时间：2022-09-16 13:04:50
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇钢结构设计规范，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词: 建筑钢结构设计问题发展前景
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
近年来我国建筑钢结构发展迅猛，一些项目的建设使我国钢结构的设计水平得到很大提高。其中不少项目的建筑设计方案新颖，结构受力合理，节省钢材，符合我国国情的好作品。但值得注意的是我们的设计体制、设计理念、设计水平、设计质量、设计人员素质还远远不能适应，还有许多有待解决的问题。尤其是当前的执行的《钢结构设计规范》中一些标准滞后于形势的发展和市场的需要，致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出。
一、当前建筑钢结构设计存在的问题
1、市场不规范，导致项目设计质量下降
当前各大设计院的设计任务相当繁重，所承揽的工艺及综合专业部分设计收费较高，而钢结构部分却是费工费力收费低，不愿意承接钢结构设计任务，或者缺乏钢结构的设计经验，故往往将钢结构部分分包给另一单位。层层转包的另一表现为借用“资质”或者叫“买图标”，一些无资质的单位，拿到工程后，用买来的图标搞设计，使设计质量存在重大隐患。如不规范市场，严格资质管理，会造成严重后果。
2、设计深度不够，存在严重的质量隐患
一些设计单位将自己的设计任务转驾给加工企业，造成质量下降。而且不少设计单位，钢结构的设计水平比较低，承担工程的设计者多为刚毕业不久的学生，缺乏实践经验，更缺乏钢结构的设计知识，盲目照搬规范，套程序，对关键技术不进行研究，对关键的节点设计不分具体情况一律采用全焊接节点或“全铸钢节点，至于这种节点是否安全、构造是否合理、是否能做出来心中一概无底，将应该设计的节点构造、支座详图和施工安装等都交给加工企业，设计院只做到了方案设计或初步设计的深度，将施工图交给加工厂，加工厂缺乏计算软件，又将施工图任务转包出去，存在严重的质量隐患。有的加工厂为了节约钢材，降低造价，盲目进行钢材优化，结果造成工程质量事故，给国家程造成重大损失。“施工图设计”由设计单位完成，这是建设部早有规定的，也是设计院义不容辞的责任。
3、盲目追求高标准，造成设计过于保守
过于保守或过于‘先进’，不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级一些设计人员对复杂工程缺乏经验，心中无底，盲目追求高标准，造成设计过于保守，任意加大安全等级，对结构构件不分主次，重要性系数取值任意加大，杆件“应力比”取值太低；焊缝等级不分区别一律取一级全熔透焊缝；钢材等级不分使用条件和部位也一律取c级或d级；钢材强度级别不管是否必要随意采用高强度420Mpa、490Mpa钢材；在不了解“焊接残余应力”分布规律的情况下，错误的提出消除“焊接残余应力”。一些设计人员互相攀比，层层加马。由于上述原因往往造成结构构件过大，投资大量增加，这都是设计方案不合理造成的。这种设计体制不适应市场经济的状况必另外，也要特别注意的另外一种倾向是：在某些工程的招标过程中，为中标压价，承包方尽量减少钢材用量，致使构件安全系数太低，受压构件的长细比太大，沿海地区钢管壁厚太小，致使构件在安装过程中造成杆件弯曲，由于安装误差太大造成大量杆件超过设计应力，最后不得采取现场加固措施。
4、现行的《钢结构设计规范》滞后，不能满足设计需要
随着我国钢结构应用的迅速发展，钢铁行业已研制开发出优质中厚钢板，目前可大量供应工程应用，这种牌号的Q235GJ、Q345GJ优质厚钢板有着良好的综合性能，如低厚板效应、良好的延性和冲击韧性、焊接性能和抗撕裂性能，能满足抗震设计钢结构用厚板的各种需要，其性能已优于日本SN50钢、美国A572-50级钢。新的国标《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460MPa三个强度级别，当前的《钢结构设计规范》都一直未对上述钢材新标准变化做出积极的反应，也未为提出任何修改补充条文。致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出，许多设计人员不敢采用新品种钢材，为此建议着手修订补充有关规范以满足设计急需。
二、随着规范的修订完善，钢结构设计市场前景广阔
当前，我国钢结构发展的形势很好。我国加快对《钢结构设计规范》修订工作，并积极组织高等院校、学术团体等举办钢结构技术讲座、规范设计研讨等，同时重视加强和提高各级设计人员的设计水平，努力实现理论与实践相结合，与日俱进，以促进我国钢结构市场的蓬勃发展。
关键词：钢结构 规范 节点 焊缝
1、概述
随着建筑工艺的不断革新和建筑理念的日益转变，钢结构在建筑领域中占有越来越重要的地位，而钢结构连接节点设计是钢结构设计中的十分重要环节。近年来，我国与世界上其他国家合作的工程建设项目的不断增加，工程设计人员有越来越多的机会接触到国外的设计规范。在中国工程领域中，很多项目原设计按美国规范设计，而因建造在中国，所有的钢结构设计都必须同时满足中国规范和美国规范，这就迫切需要我国工程设计人员学习和运用中国和美国钢结构设计规范。
本文对中国钢结构规范GB50017-2003《钢结构设计规范》及美国的钢结构设计规范“Specification for Structure Steel Building-Allowable Stress Design and Plastic Design-1989”（简称ASD89）节点设计中的角焊缝构造要求及承载力进行了对比，找出两国规范之间的共同之处及差异，得出包络的设计方法，为工程设计人员提供参考。
2、中美钢结构设计规范概述
钢结构根据设计理念的不同，共存在两种设计方法，一种是容许应力法（ASD法），另一种是基于概率和可靠度的极限状态设计，也称为荷载分项系数法。美国的ASD89采用的是容许应力法，而中国的GB50017-2003采用的是荷载分项系数法。
容许应力法要求结构在荷载作用下，其构件和节点应力不超过规范规定的容许应力，容许应力是指材料强度除以安全系数，弯剪扭受力状态下安全系数各不相同。荷载分项系数法是在设计过程中，设置反映各荷载的不确定性并与结构可靠度概念相关联的一个数值，称为组合系数，对荷载工况进行组合，荷载组合下结构的应力不大于材料的名义抗力。
3、构造
角焊缝设计中的构造措施主要包括焊缝最小焊脚高度，最大焊脚高度，最小长度和断续焊缝的长度四个方面：
3.1、角焊缝高度最小限值
如果板件厚度较大而焊缝焊脚尺寸过小，施焊时焊缝冷却速度过快，可能产生淬硬组织，易使焊缝附近主体金属产生裂纹。因此，应对角焊缝的焊脚的尺寸需规定其最小限值。
中国规范规定： ，当 时，取 ；对埋弧自动焊 可减少1mm； T形连接的单面角焊缝 可增加1mm （ 为较厚焊件厚度）。
美国规范ASD89根据较厚钢板的厚度分段规定焊缝最小尺寸限值，见表1。表1同时列出相应厚度范围内根据中国规范计算出的最小焊脚高度做对比。
表1 美国规范角焊缝最小限值
连接较厚部件的材料厚度 ASD89角焊缝最小尺寸 中国规范相应计算值
≤4mm 3mm 1～4mm
4～6mm 3mm 3～3.7mm
6～13mm 5mm 3.7～5.4mm
13～19mm 6mm 5.4～6.5mm
≥19mm 8mm >6.5mm
中国规范是按照不同焊件的厚度计算取值，美国规范是按照不同板厚的区间分段取值。在较薄板件之间相连接时，最小焊脚高度限值差不多，而厚板相连时，中国规范最小焊脚高度限制要严格很多。
3.2、角焊缝高度最大限值
角焊缝的焊脚尺寸过大，易使焊件产生烧伤、烧穿的现象，且使焊件产生较大的残余应力和较大的焊接变形，所以，对角焊缝还应规定其最大焊脚尺寸。
中国规范规定： 不宜小于 （钢管结构除外）， 为较薄焊件厚度。 对于板件端部的角焊缝，当板厚 时， ；当板厚 时， 。
ASD89中规定：当焊件板厚 时， ；当焊件板厚 时， 。
从角焊缝最大焊脚尺寸的限值来看，中国规范的限值与美国规范基本一致。
3.3、角焊缝最小长度
角焊缝焊脚尺寸大而长度较小时，焊件局部加热严重，焊缝起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝上可能产生的其他缺陷（气孔、非金属夹渣等），也使焊缝不够可靠。对搭接连接的侧面角焊缝而言，如果焊缝长度过小，由于力线弯折大，也会造成严重的应力集中.因此，为了使焊缝能够具有一定的承载能力，根据经验，最小焊缝计算长度的限值为：
中国规范规定：侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度 ，且≥40mm。
美国规范规定： ，，且大于等于两侧焊缝之间的间距。若焊缝长度不满足此要求，按实际焊缝长度的1/4计算焊缝承载力。
中国规范在焊缝最小长度方面比美国规范严格很多，但美国规范对于不满足最小长度的焊缝计算规定更为详细。
3.4、断续焊缝
在次要焊缝连接或次要构件中，可采用断续焊缝。但断续焊缝容易引起应力集中，且断续角焊缝的距离过大会使构件连接不够紧密，焊件容易受潮并且锈蚀，因此对于断续角焊缝中美规范提出如下要求：
中国规范规定：断续焊缝的长度 ，且≥50mm。其净距不应大于15t（受压构件）或30t（受拉构件）。
