首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
時(shí)間：2023-02-09 14:13:50
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
中圖分類號(hào)：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）02-0098-05
路基路面工程是土木工程（交通土建）專業(yè)和交通工程專業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng)的主要專業(yè)課之一，對(duì)培養(yǎng)道路工程應(yīng)用型人才起重要作用。課程主要研究路基路面的基本概念、設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法和施工管理技術(shù)等內(nèi)容。由于公路工程技術(shù)的不斷發(fā)展，交通部在1995年后陸續(xù)頒布了《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（1995年）、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（1995年）、《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（1996年）、《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（1996年）、《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（2006年）、《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（1998年）、《水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（2011年）等。但是，全國(guó)多數(shù)高校所用的路基路面工程教材的出版跟不上規(guī)范更新的步法，規(guī)范中的新內(nèi)容在教科書中沒有及時(shí)更新，這就給正常的授課帶來較大困難。如果完全依照現(xiàn)有教材講解，有些內(nèi)容已經(jīng)在道路工程實(shí)際設(shè)計(jì)或使用中不再適用，這樣的教學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)生形成一種誤導(dǎo)。如果按照新出版規(guī)范授課，無論學(xué)生還是教師，都沒有可作為授課的合適教材，這就給課堂教學(xué)帶來極大困難。為此也有一些學(xué)者對(duì)這方面的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討和研究[1-2]。
基于上述原因，針對(duì)新舊規(guī)范的不同之處，結(jié)合課程對(duì)應(yīng)的不同授課學(xué)時(shí)要求和教育部關(guān)于土木工程專業(yè)建設(shè)的要求[3]，對(duì)2009版路基路面工程課程教學(xué)大綱[4]進(jìn)行了修改。重點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容的增減、教學(xué)方法的改變、作業(yè)布置方案的變化、習(xí)題課的增加等。根據(jù)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新規(guī)范[5-6]，重點(diǎn)介紹新規(guī)范中主要的修改內(nèi)容，包括設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，講解現(xiàn)行瀝青和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的詳細(xì)計(jì)算過程。通過對(duì)比論述，提醒學(xué)生注意新規(guī)范的修改之處對(duì)實(shí)際工程中道路設(shè)計(jì)結(jié)果的影響。根據(jù)上述修改內(nèi)容，基于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)資料，編寫了多個(gè)適用的算例，方便學(xué)生學(xué)習(xí)使用。
一、基于新規(guī)范下教學(xué)內(nèi)容的修改和增補(bǔ)
（一）瀝青路面設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的修改增補(bǔ)
1.新規(guī)范中修改內(nèi)容簡(jiǎn)介
較上一版規(guī)范（JTJ 014―97）《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，新規(guī)范[5]中新增內(nèi)容主要表現(xiàn)在：
（1）強(qiáng)調(diào)按實(shí)際情況做好交通荷載分析與預(yù)測(cè)，按照全壽命周期成本的理念進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。
（2）采取防止早期損壞的技術(shù)措施，加強(qiáng)材料、混合料和路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的要求，增加柔性基層、貧混凝土基層等設(shè)計(jì)內(nèi)容。
（3）細(xì)化半剛性基層混合料繼配類型，調(diào)整集料繼配范圍，補(bǔ)充了二灰穩(wěn)定集料抗凍性設(shè)計(jì)要求。
（4）路面厚度計(jì)算方法在參數(shù)取值和舊路補(bǔ)強(qiáng)公式上有所改進(jìn)。
（5）增加了舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層設(shè)計(jì)內(nèi)容。
（6）補(bǔ)充了水泥混凝土橋面瀝青鋪裝設(shè)計(jì)內(nèi)容。
2.多層體系路面結(jié)構(gòu)向三層體系轉(zhuǎn)換
由于最新規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算是基于配套出版或其他正式出版的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（如HPDS2011）而進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的，如果沒有這些軟件，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就無從下手。換句話說，最新規(guī)范中在已知某些路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)（如交通量、道路等級(jí)、設(shè)計(jì)年限、各層路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)等）的基礎(chǔ)上，只介紹了如何基于軟件進(jìn)行道路最終結(jié)構(gòu)的調(diào)試和設(shè)計(jì)，沒有介紹這些軟件是基于哪些計(jì)算公式，如何對(duì)路面進(jìn)行中間的計(jì)算和最后結(jié)果的選擇。況且，最新出版的相關(guān)教材，也沒有再介紹如何利用手算方法進(jìn)行多層路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。另外，以學(xué)校目前的教學(xué)條件，在授課過程中，還不能做到所有學(xué)生均配備計(jì)算機(jī)，加上軟件計(jì)算的中間過程學(xué)生不熟悉，無法更深層次地理解多層路面結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)過程，即使課程學(xué)習(xí)結(jié)束，對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也不會(huì)用手算。針對(duì)這些情況，筆者在最近幾年的授課中，為使學(xué)生學(xué)會(huì)用手算方法進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，加深對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和具體計(jì)算方法的理解，增加了多層體系向三層體系的轉(zhuǎn)換方法講解，這也是目前瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中采用的中間計(jì)算方法。
