋼板內板以及防水層組成的屋面。

（四）構件吊裝工藝設計

大型鋼結構廠房的結構構件含屋架、支撐、檁條、梁柱、墻架以及天窗架等等，不同構件尺寸、形式安裝標高各有不同，為保證經(jīng)濟合理，須應用不同的吊裝方法以及起重機械。

該廠房在吊裝廠房鋼柱時，由于占地面積大，設計時使用的是塔式以及自行式起重機安裝鋼柱，吊裝方法為滑行吊裝法以及旋轉式吊裝法。一般吊裝重型鋼柱則采用雙機抬吊法。在起吊鋼柱時雙機共同吊起鋼柱，達到一定的離地高度之后停止，接著主吊機單獨吊起鋼柱，當豎直吊起鋼柱時，拆掉另一臺機器的鋼絲繩，主機繼續(xù)吊起鋼柱達到指定位置，對鋼柱的垂直度進行校正，保證偏差在20mm范圍內。校正鋼柱、固定鋼柱過程中，須對鋼柱的垂直偏差程度進行檢查，一旦超出指定范圍，用千斤頂校正。

在設計大型鋼結構廠房時，如果有起重較重的吊車要求，在進行廠房設計時必須重視吊車荷載對廠房結構的影響，保證鋼結構的穩(wěn)定安全，海牙控制鋼梁降低造價，如該廠房吊車荷載中的柱頂位移必須符合規(guī)范內容，在這一條件下，靈活控制綴條等構件的細長比。

三、結語

我國應用大型鋼結構廠房時間較短，還須加強設計經(jīng)驗和技巧。鋼結構的設計在廠房總體設計中非常關鍵，需要堅持實用性、經(jīng)濟型原則下，根據(jù)廠房所在地的氣候以及客觀條件下，因地制宜完成建筑結構的設計。

參考文獻：

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