美国ASD89规范规定：一般情况下， ，且≥38mm。
在断续焊缝的限值来说，中国规范要求比美国规范相对宽松，但美国规范对焊缝的净间距未做要求。
4、计算
对于中、美规范，承载能力极限状态设计的方程表达可按如下公式：
（1）
本文以考虑恒荷载+活荷载的荷载组合为代表对两种规范进行对比，其方程可表达为：
（2）
其中：
S-荷载效应组合的设计值；
R-结构构件抗力的设计值
， -恒荷载和活荷载标准值
， -恒荷载和活荷载荷载分项系数
-钢结构材料强度标准值
-材料分项系数
为方便比较中美钢结构焊缝节点计算的安全度差异，本了对以下几个方面规定：（1）本文仅对国内常用的Q235和Q345钢材对应的焊材进行对比，两种材料 ， 为焊材的强度设计值， 为焊材的抗拉强度值（2）假定恒荷载与活荷载的比值 ，（3）中国钢结构规范分别考虑恒荷载效应控制的组合和活荷载效应控制的组合，中美规范的荷载分项系数见表2。
表2 荷载分项系数表
规范 恒荷载分项系数 活荷载分项系数
中国GB50017-2003 1.2 1.4
1.35 0.98
美国ASD89 1 1
4.1 正面角焊缝
在荷载标准值相同的情况下，正面角焊缝的设计安全度差异可通过不同规范计算所需的焊缝截面积比值来进行对比：
GB50017的极限状态方程为
（3）
（4）
ASD89的极限状态方程为
（5）
ASD89和GB50017的正面角焊缝安全度差异可表达为：
（6）
（7）
当活荷载和恒荷载的比值x取不同的值时，可得到中美钢结构规范对于正面角焊缝的计算的安全度差异，见图1。
图1 正面角焊缝中美规范设计安全度差异
由图1可看出，对于正面角焊缝设计，在可变荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而减小；在永久荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而增大。但无论哪种荷载控制效应组合，按美标规范设计所需的焊缝面积均大于中国规范，美标规范设计的安全度大于中国规范。
4.2 侧面角焊缝
在荷载标准值相同的情况下，侧面角焊缝的设计安全度差异可通过不同规范计算所需的焊缝截面积比值来进行对比：
GB50017的极限状态方程为
（8）
（9）
ASD89的极限状态方程为
（10）
ASD89和GB50017的正面角焊缝安全度差异可表达为：
（11）
（12）
当活荷载和恒荷载的比值x取不同的值时，可得到中美钢结构规范对于侧面角焊缝的计算的安全度差异，见图2。
图2 侧面角焊缝中美规范设计安全度差异
由图2可看出，对于侧面角焊缝设计，在可变荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而减小；在永久荷载控制效应组合下，安全度随着活荷载的增大而增大。在活荷载小于2倍恒荷载时，按美标规范设计所需的焊缝面积均大于中国规范，美标规范设计的安全度均大于中国规范。在活荷载大于2倍恒荷载时，可变荷载效应控制荷载组合下中国规范的设计安全度大于美标规范，但在实际工程中，这种情况较少见，因此总体来说美标规范设计的安全裕度大于中国规范。
5、结语
1. 中、美两国钢结构设计规范的理论基础有所不同，美国规范采用的是基于安全系数的容许应力法，中国规范采用的是基于概率和可靠度理论的荷载分项系数法，设计方法不尽相同。
2. 对于焊缝的构造，美国规范起步较早，较为成熟，中国规范在制定的过程中部分参照了美国规范，因此构造要求大体上与美国规范差不多，但又在美国规范的基础上有所创新和发展，总体比较中国规范除了断续焊缝，构造要求要高于美国规范。
3. 对于焊缝的承载力计算，仅在活荷大于两倍恒荷载时的可变荷载控制工况下，中国规范略保守，这种情况工程中应用虽然不多，但设计时需考虑对此种情况的包络。总体来说美标规范角焊缝的设计安全裕度大于中国规范。
参考文献
[1] GB 50017-2003 钢结构设计规范 [S].
[2] Manual of Steel Construction-Allowable Stress Design，9th Edition， 1989.
关键词：钢结构；厂房；结构设计
Abstract: combining with a production workshop chongqing steel plant design simple introduction to this kind of plant the structural design features, from the main load, the main structure layout analyzed the heavy steel structure plant structure design, puts forward the heavy steel structure plant structure design problems should be paid attention to.
Keywords: steel structure; Workshop; Structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
在工业建筑中，钢结构以其独特的性能被广泛采用，为满足生产需要，跨度大、高度大以及大吨位行车重型钢结构厂房不断涌现。随着钢结构的发展，重型钢结构厂房在工业建筑中的比重越来越大，主要领域用于冶金、机械、船舶等工业建筑。本文结合浙江宁波地区某生产车间的结构设计，重点介绍重型钢结构厂房结构特点及结构设计中一些注意事项和要点，供类似设计中参考。
1重型钢结构厂房结构特点
重型钢结构厂房结构相对于轻型门式剐架结构具有以下特点：
1.1结构用钢量大。该类厂房柱距、跨度、高度一般较大。且吊车工作级别、荷载较大，因此导致构件超长、超宽、超重现象，用钢量一般超过60kg/m2。由于该类厂房结构构件重量较重，且上部荷载较大，相应基础费用也较高，同时地震反应也较为敏感。
1.2轴网布置不规则。受工艺条件限制，厂房柱距一般为9~12m，局部柱距由于抽柱，柱距达到24m甚至更大。
1.3结构整体刚度要求高。因吊车冲击荷载对结构的影响，在结构的纵向及横向应提高结构整体刚度，以减小整体结构的震动。
1.4节点构造复杂。节点设计应考虑超大、超宽、超重构件的制造、运输、安装的工艺要求，并满足抗震构造措施及刚性假定的规定。
2结构设计
结构设计按《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《建筑结构荷载规范》等相关规范设计。
2．1主要荷载
厂房结构所受到的荷载主要有竖向荷载：包括结构自重、吊车竖向荷载、屋面活荷载及走道板活荷载；水平荷载：包括风荷载、厂房积灰荷载，吊车水平荷载、地震荷载等。上述荷载中除一般轻型屋面自重按0.50kN/m2输入外，其它结构自重由程序自动计算。风荷载按《建筑结构荷载规范》选用风荷载体形系数后，由程序自动布置。屋面活荷载取0.3kN/m2，屋面积灰荷载在水平投影面，距高炉中心50m内取1.0kN/m2，距高炉中心50~100m时取0.5 kN/m2，走道板活荷载取2.0kN/m2。基本风压0.4 kN/m2。吊车荷载按照厂家提供的数据进行输入。
2．2主要结构布置
排架柱为单阶柱，上阶柱采用工字型实腹焊接截面柱。下阶柱除承受上柱荷载外，还需承受吨位较大的吊车荷载，如果采用实腹工字型截面柱．则柱截面会很大，不经济，下柱采用格构式钢管混凝土柱设计方案。充分利用了钢管和混凝土两种材料的力学性能，减少了柱子截面尺寸，且外形美观。肩梁采用单腹壁肩梁。
2．3屋面斜梁设计
(1)挠度控制：屋面斜梁挠度限值按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A规定，[Vt]
(2)腹板高厚比控制：当屋面梁轴力相对较小时。可按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)4.3.1款规定，承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合粱宜考虑腹板屈曲后强度，并满足第4.4节相关要求。考虑腹板屈曲后强度的屋面斜梁腹板可以设计的较薄，且无需设置中间横向加劲板，但考虑到腹板的焊接变形往往难以得到保证，因此重型钢结构厂房的屋面斜梁腹板厚度不宣设计过薄，一般最小取6.0mm，且h/t不大于150。
2．4柱子系统设计
排架柱以边柱为例。如图1所示。
钢柱为单阶柱。上柱采用实腹式柱，下柱采用格构式钢管混凝土柱。钢管材料选用Q345B钢，管内用C45混凝土填充，缀条采用空心钢管。浇灌混凝土的孔开在肩梁以下，孔径约200mm，可在工厂开孔，但不宜将孔板割掉，以免杂物掉进管内．待管内混凝土被振捣密实并达设计强度的50％以后，方可焊接孔板。钢管中混凝土应采用压力灌浆法浇筑，为使管内混凝土密实，在肩梁上翼缘板各开有直径为30mm的泄气孔:，灌浆时应振捣密实，直到泄气孔冒浆为止。钢管中的混凝土必须在吊车及墙架系统安装前浇灌，待混凝土强度达到70％以上，方能安装吊车及墙架系统。下柱长15.18m，在柱脚处和下柱的中部分别设置了一道横隔(横隔间距不宜大于柱长边的9倍和8m)。
柱脚采用插入式柱脚。