在進(jìn)行多層體系向三層體系的轉(zhuǎn)換中，需要查閱一些諾模圖，為此，課題組將這些諾模圖整理后上傳至學(xué)校教務(wù)處的精品課程網(wǎng)站上，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的輔助資料供學(xué)生自由下載和打印。根據(jù)計(jì)算目的的不同，三層體系轉(zhuǎn)換的計(jì)算公式也不盡相同，大致有以下幾類。
（1）彎沉等效換算法：結(jié)合已知的三層體系彎沉諾模圖，將多層體系路面結(jié)構(gòu)按照面層頂面彎沉相等的原則換算為三層體系，如圖1所示。對(duì)應(yīng)的具體換算公式為
（二）水泥路面設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的修改增補(bǔ)
1新規(guī)范中修改內(nèi)容
較前一版規(guī)范相比，新規(guī)范[6]中新增內(nèi)容有：
（1）混凝土板極限斷裂的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)和貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
（2）考慮特重車輛和專用道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加了極重交通荷載等級(jí)。
（3）改進(jìn)接縫設(shè)計(jì)及填縫材料的選型。
（4）完善連續(xù)配筋的裂縫間距和裂縫寬度兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的計(jì)算公式。
（5）提高混凝土板錯(cuò)臺(tái)量和接縫傳荷能力的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
（6）完善材料設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)參考值。
由于最新規(guī)范在2011年12月才出版，較上一版規(guī)范改動(dòng)量非常大，尤其是在水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中所用公式與前一版規(guī)范完全不同，現(xiàn)有教材水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)的計(jì)算公式全部不再適用，而且目前還未見針對(duì)最新規(guī)范出版相應(yīng)的教材，這就造成已有教材的水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)與新規(guī)范不符，不能繼續(xù)講授。在這種情況下，作為一線授課教師，必須提前給學(xué)生準(zhǔn)備補(bǔ)充講義，并且在課堂教學(xué)中把最新規(guī)范的設(shè)計(jì)理念和計(jì)算公式講授給學(xué)生。另外，新規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算是基于規(guī)范配套出版或其他正式出版的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（如HPDS2011）而進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的，不便于學(xué)生熟練掌握和運(yùn)用。為此，從2012年開始，針對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)，筆者重新編寫了教案、講義、課程課件，以及作業(yè)習(xí)題等授課資料。
2新規(guī)范下水泥路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算
由于規(guī)范中規(guī)定的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論是采用設(shè)計(jì)驗(yàn)算法，根據(jù)已知的交通量、道路等級(jí)、地區(qū)區(qū)劃，以及建筑材料等資料，初步擬定待設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合，然后對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載應(yīng)力和疲勞應(yīng)力的分析計(jì)算，最后利用可靠度系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力的校核。新規(guī)范中突出的一點(diǎn)是除了上述驗(yàn)算之外，還增加了道路最大荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力校核計(jì)算。新規(guī)范中對(duì)應(yīng)水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)力計(jì)算方法如下[6]。
（1）荷載應(yīng)力。設(shè)計(jì)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力σpr=krkfkcσps。
最重軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力σp，max=krkcσpm。
其中，σpm為最重荷載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的混凝土板的最大荷載應(yīng)力。
kr為考慮接縫傳荷能力應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿平縫時(shí)，kr=0.87～0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為設(shè)拉桿企口縫時(shí)，kr=0.76～0.84；縱縫為不設(shè)拉桿平縫或自由邊時(shí)kr=1.0。
kc為考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查表16-24確定。
kf=Nνe為考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。
特別的，設(shè)計(jì)軸載PS和最重軸載Pm在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）為：
σps=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94s，
σpm=1.47×10-3r0.70h-2cP0.94m，
（3）極限狀態(tài)的校核。水泥混凝土路面“單層板”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些已知參數(shù)，查閱規(guī)范中相應(yīng)的表格，選定待設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的可靠度系數(shù)，以及路面材料的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr，在上面荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計(jì)算的基礎(chǔ)上，最后利用γr （σp r + σtr ）≤fr ，γr （σp ，max + σt，max ）≤fr 進(jìn)行校核。如果滿足，說明前面擬定的水泥路面結(jié)構(gòu)滿足荷載和溫度對(duì)它的綜合作用效果；否則對(duì)已擬定的水泥路面結(jié)構(gòu)各層進(jìn)行重新擬定，并重復(fù)上述步驟進(jìn)行計(jì)算。
