關于鋼結構設計的建筑論文

　　關于鋼結構設計的內容你了解多少?你知道關于鋼結構設計的建筑論文怎么寫嗎?下面是小編準備的關于鋼結構設計的建筑論文，僅供參考。

　　鋼結構設計步驟和設計思路【1】

　　摘要： 鋼結構設計簡單步驟和設計思路 關鍵詞： 鋼結構 結構設計 步驟 　　(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：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，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。

　　林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規劃結構方案的方法，以及結構總體系和個分體系間的相互力學關系和簡化近似設計方法。

　　[20] 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。

　　基本雪壓大的地區，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。

　　總雪載釋放近一半。

　　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。

　　[19]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50<λ<150, 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：“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。” 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，初學鋼至少應注意兩點： 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[2}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[3]，并依據規范規定編制。

　　注漿技術在房建工程中的應用【2】

　　前言：在房建工程中，組成樓房結構的地下室、樁、柱、梁、板、墻體等出現裂縫;房屋門、窗滲漏，廚衛間、茶水間、水池、變形縫、穿墻管、墻體面等滲漏是樓病害的“多發病、常見病”。

　　這類樓房病害，不但嚴重影響人們的正常生活，甚至導致原設計功能的改變，造成極大浪費;同時對人們財產、生命帶來嚴重危害。

　　筆者根據多年的實踐經驗，著重從注漿技術方面論述處理這類病害，以期望深入探討處理這類病害的方法，提高樓房的使用功能，延長樓房的使用壽命。

　　1、樓房病害的主要特征 1.1 樓房的病害主要分兩大類：

　　1.1.1 砼結構病害：主要為受力結構部分，如地下基樁基礎、柱、?剪力墻　、梁、板此部分的處理應從固結補強入手。

　　1.1.2 樓房墻體滲漏、變形縫、施工縫滲漏，女兒墻、排水管口穿墻孔　滲漏、門、窗滲漏，預埋件部位滲漏，此類病害可采用固結止水或防水方法處理。

　　2、注漿技術對樓房病害的適應性 對于已建成的樓房出現上述病害，尤其是已裝修的房屋處理，原則應以最低限度不影響原砼結構和已裝修的飾面為基礎，采用注漿的方法能滿足以上的原則。

　　做到施工影響范圍小，加固影響范圍大，可達到“一注見效，長久保安”的目的。

　　注漿方法處理是在壓力的作用下，將流動性的“粘結劑”壓入被加固體中，具有粘結效果好，封密性好。

　　如壓入的是環氧材料對鋼筋還具有一定的抗銹蝕性的保護功能，粘結強度往往大于砼自身的拉、剪應力。

　　注漿方法尤其適用于受周邊施工環境的限制無法采用常規方法施工的部位，具有操作簡單，快捷的特點。

　　如文物建筑的彩描、雕刻花梁，無法替換的琉璃瓦面等裂縫的補強加固處理;受周邊設施限制，無法拆除變動的部位。

　　在防水方面，由于注漿是把漿液注入到砼內縫中，使其充填密實粘結，因此在提高砼防水性方面較優于“穿衣”性的防水效果。

　　對出現蜂窩、老化、蝕變性的砼，采用注漿方法是最為理想的方法，能使強度下降的砼得到固結改性，提高強度，延長使用壽命。

　　3、注漿材料的選擇原則 3.1 材料綜合力學性能好、強度高、耐老化、粘結力強、充填性好。

　　3.2 材料具有良好的滲透性和親潤性，可以灌入微細的縫隙中，對潮濕裂縫具有良 好的親水性和擴散性、粘結性能好。

　　3.3 工藝簡單、易操作、施工方便。

　　3.4 材料環保、固結體無毒性污染、耐老化。

　　3.5 材料價格適中。

　　4、注漿技術對樓房工程病害的常規處理方法 樓房病害影響的因素很多，應從設計—施工—管理—選材—使用過程分析，特別目前建房設計理念。

　　施工技術的飛躍發展，新材料的不斷涌現，如何正確認識和運用這些新技術、新材料是控制和減少病害的重要措施。

　　4.1 對于結構受力部位采用注漿加固技術處理方法 4.1.1 從設計—施工—管理—使用過程做好病害成因分析。

　　4.1.2 根據病害部位設計布孔孔位，孔距適宜控制在30-40cm內，孔徑在0.8-1.2mm，孔深根據病害部位而定。

　　4.1.3 干縫面可在距縫兩側3-5cm處，涂環氧膠封閉縫口，以免注漿時漿液從敞開的縫口竄出。

　　濕縫采用沿縫開槽，槽口寬×深宜控制在2-3cm×2-3cm內，以免擴大縫口。

　　清孔清槽后，壓上早強水泥封槽、埋管。

　　4.1.4 干縫可注入低粘度的環氧樹脂類材料，固化時間應控制在12-16小時，目的是讓注漿材料能充分充填到縫隙內，起到縫面及周邊微細縫隙的全面積粘結作用。

　　濕縫應選用對水具有親和性和排水性的環氧材料，在注漿過程中克服被粘物表面的水膜與被粘物有效的粘結，從而達到固結補強的目的。

　　在此筆者提請注意：注漿過程漿液僅對縫面開始部分起堵塞作用，而不是全面粘結，注漿應視為失效。

　　為此應進行同孔多次重復施灌，直至在設定的壓力下孔口注漿飽滿，并達到一定的注入量為準。

　　注漿壓力宜控制在0.5～0.8Mpa嚴防高壓對砼造成擴縫劈裂帶來新的破壞。

　　4.2 磚墻體及窗、門注漿處理 通常這類病害處理，如墻體滲漏則鏟除批蕩層，做一道防水層或防水砂漿。

　　但作為連通的墻體將會出現這邊治理那邊滲漏的局面。

　　同樣窗臺漏水往往是在“認為”漏水的部位涂上一道封閉膠就可以解決問題。

　　殊不知，窗、門—窗、門框—墻體是一個整體。

　　當窗、門及其框不封閉，雨水沿框的固定螺絲孔、框的拼縫滲流到空心的窗、門框內，再向墻體滲漏;墻體的滲漏的另一原因是外墻的飾面材料不能起到封閉作用，以飾面磚建筑物出現的滲漏為多。