肩梁采用单壁式肩梁，腹板高度为1800mm。与钢管相交的加劲做成一块整板，下柱的钢管切口，将加劲板插入钢管的切口内，这样的构造做法使吊车梁传来的竖向荷载有效的传递至下部钢管混凝土柱内，提高了节点的整体受力性能。
图1：排架柱
2.5柱间支撑设计
为保证厂房的纵向刚度和空间刚度，承受山墙风力、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，沿厂房纵向设置上、下柱间支撑。下柱柱间支撑设两道，原则上应该布置在温度区段中间三分之一处，但是工艺要求，有些位置不能布置柱间支撑，将其位置做适当的调整以满足工艺要求。上柱支撑设四道，上柱支撑除在设有下柱支撑的柱间布置外，在温度区段的两端另设两道。
2．6吊车梁与柱的连接
吊车梁下翼缘与柱的连接，一般采用普通螺栓固定。吊车梁上翼缘与柱的连接通常采用板铰连接，因为板铰连接的纵向约束效应小，适用于重级工作制吊车梁，板铰及其连接应能保证传递梁端最大水力．铰板孔径较栓径大1mm，其加工应按照精制螺栓要求进行，铰板栓孔的受力方向端距不得小于1.5d。由于吊车的起重量较大，在吊车梁的高度中部增设与排架柱相连的垂直隔板，此隔板为构造加强，无需计算。
3厂房各系统设计中应特别注意的问题
3.1铰接屋架上承及下承做法对柱的影响
上承式屋架优点：屋架支座处传力好。屋架在安装时的稳定性好,而且基本上可不必考虑屋架受力后弦杆弹性伸长的影响。上弦在竖向荷载作用下的压缩变形可补偿屋架下挠时(坡度变直时)支座向外的位移。其总位移量的消长情况与屋面坡度有关,当屋面坡度i≥1/6,柱顶仍将向外推移。当i≤1/10柱顶非但不会向外推移，甚至有向里移动的可能，这个优点在多跨厂房中更为重要。
上承式屋架缺点:上承屋架端支座底部至端节点中心的距离较大,约为下承式屋架的2~3倍。因此,在柱顶水平剪力作用下对支座节点的偏心弯矩较大,设计时应引起注意。一般可采取以下两种方式解决:①采用侧接法与柱顶相连,以减少甚至消除偏心弯矩;②在与支座节点相连的屋架杆件设计中,考虑此偏心弯矩的影响,下承式屋架做法优缺点正好与上承式相反。
3.2柱
柱截面选用时,为了经济,宜优先选用钢管混凝土柱或型钢格构柱。为了经济,在工艺允许的情况下可增加纵向系杆,以减小厂房柱的平面外计算长度。
3.3柱间支撑
支撑杆件采用单拉杆设计或一拉一压杆件设计,应根据受力大小及杆件长度确定。目前流行采用单杆既在前后片杆件之间不打缀条设计,便于中间穿行管道、钢梯及参观走道。
3.4吊车梁系统
国标图集与钢结构设计规范对吊车梁中间加劲肋板与上翼缘的焊缝处的要求不同(钢结构设计规范要求刨平顶紧后焊接,国标图集仅采用焊缝)，建议采用刨平顶紧后焊接。平板支座处加劲肋国标图集中是上下刨平顶紧,为了便于施工,建议改为上端坡口焊,下端刨平顶紧后焊接。
结语
随着我国工业建设的发展，尤其是沿海、沿江地区冶金、机械、船舶及海洋工程类建设项目，由于生产工艺的需要以及建设用地的允许 ,建造大跨度和大面积的钢结构厂房越来越多 ,而随着我国钢产量的增加和建筑设计、 施工技术的不断进步 ,这种需求得到满足也变得越来越容易。设计人员要熟悉规范，灵活把握，使得工程结构设计更加经济合理。
参考文献
[1]钢结构设计手册编委会．钢结构设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．
[2]GB 50017--2003钢结构设计规范[S]．
关键字：钢结构厂房框排架；STAWE；结构设计
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
前言
在工业厂房设计过程中，很多情况下因为使用空间和节约材料的要求，厂房要求被设计成下面是框架结构上面是排架结构或者左边是框架结构右边是排架结构的框排架结构。这样的结构在设计过程中，既要满足框架结构的要求，排架部分同时也要满足排架结构的要求。
工程实例
2.1工程概况
某工程位于郑州市二七区，为二层结构，底层层高15米，有15T桥式吊车，位于11米标高处，楼面活荷载5.0KN/M2,二层层高8.1米，距楼面6.0米处设置5T单梁吊车，屋面采用轻钢屋面。跨度21米，两跨，开间7米，共17个开间。厂房长X宽为42米X119米。除此之外，屋面从第2个开间至第16个开间还设置天窗架采光。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2012008版）（项目为2009年设计）郑州市二七区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。房屋抗震设防类别为丙类。根据《抗震规范》第8.1.3条，房屋高度
2.2结构选型
该工程二楼楼面荷载比较大，故采用组合楼板，由此底层采用框架结构，屋面是轻钢屋面，故二楼无需采用框架结构，采用排架结构即可，所以我们的厂房结构形式采用下部框架上部排架的结构形式。两个方向的跨度差别较大，所以刚度差别也会比较大，因此框架采用框架-支撑结构。《建筑抗震设计规范》8.1.6条规定抗震等级四级且高度不大于50m的钢结构宜采用中心支撑，中心支撑框架宜采用交叉支撑，支撑的轴线宜交汇于梁柱构件轴线的交点。房屋总长119米，总长大于60米且小于120米，底层框架设置两道支撑。支撑均匀布置，布置于第5个开间和第13个开间，采用H型钢支撑。二层排架结构，根据《抗震规范》第H.2.3条，多层钢结构厂房的支撑布置应符合，支撑布置在同一柱间上下贯通。所以在二层排架同样在第5开间和第13开间设置支撑，支撑顺着底层布置部位设置。支撑采用L型角钢。同时由于天窗架的设置，为了传递天窗架的荷载在第1开间和第17开间同样设置屋面水平支撑和竖向支撑。
2.3柱截面选型
结构跨度21米，跨度较大，开间7米，底层层高15米，荷载又比较大，若采用焊接“工”字型钢，很难满足长细比要求，现采用焊接“十”字钢柱。二层层高8.1米，屋面采用轻钢屋面，荷载比较小，而且受力方面为一个方向，故采用焊接“工”字钢。
2.4模型计算
框排架结构既要满足框架结构的计算结果，排架结构部分同时还要满足排架的计算结果，因此该建筑的结构模型首先在PKPM钢结构模块的框架三维模型与荷载输入中建立整体模型，屋面板按照实际的刚度折减成相应的屋面厚度输入模型中，然后用结构模块中的STAWE整体计算。在SATWE前处理的特殊构件补充定义中，设置二层的楼面为弹性膜，这样的模型设置更接近于事实。参数都定义好后，进行计算，整体结构要满足《抗震规范》及《钢结构设计规范》中的多、高层结构设计要求。二层的排架结构既要满足框架的整移角要求，同时也要满足排架的长细比，应力比等要求。所以，要另外选取不同的每一品排架用钢结构模块中的框排架PK交互输入与优化计算进行排架计算。在二维排架计算模型中，底层的梁柱采用规范是《钢结构设计规范》，二层的梁柱采用《门式钢架设计规范》计算。得出的结果底层的焊接“十”字型钢柱和焊接“工”字型钢梁按钢框架要求，二层的焊接“工”字钢柱和钢梁按钢排架要求。根据《建筑抗震设计规范》第5.5.1多、高层钢结构弹性层间位移角限制1/250，弹塑性层间位移角限值1/50。该项目用PKPM中的SATWE计算，最大位移角：X方向地震力作用下的楼层最大位移1/404；X双向地震作用下的楼层最大位移1/403；Y方向地震力作用下的楼层最大位移1/392；Y双向地震力作用下的楼层最大位移1/392。
弹塑性层间位移角在SATWE中不能直接计算出来，多遇地震影响系数最大值为0.08，罕遇地震影响系数最大值为0.5，即得罕遇地震与多遇地震的影响系数比值为6.25（0.5/0.08），根据上表能简化得出最大的弹塑性层间位移角：X方向的楼层弹塑性最大位移1/65；Y方向的楼层弹塑性最大位移1/63。
2.5节点设计
框架部分经过STAWE整体计算后，连接STS接口，进行全楼节点连接设计。工字形梁与十字形柱刚接连接采用连接类型为：悬臂梁段与钢柱刚性连接。梁悬臂段与柱应采用全焊接连接，梁的现场拼接采用翼缘焊接腹板螺栓连接。梁的拼接节点STS节点设计中会考虑设计。为了材料的节约，柱截面相对于跨度较大的框架梁来说，截面翼缘相对取得较薄，使得悬臂梁与钢柱焊接连接的计算结果通常会不满足结果。如：按抗震规范8.2.8条进行梁柱连接的极限承载力验算： Mu=487.664 >1.3Mp=473.311 满足，加强需要的盖板厚度Tgb=6，（盖板厚+梁翼缘厚）>柱翼缘厚！满足设计要求！
3 结束语
框排架结构是工业厂房建筑中越来越常见的结构形式，无论是框架与排架侧向连接组成的侧向框排架结构厂房，还是下部为框架上部顶成为排架的竖向框排架结构厂房。框排架结构需要进行整体结构计算。同时排架也需要进行排架结构计算。整体计算框排架的所有构件都要满足框架结构的抗震要求，侧向或者顶层的排架部分要满足排架结构的抗震要求。
参考文献：
[1] 陈骥.钢结构稳定理论与设计(第5版).科学出版社;第5版，2011-4
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景：
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义：
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。
关键词钢结构;用钢量;刚度;稳定性;耐火保护层
中图分类号TU2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0095-01