關(guān)于水泥混凝土路面彈性地基“雙層板”“復(fù)合板”“有瀝青上面層”的水泥混凝土板的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力，以及“加筋”水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳見最新規(guī)范。
二、教材選用和教學(xué)大綱的修改
（一）教材的選用
土木工程專業(yè)和交通工程專業(yè)培養(yǎng)方案中，都有路基路面工程這門課，分別為56和42學(xué)時(shí)。前幾年采用同濟(jì)大學(xué)出版社出版的教材[7]，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范出版后，全國(guó)陸續(xù)出版了基于新規(guī)范編寫的教材，故兩年前已經(jīng)改換為人民交通出版社出版的教材[8]。但由于JTG D40―2011《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》在2011年底才出版，目前使用的教材在水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)也還是舊的內(nèi)容，為此，筆者負(fù)責(zé)編寫了補(bǔ)充講義，作為這部分教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充教材使用，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間便能夠?qū)W到最新的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的科技知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容與科技進(jìn)步、行業(yè)技術(shù)規(guī)范的緊密結(jié)合。
（二）教學(xué)大綱的調(diào)整
由于上述教學(xué)內(nèi)容的增加和補(bǔ)充，致使2009年補(bǔ)充制定的路基路面工程課程教學(xué)大綱[3]與目前實(shí)際教學(xué)要求不符，為此將上述瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)涉及的多層體系換算教學(xué)內(nèi)容增加到教學(xué)大綱中，約2學(xué)時(shí)?？紤]土木工程專業(yè)已提前開設(shè)彈性力學(xué)課程，講解了多層體系的理論分析內(nèi)容，因此，在滿足瀝青路面設(shè)計(jì)章節(jié)總學(xué)時(shí)不變的前提下，在路基路面工程授課中減少了2學(xué)時(shí)路面結(jié)構(gòu)彈性多層體系理論分析的授課內(nèi)容。
對(duì)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)，由于新規(guī)范中的設(shè)計(jì)理論基本沒變，只是對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式發(fā)生了變化，故將原來的授課內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的替換即可，授課學(xué)時(shí)基本不變。
另外，由于新規(guī)范出版后路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容和計(jì)算項(xiàng)目的增加，原來教學(xué)大綱中的習(xí)題課學(xué)時(shí)（4學(xué)時(shí)）已經(jīng)不能滿足授課需求。為了增加習(xí)題課授課學(xué)時(shí)，針對(duì)土木工程專業(yè)和交通工程專業(yè)的學(xué)生，從2010年開始另外增開了32學(xué)時(shí)的路基路面檢測(cè)選修課，其中有一部分試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和路基路面工程課程類似，經(jīng)學(xué)科組討論決定，將原來課程中試驗(yàn)部分的授課學(xué)時(shí)（約4學(xué)時(shí)左右）減少2學(xué)時(shí)，用于增加瀝青和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的習(xí)題課學(xué)時(shí)。
三、結(jié)語(yǔ)
根據(jù)教育部下發(fā)的有關(guān)普通高等學(xué)校本科專業(yè)建設(shè)的要求和內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)教學(xué)大綱文件中關(guān)于課程建設(shè)的要求，課題組對(duì)最新出版規(guī)范進(jìn)行研究。經(jīng)過學(xué)院教學(xué)委員會(huì)的同意，對(duì)路基路面工程課程的授課內(nèi)容和教學(xué)大綱作了部分修改和調(diào)整，涉及的內(nèi)容有以下4點(diǎn)：
（1）增加了瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)中多層體系換算的授課教學(xué)計(jì)劃，對(duì)應(yīng)地減少了路面結(jié)構(gòu)彈性多層體系理論分析的授課學(xué)時(shí)。
（2）根據(jù)最新規(guī)范，對(duì)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)的內(nèi)容全部進(jìn)行替換。
（3）增加路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)中的習(xí)題課授課內(nèi)容，同時(shí)減少路基路面工程課程中試驗(yàn)方面的授課學(xué)時(shí)。
（4）針對(duì)上述修改內(nèi)容，編寫了課程的多媒體課件，具體修改、制定了2009版教學(xué)大綱和對(duì)應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃。
另外，還將已經(jīng)購(gòu)買的正版HPDS2006路面設(shè)計(jì)軟件升級(jí)到HPDS2011，方便按最新規(guī)范進(jìn)行演示教學(xué)。在2009級(jí)學(xué)生的實(shí)踐和調(diào)查回訪中，學(xué)生普遍反映教學(xué)效果良好，說明基于最新出版規(guī)范，對(duì)路基路面工程課程教學(xué)內(nèi)容的改革有利于提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 宋高嵩，張春萍，王劍英.路基路面工程課程教學(xué)改革探討[J].哈爾濱學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，23（8）：152-153.
[2] 馬培建，朱亞光.土木工程專業(yè)路基路面課程教學(xué)內(nèi)容及方法探討[J].高等建筑教育，2003，12（3）：41-43.
[3]內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理論課教學(xué)大綱（土木工程學(xué)院道交系部分）[Z].2009.
[4] 教育部高等教育司.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和業(yè)介紹[M].北京：高等教育出版社，1998.
[5] 中華人民共和國(guó)交通部.JTG D5―2006瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.
[6] 中華人民共和國(guó)交通部.JTG D40―2011公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.
[7] 陸鼎中，陳家駒.路基路面工程[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006.
[8] 鄧學(xué)均.路基路面工程[M].3版.北京：人民交通出版社，2009.