　　采用“穿衣”防水的辦法只能治標不治本，當材料老化滲漏又再出現，同時水被封閉在空心墻內(或灰砂磚體內)，這些只能通過內墻蒸發，使墻體發霉，并導致白蟻生成，造成暗埋電線管路的損壞。

　　采用注漿的辦法是在窗的框周布孔，重點在框的底部注漿，材料以水泥漿為主。

　　在水泥注漿結束后，再進行環氧封閉處理，其作用是控制水泥注漿后產生的干縮。

　　墻體的滲漏應先將滲漏的批蕩層(室內)鏟除，找出滲漏面，采用墻面布孔注漿。

　　注漿材料為水泥漿，改善空心磚的密實度，提高阻擋外墻雨水滲透的能力，可取得理想效果。

　　注漿壓力以0.1～0.3Mpa為宜?壓力過高極易造成外墻飾面磚的剝落。

　　4.3 用磚墻砌墻的廚、衛間的注漿處理 廚房、衛生間是用水的集中地方，一般都采用不同方式進行內防水處理。

　　但在使用的過程中通常出現滲漏，主要是防水層失效，廚房、衛生間的用水沿磚和磚縫灰砂的毛細作用滲透至墻面冒汗、發潮。

　　處理的方法是通過環氧注漿切斷滲水通道，控制水沿毛細孔擴散。

　　即在砼地板與磚墻的磚縫開一小槽，沿磚縫布孔，孔距在20-30cm為宜，采用環氧砂漿嵌槽，埋管注入環氧漿，重復注漿至充填飽滿。

　　處理方法簡單有效，如條件限制可在廚、衛間施工。

　　即在瓷片的連接位上鉆孔、埋管、注漿后，采用同色水泥進行孔位表面修飾即可，省去鏟除批蕩層、涂防水膠、重新批蕩的工序，節省費用，縮短工時，效果明顯。

　　4.4 女兒墻病害的處理 砼女兒墻與樓板的接縫可視為施工縫。

　　由于樓板受周邊結構約束，受溫度影響，熱脹冷縮的線膨脹倍率與女兒墻是不一致。

　　當女兒墻縱向變形膨脹系數a=5×10-6時，樓板變形膨脹僅為女兒墻的一半，采用常規的材料處理很難滿足這一伸縮變化要求，因此女兒墻的滲漏是樓房病害的通病之一。

　　處理的方法：除考慮樓板設置相應的變形縫外，在女兒墻與樓板接觸部位進行鉆孔、埋管注漿，注漿材料應選用拉、剪強度好，粘結力強的材料。

　　5、注漿技術應用于樓房病害的結果與討論 樓房病害的處理應全面綜合地分析原因后才可制定治理方案。

　　通常樓房病害的出現在樓房使用后，常規處理方法對已裝飾的樓房結構有較大的影響。

　　往往清鑿量大，影響房屋的使用時間長，常常因清鑿過程的振動，使樓房各部位的接縫松動，導致隱蔽性滲漏的病害增加。

　　同時由于材料的不適宜性，導致病害反復處理，病害面擴大，增加處理費用和延長施工周期。

　　因此注漿技術在樓房病害的處理方面具有其它方法不可比擬的優點。

　　注漿技術處理樓房病害特點及要求： 1　 注漿工藝簡單、設備輕巧、易操作，對復雜環境的適應性強。

　　2　 注漿施工范圍影響小，處理擴散范圍大，加固效果明顯。

　　3　 由于注漿是從砼結構內部處理病害，具有改善砼內部的密實性和強度，達到粘結補強的效果。

　　4　 應用于砼的注漿補強材料，一般都應具有良好的綜合力學性能，粘結性能好，材料耐老化，無污染。

　　5　 在施工過程和施工后，應用于砼注漿補強的材料具有一定的環保性。

　　6　 在采用注漿技術處理樓房病害時，應嚴把注漿材料關，嚴禁使用偽、劣、假冒產品。

　　清楚了解產品的特性，方可用于注漿過程中，將不合格的產品用于縫隙的施灌中，對后處理增加很大的難度。

　　因此選擇正確的材料在注漿處理工程中十分重要。

　　7　 在注漿過程中，必須嚴格控制注漿壓力：磚墻體、樓房、門、窗框、穿墻管孔注漿壓力應控制在0.1～0.3mpa以內。

　　梁、樁和地下室砼的注漿壓力應控制在0.5～0.8mpa內，以免壓力過大，適得其反造成不必要的破壞和損失。

　　8　 在注漿過程中必須注意環境保護和個人安全保護，加強防火安全管理。

　　如選用具有一定的耐壓注漿設備、配件，避免爆管造成財產損失和人身傷害。

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