随着我国城市化进程加快及钢产量快速提高,钢结构在建筑结构的应用日益广泛,钢结构设计队伍逐步扩大。特别是近年建筑行业的高速发展和原材料匮乏,长期在多层建筑领域占统治地位的粘土砖逐渐退出历史舞台。但与此同时,钢结构建设资源的合理利用及可持续发展问题日益突出。
当前,制约我国钢结构建筑发展的主要因素是:钢结构建筑的造价高于钢筋混凝土结构。因此,在满足钢结构建筑规范的前提下,对钢结构建筑进行优化设计,减少结构用钢量,降低工程造价有重要意义。
1钢结构概述
1.1钢结构的含义及特点
钢结构是由型钢和钢板等组成的结构,形式多样:桁架、框架、网架、门刚等等;各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
钢结构的特点:钢材的组织结构均匀,接近于各向同性匀质体,因而钢结构的理论计算结果比较符合实际受力情况;钢材强度和弹性模量也高,因此与同强度才来相比,体积轻便:钢结构塑性和韧性好、适宜于承受振动和冲击荷载;钢结构便于机械化制造,精确度较高,安装方便,是工程结构中工业化程度最高的一种结构;施工较快,可尽快地发挥投资的经济效益。钢结构的密封性较好,但耐锈蚀性和耐火性较差,需采取防腐防锈及防火措施。
1.2钢结构的适用范围
基于以上优点,钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种工程结构中,如工业厂房的承重骨架和吊车梁、大跨度的屋盖结构、高层建筑的骨架、大跨度的桥梁、起重机结构、塔架和桅杆结构、石油化工设备的框架、工作平台和海洋采油平台、管道支架、水工闸门等;也常用于可装拆搬迁的结构,如临时性展览馆、建筑工地用房、混凝土模板等。轻型钢结构常用于小跨度轻屋面的各类房屋、自动化高架仓库等。此外,容器结构、炉体结构和大直径管道等也常用钢材制成。
2影响钢结构用钢量的主要因素
在钢结构设计中,影响用钢量的因素主要有以下三点:
1)刚度条件。一般来讲,设计时要求变形越小则用钢量越大。变形与构件的长度密切相关,即与工程结构的高度、跨度、柱距等方面有关。如单层轻钢结构厂房若控制跨度≤30m、檐口高度≤9m、柱距≤9m,则用钢量一般是比较节省的。
2)整体稳定条件。过去传统钢结构设计往往采用拉压杆体系解决稳定性,现在设计中则较多采用拉杆体系支撑,现行的国家标准该问题规定不明,部分设计人员对结构件间在互相连接作用下约束效果考虑不够,易造成了为增加稳定性而加宽构件翼缘,使得实际用钢量比设计所需有所增加。笔者认为:设计时应适当考虑构件的相互约束(如设计刚架梁时考虑檩条对梁的约束),就可以把为解决整体稳定而多用的钢材节省下来。
3)局部稳定条件。国标GBJl7-88《钢结构设计规范》用于轻钢结构设计是偏于安全的。国家标准CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》及上海、北京等地制订的有关轻钢结构设计方面的技术规程在刚度和稳定性条件等方面也未作出具体规定,设计时,我们应综合考虑其结构安全性和用钢量,来确定结构设计。
3基于轻钢结构设计的具体过程
3.1刚度设计
国标GBJl7-88《钢结构设计规范》对多层框架和有重级工作制吊车的厂房变形控制的要求作了较明确的规定。对普通单层结构,国标CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》做出了具体的规定。
结构变形主要涉及到适用性的问题,一般对结构的安全性涉及并不太深。而单层轻钢结构屋面一般是不上人的。笔者认为,设计时对单层轻钢结构厂房的变形控制是可以适当放宽的。放宽变形对于那些主要由变形控制的建筑有非常重要的经济意义。根据上海市已建成投入使用的轻钢结构单层厂房、仓库等实践经验,对于檐口高度不超过9m的单层轻钢厂房,设计时可以只考虑强度条件,而不必考虑刚度变形要求。这种做法与欧美等国标准的规定也是比较接近的。
3.2整体稳定设计
3.2.1框架构件设计
整体稳定系数计算公式:
式中:――梁整体稳定系数;
――梁整体稳定等效弯矩系数;
――梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比;
――按受压纤维确定的梁毛截面抗矩;
――梁毛截面面积;
――梁截面全高;
――梁受压翼缘厚。
由上式(1)可知,构件整体稳定承载能力与成反比。由于与受压翼缘的自由长度成正比,故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少。因为在轻钢结构设计中,由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200-1500mm),梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘,增加用钢量。
设计时还应注意,檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻钢结构屋面往往较轻,风荷的改变往往会改变内力的方向,因此梁下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况,设计时通过设置隅撑来解决。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条,使之形成侧向约束,来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。
3.2.2檩条设计
采用Z型、C型檩条时,设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。因为连续梁模式比简支梁模式的刚度大,稳定性优于简支梁。在笔者查阅的欧美等国钢结构图纸与技术中,他们计算稳定的自由长度取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。这比我国现在一般取的自由长度要小,因此稳定性也优于简支梁。接照连续梁模式设计成的檩条,其檩条的拼接处一般都在跨度的五分之一处。
3.3局部稳定设计
据弹性理论,四边简支板的临界剪应力为:
由式(2)知:板的局部失稳临界剪应力与(h/tw)2成反比,故h/tw越小越好,设计时为了节省钢材就须增大h/tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw,一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标CBJl7-88《钢结构设计规范》中,h/tw ≥ 80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻钢结构,因为荷载较小,往往剪应力也很小,要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下,即使h/tw ≥ 80也不会产生局部失稳现象。因此,设计时若剪应力未达屈服剪应力,可不设加劲肋,这一点在轻钢设计中可适时考虑
3.4焊缝设计
在设计规范中受力焊缝已有明确的规定。此处所讲的焊缝指的是梁、柱腹板与翼缘板之间的焊缝。因为这些焊缝在轻钢结构的制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板与翼缘之间的焊缝主要是传递翼缘与腹板之间的剪应力。翼缘与腹板之间剪力很小,因此所需焊缝亦可很小。在美国钢结构施工图中,这些焊缝的处理广泛地采用了单面焊缝,这使得焊接工作量大大地减少了。用自动焊机的生产能力提高了一倍左右。国内未能采用单面焊缝原因大致有:①目前国内大多数轻钢结构生产厂家还没有解决单面焊缝的非对称变形;②长期以来设计人员已形成习惯。笔者认为,若解决非对称变形问题,对梁翼缘与腹板之间的焊缝可以使用单面焊。至于那些受力大的重要部位仍须双面焊,如吊车梁、牛腿等。
4钢结构耐火保护层设计
钢结构或钢构件存在耐火性能差会导致严重的安全隐患,这使得完善和充实钢结构规范中的防火设计显得愈来愈迫切。
现有的研究结果表明,经过保护后构件的升温规律除时间滞后外,其温度场分布规律与未保护时相同。因此,耐火保护层的厚度计算可采用如下假设:在要求的耐火极限时间内,使被保护的构件吸收的热量及钢表皮所达到的温度与未保护时构件的耐火极限内构件中吸收的热量及钢表皮所达到的临界温度相等。对于钢构件的防火保护层厚度可根据国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的附录7“钢构件防火保护层厚度计算”。
受保护的钢结构的耐火性能受其保护方式、保护材料类型及其厚度、施工质量等影响。不同的钢结构保护材料具有不同的特性和用性,选用时应根据保护结构的形式、环境条件、建筑内主动消防设施情况、当地消防管理水平等具体情况,通过经济分析综合确定。要保护这些保护方法在火灾时发挥预定功能,还应加强施工中产品质量、施工质量和日常维护管理的控制。采用水泥砂浆保护时,由于其附着力差且容易开裂剥落,在施工时建议采用钢结构外加焊钢丝网,再在钢丝网上进行抹水泥砂浆或高压喷枪喷射水泥砂浆成型。
参考文献
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[7]吴云.高烈度地区多层钢结构住宅的计算分析[J].甘肃科技,2007,03.