Research on the timely innovation of teaching program for pavement structural design based on the new specification
SONG Yunlian，LIN Min，HU Bing
1．R-μ-T關(guān)系及其應(yīng)用
在二十世紀(jì)五十年代，當(dāng)美國(guó)的權(quán)威人士G.W.Houser導(dǎo)出了第一條地震反應(yīng)譜和對(duì)地震激勵(lì)下的彈性反應(yīng)規(guī)律的研究很快被學(xué)術(shù)界接受后，人們很快發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)方法相矛盾的問題，那就是例如對(duì)一個(gè)第一振型周期為0.5s~1.5s，阻尼比為0.05的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)加速度約為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度的1.5~2.5倍，比如賦予上述結(jié)構(gòu)一個(gè)不大的地面運(yùn)動(dòng)加速度0.15g，則根據(jù)反應(yīng)譜導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度已達(dá)到0.23g~0.375g，而世界各國(guó)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)定中一般用來確定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g，但讓人不解是，震害表明，雖然設(shè)計(jì)用的反應(yīng)加速度很小，但結(jié)構(gòu)在地震中的損傷卻不太大。這么大的差距是不能用安全性或設(shè)計(jì)誤差來解釋的，于是，各國(guó)的學(xué)術(shù)界加緊了對(duì)這一問題的研究，大家通過對(duì)單自由度體系的屈服水準(zhǔn)、自振周期（彈性）以及最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)之間的關(guān)系；同時(shí)還研究了當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)特征（包含場(chǎng)地土特征）不同時(shí)，給這種關(guān)系帶來的變化，我們把這方面的研究工作關(guān)系其中R是指在一個(gè)地面運(yùn)動(dòng)下最大彈性反應(yīng)力與非彈性反應(yīng)屈服力之間的比值，稱為彈塑性反應(yīng)地震力降低系數(shù)，簡(jiǎn)稱地震力降低系數(shù)或者反應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)；μ為最大非彈性反應(yīng)位移與屈服位移的比值，稱為位移延性系數(shù)；T則為按彈性剛度求得的結(jié)構(gòu)自振周期。研究表明，對(duì)于長(zhǎng)周期（指彈性周期且T>1.0s）的結(jié)構(gòu)可以適用“等位移法則”，即彈性體系與彈塑性體系的最大位移反應(yīng)總是基本相同的；而對(duì)于中周期（指彈性周期且0.12s
之所以存在上訴規(guī)律，我們應(yīng)該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)特性。首先，通過人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力不會(huì)下降的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進(jìn)入較大非線性變形時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進(jìn)入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過程中，外力做功全部變?yōu)闊崮埽魅肟諝庵泻纳⒌?。我們可以進(jìn)一步以單質(zhì)點(diǎn)體系的無阻尼振動(dòng)來分析，在彈性范圍振動(dòng)時(shí)，慣性力與彈性恢復(fù)力總處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，體系能量在動(dòng)能、勢(shì)能間不停轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。如果某次振動(dòng)過大，體系進(jìn)入屈服后狀態(tài)，則體系在平衡位置的動(dòng)能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和塑性變形能兩部分，其中，塑性變性能將耗散掉，從而減小了體系總的能量。由此我們可以想到，在地震往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中，如果進(jìn)入屈服后狀態(tài)，將通過塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時(shí)，實(shí)際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會(huì)進(jìn)一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降，自振周期加長(zhǎng)，從而減小地震作用。
2 我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的不足之處
抗震規(guī)范規(guī)定，我國(guó)的抗震設(shè)防目標(biāo)必須堅(jiān)持“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則，而建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。甲類建筑應(yīng)屬于重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類建筑應(yīng)屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。丙類建筑應(yīng)屬于甲、乙、丁類以外的一般建筑，地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。我們知道，一棟建筑在大震下能否不倒，已經(jīng)不是看其承載力的大了了，而是看它的延性是否能夠到達(dá)設(shè)計(jì)要求。由上面的建筑物抗震類別劃分可以看出，我們對(duì)甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次從高到低的，此時(shí)，結(jié)構(gòu)的延性實(shí)際上是由其抗震措施來決定的，現(xiàn)以一棟乙類建筑和丙類建筑為例：
表 1
設(shè)防烈度
抗震措施烈度
實(shí)際延性
6
7（6）
低
7
8（7）
中等
8
9（8）
稍高
9
比9度高（9）
高
說明：在抗震措施烈度中，括號(hào)外為乙類建筑，括號(hào)內(nèi)的為丙類建筑。