您好，根据作者的专业，这篇论文我把电气内容放在前边，结构内容放后边了
关键词：高层；钢结构建筑；消防；电气；结构；设计要点
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：高层钢结构建筑的电气消防设计水平和结构设计的安全、可靠，直接关系到高层建筑物和民用建筑建筑物的安全使用性能，建筑行业在进行建筑结构设计和消防电气设计中应该根据国家标准和规范，做好建筑工程的消防电源及配电设计、火灾自动报警系统设计、钢结构设计等方面的设计工作,通过优化建筑工程结构设计和消防电气设计不仅可以有效避免安全隐患的出现,防止重大安全事故的发生保障人员的人生安全。
一、高层钢结构建筑消防电气设计的特点
高层钢结构建筑的结构本身在高温下容易失去承载力，室内装修的材料也是可燃的，加上存在人员及货物过于密集、楼层过多的问题，高层建筑存在着严重的安全隐患。高层钢结构建筑容易发生的“烟囱模式”是由于竖井内电气管线多、管道敷设弯曲、电梯间通风设备多等多种原因造成的。烟囱模式在遇到明火的时候，会加快火势的增大和蔓延。经过对许多火灾事故和现场的分析，相关部门发现火灾发生十五分钟之后，火势会不断加大并以极快的速度蔓延，烟雾的扩散程度也会迅速加快。所以，高层钢结构建筑的火灾扑救十分困难，假如发生火灾，就会对人民的身体健康和财产安全造成极大的损害。
二、高层钢结构建筑的消防电气设计要点
1、供配电设计
高层建筑的防火规范必须按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95执行。国家标准《供配电系统设计规范》GB50052-2009规定了供电负荷等级和供电要求。一级负荷应由独立的双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。许多高层钢结构的建筑为一类高层建筑，所以它的供电负荷等级也应该是一级。一类高层钢结构的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防电气的负荷应该是一级负荷别重要的负荷供电。
2、火灾事故照明和疏散指示照明
高层钢结构建筑的楼梯间、前室、配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间、人员密集的场所、公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过20m的内走道应设置应急照明。疏散用的应急照明，其地面最低照度不应低于0.5Lx，疏散照明最少持续供电时间为30min。
3、先进可靠的火灾自动报警控制系统
高层钢结构建筑的火灾报警系统按《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的要求执行，将火灾报警系统分为三种基本形式：区域报警系统，集中报警系统和控制中心报警系统。火灾自动报警系统的保护对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级。钢结构的高层建筑的火灾自动报警系统基本上采用控制中心报警系统。控制中心报警系统中至少应设置一台集中火灾报警控制器、一台专用消防联动控制设备和两台及以上区域火灾报警控制器；或至少设置一台火灾报警控制器、一台消防联动控制设备和两台及以上区域显示器，应能集中显示火灾报警部位信号和联动控制状态信号，系统中设置的集中火灾报警控制器或火灾报警控制器和消防联动控制设备在消防控制室内的布置应满足规范要求，宜用于特级和一级保护对象。
4、火灾漏电探测报警系统
高层钢结构建筑内火灾危险性大、人员密集，根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的要求需设置漏电火灾报警系统。火灾漏电探测报警系统主要探测线路的漏电电流、过电流等信号，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化，并储存各种故障和操作试验信号不应少于12个月。火灾漏电的探测模块安装在供配电的每一个回路的空气开关下端，探测每一路需要检测回路的漏电电流、过电流情况。每一个探测回路只发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化，不切断回路的电源。火灾漏电探测报警系统的主机安装在消防控制中心的墙上，给值班人员提供准确的报警信号和故障点位置。
5、做好建筑物的防雷与接地
高层建筑的火灾中，由雷击造成的原因占一定的比例。所以建筑设计时必须计安全可靠的防雷和接地装置 ，防止直击雷、侧击雷的直接破坏和雷电波的浸入造成的破坏。钢材是良好的导电体，钢结构的高层建筑像一个导电的铁笼子，所以更要做好建筑物的防雷和接地，还应及时与结构等专业沟通，合理确定位置，使其满足规范要求，减少和预防由于雷击造成的安全事故。
三、高层钢结构建筑的结构设计应注意的问题
1、钢结构设计要安全可靠
钢结构要做到安全合理、符合电气专业相关要求、节点构造方便可靠，并为构件生产、运输、安装提供保障。 结构方案尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；钢结构设计生产尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；钢结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，保证整个结构安全可靠，符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构构件应便于运输、便于维护。而且还要注意钢结构使用价值和观赏价值兼备。
2、钢结构建筑设计要实用、安全
钢结构建筑设计要发挥钢结构的优势，满足电气消防设计规范，建筑钢结构的平面布置应力求规则、对称，而且避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板；注意设计深度，保证达到有关的规定要求；注意解决钢结构建筑建筑防腐蚀、防火、防震问题。做好钢结构防锈、防腐处理，使结构布置符合规则性要求，提高防震能力，保证钢结构建筑的实用安全性统一。
四、高层钢结构建筑结构设计技术要点
1、判断钢结构在建筑设计中的适用性
在进行钢结构建筑设计、选用结构设计方案之前，要充分考察建筑项目建设是否适合用钢结构 。钢结构通常用于大跨度、高层、荷载、体型复杂或有较大振动、密封性要求高、吊车起重量大、要求能便于安装拆卸的结构。为了避免不必要的经济损失，要认真考察钢结构在建筑设计中的适用性。
2、确定结构选型与结构布置
“概念设计”这一理念应贯穿于在钢结构设计的整体过程中，运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，它在结构选型与布置阶段尤其重要。国内常见的钢结构类型主要有：框架、塔桅索膜、网架、平面架、轻钢等。在钢结构选型环节，要注意依据结构设计中主体系与分体系之间试验现象、破坏机理、工程经验、力学关系与震害等因素的综合深入分析，从而全面性整体性的选择最为科学、合理的结构，并且注意合理布置细节。
3、分析结构、预估截面
建筑设计在确定钢结构选型和布置后要注意对钢结构进行分析，以便钢结构于在实际设计中的合理应用，例如利用线弹性分析钢结构。另外还需对构件截面作初步估算，包括梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。设计时应及时与电气等专业沟通，使设计更加优化，这些也是钢结构建筑设计的重要环节。
结语：综上所述，在高层钢结构建筑的消防电气设计以及结构设计过程中，深入了解其消防电气的设计特点以及结构设计特点是关键，做好电气和结构两个专业间的相互配合工作，这既是现代化高层建筑物得到安全保障的体现，也是建筑火灾得到有效控制的体现，极大地保障了人们的生命财产安全。并且随着现代科学技术的快速发展的同时，促进人们不断在建筑电气消防技术中引入了很多新型的现代化设备，不断的完善结构优化设计，进而大幅度地提升了超高层建筑物的安全稳定功能，使其更加符合现代化超高层建筑设计的新要求。
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关键词:天桥 钢箱梁 大跨度 结构设计 竖向自振频率
中图分类号: TU74 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-008-02
火车站进站天桥是乘客从站房候车室进入站台的便捷通道,因其人流量大,需要跨越多个站台的特点,火车站进站人行天桥具有桥面宽,跨度大的特点。钢材因其强度高,塑性韧性好、抗震性能高,易于加工运输组装的特点,广泛应用到火车站大跨度进站天桥的设计中。
1工程概况
本工程属于某中型城市火车站改扩建工程的一部分,该天桥横跨4个站台,7条股道,全长93.88m,宽12.6m,梁高1.0m,共5跨,跨长分别为20.4m、20.75m、21.75m、22.7m、5.5m,两端分别悬挑0.35m,2.43m,下设6排12座桥墩,上设小型雨篷。桥身采用Q345钢材,桥墩为直径800mm钢管混凝土柱,箱梁通过盆式橡胶支座与桥墩相连。此类型多跨钢箱梁桥型正广泛应用于火车站设计中,具有外观张弛有力,大气磅礴,视野通透的优点(见图1)。
2结构设计
2.1建模与计算
由于桥面宽度为12.6m,考虑到运输及吊装的问题,天桥箱梁采用两厢五室,方便剖分运输。顶板厚度为14mm,腹板及横隔板厚度为12mm,隔板设置孔洞,方便安装维修及减轻自重,支座处横隔板应力较大设为实腹板,厚度为20mm,面板及底板均设置加劲(见图2)。
结构设计参考《铁路桥梁钢结构设计规范》及《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》。桥面采用橡胶面层铺面,二期恒载为:1.2KN/m2;活载为人群荷载4.0kN/m2;温度荷载:设计基准温度20℃,同时考虑正负20℃的温差。
考虑到天桥桥面较宽,跨站台处两侧又有牛腿与站台楼梯相接,受力比较复杂,故采用空间计算软件对结构进行计算分析。本工程采用Midas Gen建筑结构通用有限元分析和设计软件进行设计分析。用薄板单元模拟钢箱梁的顶板、底板及腹板,用点支撑模拟盆式橡胶支座,杆单元模拟桥墩。整体模型如图3:
空间计算结果显示,除采用点支承模拟支座处有局部应力集中的现象外,钢箱梁各处应力处于较低水平,满足规范要求。因此有必要在支座对应处设置加劲肋分散应力集中现象。图4给出了箱梁顶板的应力:
2.2自振频率
为确保天桥使用时行人行走舒适,设计时对结构的竖向自振频率进行了分析。按《城市人行天桥与人行地道技术规范》,为了避免行人过桥时发生共振而产生不安全感,天桥上部结构竖向自振频率不应小于3Hz。影响天桥竖向自振频率主要因素是跨中截面综合刚度。当竖向自振频率频率不满足要求时,可以通过调整梁高来提高结构自振频率。