由表1可以看出，如果按規(guī)范設(shè)計(jì)，就可能會(huì)出現(xiàn)9度（設(shè)防烈度）下的丙類建筑的延性比7度（設(shè)防烈度）下的乙類建筑延性還要高的情況出現(xiàn)，而根據(jù)上面所述的R-μ-T理論關(guān)系的研究可以知道，當(dāng)R取值不變時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性要求也應(yīng)該是不變的，與處在什么烈度區(qū)沒有關(guān)系，如果R-μ-T理論關(guān)系的研究結(jié)果是正確的，那么我國(guó)規(guī)范對(duì)甲、乙、丙三類建筑的要求就存在概念性矛盾。
我國(guó)取R＝3.33，與國(guó)外規(guī)范相比較，我們對(duì)乙類和丙類建筑的是比較合理，而對(duì)于甲類建筑則過于偏松，對(duì)丁類建筑過于嚴(yán)格了。
目前，國(guó)際上逐步形成了一套“多層次，多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為：工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和地震荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài)，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為：損傷出現(xiàn)（damage onset）、正常運(yùn)作（operational）、能繼續(xù)居?。╟ountinued occupancy）、可修復(fù)的（repairable）、生命安全（life safe）、倒塌（collapse）。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對(duì)所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo)，比如美國(guó)的“面向2000基于性態(tài)工程的框架方案”曾對(duì)一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對(duì)安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)―基本目標(biāo)（常遇地震下完全正常運(yùn)作，少遇地震下正常運(yùn)作，罕遇地震下保證生命安全，極罕遇地震下接近倒塌，相當(dāng)與中國(guó)的丙類建筑）、必要目標(biāo)（少于地震下完全正常運(yùn)作，罕遇地震下正常運(yùn)作，極罕遇地震下保證生命安全，相當(dāng)與中國(guó)的乙類建筑）、對(duì)安全其控制作用的目標(biāo)（罕遇地震下完全正常運(yùn)作，極罕遇地震下正常運(yùn)作，相當(dāng)與中國(guó)的甲類建筑），目前中國(guó)正在進(jìn)行用地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖代替基本烈度區(qū)畫圖的工作。對(duì)重要性不同的建筑，如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動(dòng)的醫(yī)院等建筑，應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計(jì)。此外，也可以針對(duì)業(yè)主對(duì)建筑提出的不同抗震要求
2． 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的核心抗震措施
我國(guó)抗震設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出的基本上是“高延性要求”，也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力，對(duì)于有較高延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須使用能力設(shè)計(jì)法進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)。“能力設(shè)計(jì)法”的要求是在設(shè)計(jì)地震力取值偏低的情況下，結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力，具體做法是通過合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”，即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端；通過相應(yīng)提高構(gòu)件端部和節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。其核心是：
（1）“強(qiáng)柱弱梁”措施：主要是通過人為增大相對(duì)于梁的抗彎能力，使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端，讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”，通過框架梁的塑性變形來耗散地震能量。
“強(qiáng)柱弱梁”措施是“能力設(shè)計(jì)法”的最主要的內(nèi)容。
根據(jù)對(duì)構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知，強(qiáng)震下，由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，因此可以耗散部分地震能量，同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道，在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下，“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對(duì)與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言，能夠形成更多的塑性鉸，從而能耗散更多的地震能量，因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。
這一套抗震措施理念已被世界各國(guó)所接受，但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國(guó)為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸，但是雙方對(duì)柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。
新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu)，規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些，這么做的目的是希望在強(qiáng)震下，梁端塑性鉸形成較為普遍，底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲，而其余所有的柱截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是唯一可用的方法，因此他們?cè)谝?guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法，一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法，另一種就是類似與美國(guó)的方法。
美國(guó)規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早，柱端塑性鉸形成較遲，梁端塑性鉸形成得較普遍，柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”（柱端塑性鉸可以在任何位置形成，這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的）。中國(guó)規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國(guó)類似的方法。
（2）“強(qiáng)剪弱彎”措施：用剪力增大系數(shù)增大梁端，柱端，剪力墻端，剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì)，以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。
我們?cè)谏蠈W(xué)期學(xué)過，鋼筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷栓力和箍筋的拉力4部分構(gòu)成，而通過對(duì)框架梁在強(qiáng)震下的抗剪分析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸后會(huì)比非抗震時(shí)有所下降，主要原因有幾下幾個(gè)：
1 由結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知，梁端總是正剪力大于負(fù)剪力，如果發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪壓區(qū)一般都在梁的下部，而此時(shí)混凝土保護(hù)層已經(jīng)剝落，且梁下端又沒有現(xiàn)澆板，所以混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力會(huì)比非抗震時(shí)偏低
2 由于在強(qiáng)震下剪切破壞要發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，而非抗震時(shí)的剪切破壞往往發(fā)生在縱筋屈服之前，因此在抗震條件下混凝土的交叉裂縫寬度會(huì)比非抗震情況偏大，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)慢慢退化，加之斜裂縫反復(fù)開閉，混凝土體破壞更嚴(yán)重，這使得混凝土的抗剪能力進(jìn)一步被削弱。
3 混凝土保護(hù)層的剝落和裂縫的加寬又會(huì)使縱筋的抗剪銷栓作用有所退化。
我們一般在計(jì)算鋼筋混凝土的抗剪能力時(shí)，只計(jì)算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力（V＝Vc+Vsv），而把斜裂縫界面中的骨料咬合能力及縱筋的銷栓作用作為它多余的強(qiáng)度儲(chǔ)備。在抗震下梁端的塑性鉸的形成，使得骨料咬合力及縱筋的銷栓作用有所下降，鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度儲(chǔ)備也會(huì)下降，同時(shí)由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降，V也會(huì)比非抗震時(shí)小，如果咬使V不變，那么就只有使Vsv變大，即增加箍筋用量，所以我們可以得出這樣的結(jié)論，在抗震情況下箍筋用量比非抗震時(shí)要大一些，這不是因?yàn)榈卣鹗沽旱募袅ψ兇罅硕黾庸拷钣昧?，而是由于混凝土?xiàng)的抗剪能力下降，相應(yīng)的必須加大箍筋用量。其他構(gòu)件的原理也相似。
（3）抗震構(gòu)造措施：通過相應(yīng)構(gòu)造措施保證可能出現(xiàn)塑性鉸的部位具有所需足夠的延性，具體來說就是塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。
對(duì)于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。
對(duì)于梁而言，無論是對(duì)不允許柱出現(xiàn)塑性鉸（底層柱除外）的新西蘭方案，還是允許柱出現(xiàn)塑性鉸但控制其出現(xiàn)時(shí)間和程度的方案，梁端始終都是引導(dǎo)出現(xiàn)塑性鉸的主要部位，所以都希望梁端的塑性變形有良好的延性（即不喪失基本抗彎能力前提下的塑性變形轉(zhuǎn)動(dòng)能力）和良好的塑性耗能能力。因此除計(jì)算上滿足一定的要求外，還要通過的一系列嚴(yán)格的構(gòu)造措施來滿足梁的這種延性，如：
1 控制受拉鋼筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，前者是為了使受拉鋼筋屈服時(shí)的混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)變與梁最終破壞時(shí)的極限壓應(yīng)變還有一定的差距（梁的最終破壞一般都以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎為標(biāo)志的）；后者是保證梁不會(huì)在混凝土受拉區(qū)剛開裂時(shí)鋼筋就屈服甚至被拉斷。
2 保證梁有一定的受壓鋼筋。受壓鋼筋可以分擔(dān)部分剪力，減小受壓區(qū)高度，另外在大震下，梁端可能出現(xiàn)正彎距，下部鋼筋有可能受拉，。
3 保證箍筋用量，用法。箍筋的作用有三個(gè)，一是抗剪，這在前文已經(jīng)說過，這里不再充分；二是規(guī)定箍筋的最小直徑，保證縱筋在受壓下不會(huì)過早的局部失穩(wěn)；三是通過箍筋約束受壓混凝土，提高其極限壓應(yīng)變和抗壓強(qiáng)度。
4 對(duì)截面尺寸有一定的要求。規(guī)范規(guī)定框架梁截面尺寸宜符合下列要求：1>截面寬度不宜小于200mm；2>截面高度與寬度的比值不宜大于4；3>凈跨與截面高度的比值不宜大于4。在施工中，如梁寬度太小，而梁上部鋼筋一般都比較多，會(huì)使混凝土的澆注比較困難，容易造成混凝土缺陷；在震害和試驗(yàn)中多次發(fā)生過腹板較薄的梁側(cè)向失穩(wěn)的事例，因此提出要求了2；一般我們把跨高比小于5的梁稱為深梁，深梁的抗彎和抗剪機(jī)理與一般的梁（跨高比大于5的梁）有所不同，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中最好能避免設(shè)計(jì)成深梁，如果實(shí)在不能避免，就要去看專門的設(shè)計(jì)方法和規(guī)造措施。
柱的構(gòu)造措施也和梁差不多，但是柱除了受彎距和剪力以外，還要承受軸力（梁的軸力一般都很小，在設(shè)計(jì)中都不予以考慮），尤其是高層建筑，軸力就更大了，所以柱還有對(duì)軸壓比的限制，其中對(duì)不同烈度下有著不同延性要求的結(jié)構(gòu)有著不同的軸壓比限值；另外，柱端箍筋用量的控制條件不是簡(jiǎn)單的用體積配箍率，而是用配箍特征值，它同時(shí)考慮了箍筋強(qiáng)度等級(jí)和混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)配箍量的影響。
高強(qiáng)度混凝土（C60以上）的極限壓應(yīng)變都比一般混凝土（C60及其以下）要小一些，而且強(qiáng)度越高，小的越多；另外，強(qiáng)度越高，混凝土破壞時(shí)脆性特征越明顯，這些對(duì)于抗震來說是不利的。