虽然钢箱梁截面应力水平较低,但是如果减小梁高,竖向自振频率将不能满足规范要求,这说明竖向自振频率为本天桥结构设计的控制性因素,通过加大截面刚度能很好提高竖向自振频率,见表1。
2.3构造要求
构造处理及焊缝施工质量也是影响钢箱梁天桥安全的至关重要的因素。焊缝的要求应为:腹板与顶、底板相连应开坡口,采用埋弧自动焊,做全熔透焊缝;与顶、底板连接的横隔板也应开坡口与顶、底板做全熔透焊;顶板与底板上的纵向加劲与顶、底板的连接采用双面角焊缝,纵向加劲贯穿横隔板但必须在支座横隔板处截断。
3结语
(1)钢箱梁有造型大气简洁,跨越能力大,刚度高等特点在火车站进站天桥中的应用中具有很强的优势性。
(2)通过建立板单元模型分析,除采用点支承模拟支座处有局部应力集中的现象外,钢箱梁各处应力处于较低水平,因此必须加大支座处横隔板板厚,并在横隔板上设置加劲肋分散支座处应力集中现象。
(3)大跨度钢箱梁人行天桥设计的主要控制因素为截面刚度,在条件允许的情况下,采用较高的梁高和较小的板件厚度可以取得较好的经济性能。
参考文献:
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关键词： 钢柱外露式钢柱柱脚 素混凝土基础柱钢筋混凝土基础普通柱 钢筋混凝土基础短柱
中图分类号：TU37文献标识码： A
引言
在工业与民用建筑结构设计中，钢结构已广泛应用到多层钢框架、钢管架、门式钢架等建构筑物。这些建构物的上部钢结构设计理论较成熟，其相应的设计规范规定全面，内容也易于理解和应用。在这些钢结构中外露式柱脚应用广泛，钢柱脚与混凝土基础之间的混凝土柱的结构设计较复杂，现行规范还没有明确的规定，相关的文献也没有系统的阐述。在工程设计中，设计人员往往由于该柱长度较短，而全部按短柱进行设计，应该是不全面的。下面就个人的一些工作经验，谈谈外露式钢柱柱脚下基础之上混凝土柱（以下称基础柱）的设计方法，供结构设计同行参考。
作者：高海丽 ，陈胡 工程师
2003年毕业于合肥工业大学 土木工程专业
1.钢柱下混凝土基础柱的分类
根据文献【1】，可知根据地脚螺栓长度L与基础柱长度H的相对关系(H>L时为有柱基础)，把钢柱下基础柱的基本形式分为两大类（见图1），即有基础柱和无基础柱。无基础柱的设计方法和构造措施等同一般基础，不再论述。根据是否需要配置钢筋，分为素混凝土基础柱和钢筋混凝土基础柱。根据钢柱脚底的受力（M、V）的大小，计算基础柱的剪跨比λ=M/Vh0，当剪跨比λ≤2时，为短柱；当剪跨比λ＞2时，为普通柱。下面主要分析有基础柱的设计。
2.素混凝土基础柱
在结构设计中，尤其是工业结构设计中，常会遇到独立“T”型钢管架的设计，其中一部分独立T”型钢管架，管架顶部仅受较小的垂直荷载和水平方向的管道风荷载，以及作用到钢柱表面的风荷载。而管
（图 1 钢柱基础）
架高度相对较高，这时钢管架的钢柱断面尺寸主要由长细比控制，钢柱的柱脚一般为刚接柱脚，因此钢柱和柱脚底板尺寸都较大，从而导致基础柱断面尺寸较大。这种情况下的独立T”型钢管架的混凝土基础柱，首先应考虑按素混凝土结构构件设计。下面大致阐述一下如何进行素混凝土结构设计。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010附录D，基础柱应该按受压构件进行受压承载力计算，基础柱可以认为上端自由，计算长度L=2H(H为基础柱的高度)。计算简图见图2，具体计算方法见上述规范条文，不再详细阐述。
（图2 矩形截面的素混凝土受压构件的受压承载力计算）
设计实例为4.5m高的独立“T”型钢管架，作用到柱顶的垂直荷载标准值为38KN，作用到柱顶水平方向的管道风荷载标准值为0.3KN,作用在钢柱表面上的风荷载标准值为0.1KN/m。钢柱采用Q235B的等级钢材，断面尺寸为HW250x250x9x14。该构件计算结果如下：
①柱构件强度验算结果
柱构件强度计算最大应力(N/mm2): 10.75 < f=215.000
柱构件强度验算满足。
②柱构件平面内稳定验算结果
柱平面内长细比：λx=85 < [λ]= 150.000
柱构件平面内稳定计算最大应力(N/mm2): 12.9 < f=215.000
柱构件平面内验算满足。
③柱构件平面外稳定验算结果
柱平面外长细比：λy=142< [λ]= 150.000
柱构件平面外稳定计算最大应力(N/mm2):21.5 < f=215.000
柱构件平面外验算满足。
由以上计算结果可知：钢柱的断面尺寸主要由长细比控制。
该钢柱柱脚采用刚接柱脚，柱脚底板详图见图3。基础柱尺寸根据构造要求为650x750（b=650mm，h=750mm），柱高取1.0m，混凝土强度等级为C30。根据程序计
算结果钢柱脚的受力为N=41.88KN，M=3.31KN.m，V=1.05KN。对该基础柱按素混凝土受压构件进行设计，计算结果如下：
fcc=fcx0.85=14.3x0.85=12.16N/mm2
fct=ftx0.55=1.43x0.55=0.79 N/mm2
（图3 柱脚底板详图）
e0=M/N=79mm
L0=2x1.0=2.0m，L0/h=2.7，φ=1.0
φfctb(h-2 e0)=1.0x12.16x650x(750-2x79)=4679.17KN
则 N
因为该柱为偏心受压构件，根据规范要求，还须按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。
L0/b=3.1，φ=1.0
φfctbh=1.0x12.16x650x750=5928.0KN
则 N
V=1.05KN
故该基础柱只须按素混凝土结构构件设计即可，不需要配置受力钢筋。
3.钢筋混凝土基础柱
在民用和工业结构设计中，钢框架，复杂的钢管架和门式钢架等一些建构筑物结构设计中，传至基础柱顶部的荷载相对较大，当采用外露式钢柱柱脚时，一般都需要对基础柱进行配筋设计。钢筋混凝土基础柱，根据剪跨比λ，将钢筋混凝土基础柱分为普通柱和短柱。当钢柱脚与基础柱为铰接时，混凝土柱顶只有剪力和轴力时，也可以根据H/h0（H/h0≤2时为短柱,h0为混凝土柱的截面有效高度）区分普通柱和短柱。
4.1 普通基础柱的计算
普通柱的计算均按钢筋混凝土受压构件考虑，柱承受上部钢结构柱脚传至基础柱顶部的力，包括轴力N、弯矩M、剪力V和直接作用到柱顶的外力，并需考虑基础柱自重。计算时取基础柱与基础交接处为最不利计算截面进行强度计算。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010分为轴心受压柱和偏心受压柱两大类，计算简图见图3。进行正截面受压承载力计算时，采用工程设计中常用的对称配筋，即As=As’，fy=fy’,a=a’。 具体计算方法见上述规范条文，不再详细阐述。
4.2基础短柱的设计
基础短柱设计除按普通柱进行计算外，还要按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的有关规定，满足抗震构造措施。对短柱设计时需要注意的几个方面的主要构造要求列举如下：
①.四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。
①.四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。
（图4矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算）
②.剪跨比不大于2的一级框架的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。
③.剪跨比不大于2的柱，箍筋加密范围取全高。
④. 剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字符合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，9度一级时不应小于1.5%。
4.基础柱的抗震等级
在地震区，基础柱的抗震等级的确定比较困难，困难在于基础柱的身份认定，若按混凝土框架结构，抗震等级明显偏高；若等同基础，它毕竟还是高出地面的柱子。建议借鉴《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的6.1.3条等3款，基础柱的抗震等级同上部钢结构建构筑物的抗震等级一致。
下面就钢筋混凝土基础柱的设计列举两个实例：
①设计实例一为典型的柱脚铰接的双跨门式刚架，层高为8.05m，抗震等级为四级，采用Q235B等级钢材。边柱的断面尺寸为H(400~600)X200X8X10。传至基础柱顶的荷载基本组合为：
Mmax=0.00N=32.49V=-4.70
Mmin=-0.00N = 32.49V=-4.70
M=0.00 Nmax=78.05 V=27.33 M=0.00Nmin=-7.43V=-2.66
M=0.00N=13.15Vmax=5.18
M=-0.00N=61.46Vmin= -36.41
由上面的荷载组合可知，基础柱顶只有轴力和剪力，则只须通过H/h0来判断基础柱的类别。基础柱尺寸根据构造要求为450x650, 根据基础埋深和基础高度，柱的高度为H=1.7m。
h0=650-35=615mm，H/h0=2.62>2
可知该基础柱为普通柱，采用工程设计中常用的对称配筋，即As=As’，fy=fy’,a=a’。具体计算过程和结果不再赘述。
②设计实例二为双跨四层钢结构管架，总高为15.0m，抗震等级为四级，采用Q235B等级钢材，混凝土等级采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335。程序计算结果显示，钢柱的断面尺寸为HW400x400x13x21，传至基础柱顶的荷载基本组合见图5。对图中柱顶轴向力N=1769.2KN的基础柱进行分析。
（图5）
基础柱的断面尺寸为1100x1100，柱高为1.0m。作用在柱底的弯矩和剪力为：
Mx=-1.3Vx=1.2
My=-14.8Vy=-2.3
X方向的剪跨比：M/Vh0=1.3/1.2x1.065=1.01
Y方向的剪跨比：M/Vh0=14.8/2.3x1.065=6.04>2
从以上的计算结果可以看出，柱的X方向为短柱，Y方向为普通柱。这种情况下，应该按最不利情况来考虑，即两个方向均按短柱进行设计。依据该上部结构的抗震等级，短柱的抗震等级应为四级。程序计算结果：As=As’=1064.28mm2，配筋率为0.88%，满足柱截面纵向钢筋的最小配筋率不小于0.75%的要求；箍筋的体积配箍率为1.74%，满足柱体积配箍率不应小于1.2%的要求。具体配筋见图6.