3．常用的抗震分析方法
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是是對(duì)結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)的分析，以下是一些常用的抗震分析方法：
1． 底部剪力法
底部剪力法實(shí)際上時(shí)振型分解反應(yīng)譜法的一種簡(jiǎn)化方法。它適用于高度不超過40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，此時(shí)假設(shè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)將以第一振型為主且結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形，通 過這兩個(gè)假設(shè)，我們可近似的算出每個(gè)平面框架各層的地震水平力之和，即“底部剪力”，此方法簡(jiǎn)單，可以采用手算的方式進(jìn)行，但精確度不高。
2． 振型分解反應(yīng)譜法
振型分解反應(yīng)譜法的理論基礎(chǔ)是地震反應(yīng)分析的振型分解法及地震反應(yīng)譜概念，它的思路是根據(jù)振型疊加原理，將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加，將各種振型對(duì)應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。此法計(jì)算精度高，但計(jì)算量大，必須通過計(jì)算機(jī)來計(jì)算。
3． 彈性時(shí)程分析
彈性時(shí)程分析法，也稱為彈性動(dòng)力反應(yīng)分析。所謂時(shí)程分析法就是將建筑物作為彈性或彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)，直接輸入地面地震加速度記錄，對(duì)運(yùn)動(dòng)方程直接積分，從而獲得計(jì)算系統(tǒng)各質(zhì)點(diǎn)的位移，速度，加速度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震剪力的時(shí)程變化曲線。而彈性時(shí)程分析法就是把建筑物看成是彈性振動(dòng)系統(tǒng)。
4． 非線（彈）性時(shí)程分析
非彈性時(shí)程分析法，也稱為非線性動(dòng)力反應(yīng)分析。就是將建筑物作為彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)來輸入地面地震加速度記錄。上面所提到的基于地震反應(yīng)譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，可以求出多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈性內(nèi)力和變形，同樣可以求得罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。但是它不能確切了解建筑物在地震過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移隨時(shí)間的反應(yīng)；同時(shí)也難以確定建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和可能發(fā)生的震害；由于計(jì)算簡(jiǎn)化，抗震承載力和變形的安全度也可能是有疑問的。而時(shí)程分析法就可以準(zhǔn)確而完整的反映結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下反應(yīng)的全過程狀況。所以，它是改善結(jié)構(gòu)抗震能力和提高抗震設(shè)計(jì)水平的一項(xiàng)重要措施。
中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、鋼結(jié)構(gòu)體系
該工程所在地為非采暖地區(qū)，按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表 8.1.5，廠房縱向溫度區(qū)段長(zhǎng)度控制值為220 m,橫向溫度區(qū)段長(zhǎng)度控制值為 120 m(柱頂為剛接)。廠房縱向長(zhǎng)度為 300 m，需在中部設(shè)一道溫度縫，橫向?qū)挾葹?80 m，其中低跨部分 120 m,高跨部分 60 m。 考慮到高低跨對(duì)溫度應(yīng)力的釋放作用，且低跨 120 m 未超長(zhǎng)，故僅構(gòu)造上加強(qiáng)，不設(shè)溫度縫。加強(qiáng)做法如下:（1）對(duì)邊柱的應(yīng)力進(jìn)行適當(dāng)控制，使其上階柱(型鋼柱)應(yīng)力比不大于 0.9；（2）梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，軸拉力設(shè)計(jì)值增大 10%，以加強(qiáng)屋面梁連接節(jié)點(diǎn)。廠房屋蓋在兩端及 1/3 溫度區(qū)段處布置橫向水平支撐及柱間支撐,縱向則隔跨布置縱向水平支撐，高跨和低跨按各自的標(biāo)高與橫向水平支撐組成相對(duì)獨(dú)立的封閉支撐體系。
二、鋼管混凝土格構(gòu)柱的選用
2.1 鋼管混凝土柱的特點(diǎn)
由于鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用，在軸壓力作用下，鋼管混凝土柱內(nèi)部混凝土處于三向受壓狀態(tài)， 不但提高了鋼管混凝土柱的抗壓承載力，具有較好的塑性變形能力，而且在承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載時(shí)，也具有很好的韌性。與普通鋼柱相比，鋼管柱柱腳零件少，焊縫短，可以直接插入混凝土基礎(chǔ)的預(yù)留杯口中，免去了復(fù)雜的柱腳構(gòu)造，但是鋼管內(nèi)部特別是節(jié)點(diǎn)處混凝土的密實(shí)性比較難以控制。從觀感上看，鋼管混凝土格構(gòu)柱比型鋼格構(gòu)柱更美觀。
2.2 經(jīng)濟(jì)性比較
該工程初設(shè)時(shí)，對(duì)鋼管混凝土格構(gòu)柱和型鋼格構(gòu)柱的經(jīng)濟(jì)性作了比較，在不同柱距下的材料用量詳見表 1 從不同柱距的結(jié)果來看，當(dāng)柱距增大時(shí)，主體用鋼量先降低再增長(zhǎng)，而吊車梁用鋼量保持上升趨勢(shì)，且幅度較大，導(dǎo)致總用鋼量先緩慢降低再迅速增長(zhǎng)，管樁的用量則由于柱子數(shù)量的顯著減少而降低；從不同材料來看，鋼管混凝土柱的抗壓性能比較好，隨著柱距增大，其性能優(yōu)勢(shì)漸漸得到發(fā)揮，其經(jīng)濟(jì)性也逐漸得到體現(xiàn)。
注:此用鋼量?jī)H為估算
由于該工程低跨部分吊車噸位較小，從整體考慮，鋼管混凝土柱的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)并不顯著，但考慮到美觀及施工等原因，結(jié)合上部用鋼量和基礎(chǔ)造價(jià)進(jìn)行比較，最終選用柱距為 9 m 的鋼管混凝土格構(gòu)柱。
三、剛架構(gòu)造要求及依據(jù)
3.1 型鋼柱、梁板件寬厚比控制