（图6）
结语
外露式钢柱柱脚下的基础柱根据受力分别按素混凝土基础柱、钢筋混凝土普通基础柱和钢筋混凝土短柱进行设计。受力较小的独立“T”型钢管架、支架、操作平台的柱脚基础柱可以采用素混凝土或按最小配筋率要求只配构造钢筋。在抗震设防区的多层钢框架、多层管架及一些门式钢架，根据钢筋混凝土基础柱的剪跨比区分是短柱还是一般普通柱，短柱除按一般普通柱的计算外，还要满足相应抗震措施的要求。
关于基础柱的抗震等级同上部钢结构建构筑物的抗震等级的观点仅供参考。
参考文献
1.简明钢筋混凝土构造手册 /国振喜编.第2版 机械工业出版社，2004.9
2.建筑抗震设计规范GB50011-2010
3.混凝土结构设计规范 GB 50010-2010
【关键词】钢结构设计；轻钢结构；厂房设计；门式刚架
对于钢结构设计方法，我国自《钢结构设计规范》（GBJ17-87）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-88）颁布起，采用极限状态设计方法，而在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102-98）中直接参照国内外轻钢结构设计规范采用极限状态设计法。轻型钢结构厂房设计要点有设计布置、构件设计、节点设计等。
1 工程概况
某钢结构工业厂房采用轻型门式刚架结构体系，厂房跨度42m，长度90m，柱距6m，檐口高度9m，屋面坡度为1：20，屋面墙面均采用镀锌钢板。厂房主体钢结构设计合理使用年限为50年，抗震设防烈度为八度，地震分组为第一组；建筑抗震设防类别为丙类，结构安全等级为二级；场地类别为Ⅱ类；地面粗糙度为B类。钢架采用Q345B钢材，焊条采用E50。
2 轻钢结构厂房设计布置
2.1 柱网布置
由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。确定柱距应该与跨度相协调，跨度较大可以扩大柱网，这样可以满足厂房的通用性，扩大生产面积，节约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围。因此本厂房刚架采用两跨，每跨21m的跨度，柱距7.5m。
2.2 屋面布置
根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102-2002中6.3.5和6.3.6的规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。
2.3 柱间支撑布置
根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。
2.4 屋盖支撑布置
由于本厂房长90m，宽42m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。
2.5 墙面结构布置
根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定，本厂房跨度7.5m>6m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为Φ10圆钢。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定，设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。
3 轻钢厂房结构设计
3.1 构件设计
构件设计时首先是选择材料，为了施工时工程管理方便通常主结构使用单一钢种，但从经济角度考虑又会选取不同强度钢材的组合截面。设计实践表明，当构件强度起控制作用时，适宜选取Q345，当稳定控制时则适宜选取Q235。但实践经验表明采用软件进行构件设计时，要注意以下一些问题：（1）软件在做构件的截面验算时，计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定，特别是对于节点连接情况复杂或变截面的构件，结构工程师应该逐个检查。（2）对于构件强度不满足时，一般会加大组成截面的板件厚度，如抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。（3）对于变形超限，通常不应加大板件厚度，而应加大截面的高度，这样设计就比较经济。
3.2 节点设计
连接节点的设计是轻型钢结构厂房设计重要步骤，在结构分析前，应该对钢结构节点的形式预先确定，应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致。在设计时根据传力特性不同，节点分刚接、铰接以及半刚接。连接的不同对结构影响较大，例如刚接节点虽然承受弯矩但不会产生较大转动，不符合结构分析中的假定，会造成计算数据的变形小于实际工程变形，因此合理地选取节点连接方式是一个关键问题。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
4 钢结构厂房现场安装连接
门钢的安装需根据设计图纸的要求精心施工，安装程序应保证结构形成稳定的空间体系，且不能使结构永久变形。运输存放安装以及后续的结构的涂装和隔热均应符合相应的质量验收标准。本工程现场安装连接主要采取以下措施：（1）钢柱与基础锚栓的连接采用双螺母加焊。（2）压型板与檩条采用自攻螺栓连接。（3）屋面檩条与檩托采用M12永久螺栓连接；屋面支撑采用M16安装螺栓加焊；钢架安装时先做好临时支撑，屋面檩条安装好后，将支撑花篮螺丝拧紧；各构件之间必须保证连接可靠。
参考文献：
[1]钱永旺.浅谈轻型钢结构厂房设计的几个问题[J].山西建筑，2008，26（12）．
[2]张宜辉.浅谈轻钢结构门式钢架的设计体会[J].四川建材，2011（5）.
[3]钢结构设计规范GB50017-2003[S]．北京：中国建筑工业出版社，2003．
近年来，随着我国综合国力的增强，工业厂房设计正向着大跨度、大柱距和大吨位吊车的重型复杂工业厂房发展。本文结合近几年我院设计的沈阳北方重工(集团)有限责任公司冷加工及热加工整体搬迁改造项目生产厂房、沃得重工（沈阳）有限公司年产万台高性能压力机械生产线建设项目生产厂房为案例。谈谈对钢结构厂房设计中需注意的地方和简要分析。
1钢结构厂房的特点
1.1从建筑上讲，要求构成较大的空间
钢结构厂房是冶金、机械等车间的主要型式之一。为了满足在车间中放置尺寸大、较重型的设备生产重型产品，要求厂房适应不同类型生产的需要，构成较大的空间。
1.2从结构上讲，要求厂房的结构构件要有足够的承载能力
由于产品较重且外形尺寸较大。因此作用在钢结构厂房结构上的荷载、厂房的跨度和高度都往往比较大，并且常受到来自吊车、动力机械设备的荷载的作用，要求厂房的结构构件要有足够的承载能力。
2结构体系的选择
重型厂房的设计多采用普通钢结构格构式柱和实腹式屋面梁体系，屋面和墙面均采用彩钢板；这种结构的自重轻，强度高，抗震性能好，施工速度快。在满足工艺布置要求的前提下，应根据计算比较选择合适的柱距；
3荷载的合理取值
荷载取值应按照《建筑结构荷载规范》确定。一般情况下，屋面恒载应按照实际情况计算取值，屋面活荷载、风荷载、雪荷载和积灰荷载等按规范，其它附加荷载应按实际情况输入。需要说明的是，屋面活荷载和雪荷载在计算时应取二者的大值作为活荷载输入，有积灰的还应考虑积灰荷载。厂房屋面的通风器由于其高度和宽度都较大，计算时应按照实际情况转化为集中载荷输入。在厂房的高低屋面处，还应考试积雪的堆积影响，防止由此产生的屋面结构的破坏。同样局部风荷载的增大也会使屋面板和檩条的连接被撕坏，从而将屋面板掀起来。
对于柱距较大的多层吊车多跨厂房，计算吊车竖向荷载时，应按实际情况以及荷载的作用效应，合理确定不同工况、不同效应下参与组合的吊车台数，不能完全按照荷载规范，也不能一味取大。
4构件的整体稳定及局部稳定
通过对钢结构失稳破坏原因分析发现，钢结构中出现过的失稳事故往往都是由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定性能不够清楚，对如何保证结构稳定缺少明确概念，造成结构设计中产生不应有的薄弱环节。
对于平面弯曲的钢梁，由于钢梁整体失稳的主要原因是在弯曲压应力作用下，受压翼缘发生侧向失稳所致，因此，可以把轴心受压构件整体稳定性的概念运用到钢梁受压翼缘在弯矩作用平面外的稳定性上。即通过设置侧向支撑以减小梁受压翼缘的侧向自由长度或加大受压翼缘的宽度以减小侧向的回转半径。
一般在钢梁截面设计中，考虑强度时，腹板宜既高又薄；考虑整体稳定时，翼缘宜既宽又薄。在荷载作用下。若板件宽厚比太大，受压翼缘和腹板有可能发生波形屈曲，称为梁的局部失稳。梁丧失局部稳定后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面面积好刚度减小，强度承载力和整体稳定性降低。因此，必须限制梁的宽厚比，对于中大跨度梁的腹板，可从失稳现象（出现凸凹屈曲）入手，采取布置腹板加劲肋防止其凸凹变形的措施，以解决局部稳定问题。
而对于压弯构件即与梁刚接的钢柱，防止其整体失稳的措施就是加强构件的侧向支撑，增大构件的抗弯及抗扭刚度。压弯构件的局部失稳措施与平面弯曲的钢梁相似。
5板件的宽厚比
《建筑抗震设计规范》中，限制截面板件宽厚比计算的目的，是期望截面应力进入非弹性范围后，有抵抗局部屈曲的能力，使塑性铰区域有一定的转动能力，从而保证在地震反复作用下结构具有足够的延性，通过塑性变形耗散输入的地震能量。
对于7度及以上抗震设防的钢结构厂房，通常使用“强柱弱梁”的原则，即梁先于柱出现塑性铰，而且要求塑性有一定的转动能力，所以此时对梁的塑性区段板件的局部稳定要求比较严格，通常不允许发生局部失稳，而且也要求控制弹塑性局部屈曲的发生。
对于刚架柱而言，一般不会出现塑性铰，但是考虑到材料的变异性和尺寸偏差及大震下的塑性内力重分布，柱子也有可能出现塑性铰。因此也需要按照考虑塑性发展来对板件宽厚比进行控制。不过即使柱子出现塑性铰，也不会有过大的转动，因此对柱子的局部稳定限制不如梁严格。
当梁腹板宽厚比不满足时，按照《钢结构设计规范》可加横向及纵向加劲肋或利用腹板屈曲后强度进行计算；柱腹板宽厚比不满足时，可利用纵向加劲肋或考虑有效截面进行计算。但是《建筑抗震设计规范》规定对于单层钢结构厂房只能通过加纵向加劲肋进行计算，而且宽厚比控制很严，往往其它方面都满足，就宽厚比不满足，加厚腹板就失去经济性，此时使用Q345钢，虽单价高于Q235钢，但强度高，较经济。
6柱间支撑
厂房的纵向刚度主要由钢柱、柱间支撑和其它纵向构件来保证。
从历次地震中所发生的单层钢结构厂房的实际震害来看，厂房柱间支撑结构的震害主要表现为：上下柱斜撑的平面内屈曲，下柱支撑与柱连接节点的破坏和杆件拼接处的断裂。柱间支撑作为厂房纵向的主要抗震构件，其设计尤为重要，应进行严格的计算和采用合理的节点构造。
7柱脚设计
钢结构的柱脚主要有以下几种：外露式刚接柱脚、插入式柱脚、埋入式柱脚和外包式柱脚等。一般情况下，工业厂房设计通常采用外露式刚接柱脚和插入式柱脚。
外露式钢柱柱脚支座连接破坏特征是柱脚底座的锚固螺栓剪断或拉坏，甚至拔出。柱脚连接的破坏使钢柱失去稳定，导致厂房因柱倾斜而倒塌。插入式柱脚的破坏均发生在基础杯口内侧面与二次浇灌层之间，而钢柱与二次浇灌层的黏结面不论钢柱底部有无底板，均未见破坏。外露式柱脚在轻钢结构厂房和6度、7度时可采用，其它情况应采取保证能传递柱身承载力的插入式柱脚。
8其它
对于寒冷地区，设计中还应重视钢结构可能发生脆断。钢材不宜太厚，结构形式和加工工艺的选择上，应尽量减少结构的应力集中和焊接残余应力，以提高结构的抗脆断能力。
参考文献
[1]GB50011-2010 建筑抗震设计规范.
[2]GB50009-2001 建筑结构荷载规范，2006.
[3]GB50017-2003 钢结构设计规范.
关键词：建筑加固 技术处理 结构设计
1结构概念设计的重要性
概念设计的关键：是在规定的建筑空间和地理环境下，充分认识并利用结构总体系与分体系间的力学特性和关系，用整体概念设计建筑加固总方案，对于现行的结构设计与计算理论，存在一定的缺陷和不可计算性。例如：运用混凝土结构设计时，塑性理论极限状态的截面设计方法与弹性理论计算方法的内力计算方法，计算结果和结构实际受力状态在这些矛盾的影响下相差甚远。强调结构设计的重要性，就是为了弥补此类计算理论缺陷以及设计中许多难以计算的结构构件。
2房屋建筑结构需要加固的几种原因
（1） 如何先确定房屋建筑结构的重要性，才能加强房屋建筑的耐久性。在过去我国的房屋建筑上一直都只是满足负荷强度而没有既满足负荷强度又满足耐久度的设计思路，设计上缺乏对房屋建筑耐久度的理解，这就不符合现在对房屋建筑的耐久度的使用要求。
（2） 由于房屋建筑在建造和使用过程中饱经风吹雨打，日晒雨淋，还有自然灾害等侵蚀，导致房屋建筑材料的性能退化，造成建筑不同程度的损害。所以我们在房屋建筑结构的耐久度问题上应高度重视，完善房屋建筑构造上的缺陷。
3改造加固工程的步骤
（1）改造鉴定的标准和依据现行的规范规程
主要有《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011- 2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010- 2002）、《砌体结构设计规范》（GB50003- 2001）、《钢结构设计规范》（GB50017- 2001）、《钢结构加固技术规程》（CECS77：96）、《混凝土结构加固技术规程》（CECS25：90）、《多层砖房结构加层技术规范》（CECS78：96）
（2）改造加固鉴定步骤
已建工程在改造加固前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是：
1）收集资料。调查了解该项目的状况（包括：设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等）和准备改造的内容（使用功能、条件等）。
2）现场调查、测试。在现场收集建筑材料资料（主体结构和维护结构材料的损伤情况等）和建筑结构（结构变形、裂缝等）资料。
3）根据项目实际情况和要求的改造加固方案进行结构验算分析，以及进行相应的构件或模型试验，对改造加固方案加以验证。
4）改造加固工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成，在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案，并配合相关部门做好质检工作。
（3）改造加固设计中的工具软件
对改造加固工程，在进行现场调查和资料收集完毕后，应对提出加固方案进行结构验算。对于变动较大的工程项目须采用结构软件对其改造前后的结构模型进行计算分析以避免出现改造加固后给原结构带来新的结构安全隐患。砌体结构和混凝土结构可采用 PKPM、TBSA；钢结构采用 3D3S、Xsteel、PS2000（门式钢架）、STS；网架结构采用 MST2000、SFCAD2000。对于其它一些软件使用时需注意构件参数和荷载组合的设置等。
（4）改造加固设计中需注意的一些问题
在改造加固工程中界面处理好坏，将直接影响加固设计效果，如果出现空鼓、脱落、两层皮等质量问题，这将关系到结构改造的安全性问题。为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视，适当增大安全储备。针对不同界面，采用植筋、增设抗剪件等系列界面处理技术，务必使加固面结合接触紧密，达到设计及安全使用要求。改造加固工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载，在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施，注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下，其容许承载力相应也会提高。
4施工实施中要掌握的技术要点和施工方法
（1） 对原有旧钢结构的考察、取样、实验、评定工作一定要做好做细，必须要由权威的专业实验室对原旧钢结构和加固用的新钢材进行取样实验，并出具评定报告，确定需采购新钢材的材质和焊条规格型号、焊接连接工艺的技术要求 。
（2） 根据现场对原有旧钢结构进行除锈、清除表面覆盖的所有腐蚀氧化层，与设计一起讨论确定实用可靠的处理、加固、改造方案。
（3） 原有旧钢结构的除锈、清除表面覆盖的腐蚀氧化层及渣物要彻底，必须用空压机连接专用的喷砂除锈机进行，个别腐蚀严重的部位要人工用钢凿、榔头、砂轮机凿或磨。喷砂除锈的砂子采用中细黄砂，需晒干，因高空作业污染很大，一定要搭设周围环境防护设施和做好操作人员的防护。
5结束语
目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件，而在结构总体上的把握与判别上相对较弱。改造加固要注意局部构件加强后对相邻构件乃至对整体结构的影响。否则有时改造加固后会适得其反。例如：对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布；对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固，使得该层墙体的刚度大幅度增加，形成与相邻楼层的刚度差，对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高，防火等级大幅度下降等问题。对改造要求和加固方案在设计要从总体上把握，满足结构设计理论和现行规范规程的要求。
参考文献：
[1]王亚勇我国大型公共建筑抗震加固技术[J]工程质量，2005（12）.
[2]王朝秀，周亚平.碳纤维布（ CFRP） 在混凝土结构加固工程中的应用[J].安徽冶金科技职业学院学报，2005（ 1） .