抗規(guī) 9.2.14.2 條規(guī)定:輕屋蓋廠房，塑性耗能區(qū)板件寬厚比限值可根據(jù)其承載力的高低按性能目標(biāo)確定。 塑性耗能區(qū)外的板件寬厚比限制，可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值（注:腹板的寬厚比可通過設(shè)置縱向加勁肋減?。？挂?guī) 9.2.14.2 條文說明規(guī)定:C 類定義:當(dāng)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定的承載力均滿足高承載力（2 倍多遇地震作用下的要求）時(shí)，可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值，即 C 類。C 類寬厚比要求:C 類是指現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017 按彈性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)時(shí)腹板不發(fā)生局部屈曲的情況。從以上條文可知，該工程可以按照 C 類截面要求進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)， 其中耗能區(qū)段可以參照抗規(guī)9.2.11 條文說明對(duì)剛架梁端最大應(yīng)力區(qū)的規(guī)定，取距梁端 1/10 梁凈跨和 1.5 倍梁高中的較大值。
3.2 鋼管混凝土格構(gòu)柱設(shè)計(jì)
目前，有關(guān)鋼管混凝土格構(gòu)柱設(shè)計(jì)的主要參考規(guī)范為:①《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003）、②《 鋼 管 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 與 施 工 規(guī) 程 》 （CECS 28:2012）、③ 《 鋼―混凝土組合結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程 》 （DL/T5085-1999），其中《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》僅對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與鋼管桿件的計(jì)算提出了要求（格構(gòu)柱綴件構(gòu)造與計(jì)算）。
（1）材料要求
該工程采用的是螺旋焊接管， 螺旋焊接管常用規(guī)格如下:D219×6~8，D273×6~8，D325×6~8，D377×6 ~10，D426 ×6 ~10，D478 ×6 ~10，D529 ×6 ~10，D630×6~10,D720×6~12 等。在材料上規(guī)范③的 6.2.4 條明確提出,鋼管內(nèi)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C30，可參照下列材料組合:Q235 鋼 配 C30 或 C40 級(jí) 混 凝 土 ；Q345 鋼 配C40、C50 或 C60 級(jí) 混凝土 ；Q390 配 C50 或 C60 級(jí)以上的混凝土。 同時(shí)，構(gòu)件截面的套箍系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值不宜小于 0.5。
（2）鋼管構(gòu)造
1）在外徑與壁厚之比 d/t 及壁厚等構(gòu)造上,各本規(guī)范有不同的規(guī)定: 規(guī)范①規(guī)定 d/t 不應(yīng)超過 100（235/fy）；規(guī)范②規(guī)定 d/t 限制在（20~135）235/fy 之間，且外徑不宜小于 200 mm，壁厚不宜小于 4 mm；規(guī)范③規(guī)定 d/t 限制在 20~100（注意無強(qiáng)度調(diào)整,即含鋼率控制在 0.2~0.04）之間，且外徑不宜小于 100mm，壁厚不宜小于 4 mm。 該工程設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合三者，控制 d/t 不應(yīng)超過 100（235/fy），且主管(帶混凝土)壁厚不小于 4 mm。2）規(guī)范③6.4.10 條規(guī)定了格構(gòu)式柱腹桿的形式及構(gòu)造，本工程所采用的是斜腹桿格構(gòu)式柱，主要要求如下:①斜腹桿與柱肢軸線間夾角宜為 40~60 度；②桿件軸線宜交于節(jié)點(diǎn)中心；腹桿軸線交點(diǎn)與柱肢軸線距離不宜大于 d/4,當(dāng)大于 d/4 時(shí)，應(yīng)考慮其偏心影響；③腹桿端部?jī)艟嗖恍∮?50 mm。
3.3 其他構(gòu)造要求
（1）分離式柱子
當(dāng)?shù)踯噰嵨辉?5t及75t以上時(shí)，不適合采用牛腿來支承吊車梁，宜在下層吊車梁下設(shè)單獨(dú)的吊車肢。
（2） 鋼吊車梁的材質(zhì)要求
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.3.4 條規(guī)定吊車起重量不小于50t的中級(jí)工作制吊車梁，對(duì)鋼材沖擊韌性的要求應(yīng)與需要驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件相同。
3.4 工程采用的剛架及部分節(jié)點(diǎn)大樣
（1）考慮到荷載較小,該工程采用雙肢格構(gòu)柱，鋼管柱材質(zhì)為 Q345B,鋼管柱綴條采用 Q235B,鋼管柱柱肢內(nèi)均澆灌微膨脹 C40 混凝土
（2）施工方法采用泵送頂升澆灌法,在鋼管接近地面的適當(dāng)位置設(shè)灌注孔，鋼管內(nèi)混凝土必須一次性連續(xù)澆灌完畢,一定要保證密實(shí),待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,再將灌注孔、排氣孔等補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)焊。
（3）考慮到結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性及施工便利性，鋼管柱采用插入式柱腳與杯口基礎(chǔ)連接。
四、剛架計(jì)算
（1）柱頂位移要求《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》附錄 A.2.1“在 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，框架柱頂水平位移和層間位移不宜超過下列數(shù)值: 有橋式吊車的單層框架的柱頂位移≤H/400”。
（2）行車水平荷載作用下的側(cè)向位移
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 沒有關(guān)于中級(jí)工作制行車鋼結(jié)構(gòu)廠房的在行車水平荷載作用下側(cè)向位移的限值要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在滿足行車正常運(yùn)行的前提下，按平面結(jié)構(gòu)圖形計(jì)算，吊車梁頂面標(biāo)高處，由一臺(tái)最大吊車水平荷載（按荷載規(guī)范）所產(chǎn)生的計(jì)算變形值，不宜超過下述容許值:100 t 行車 1/850150 t 及以上 1/1 250
（3）撓度要求屋面梁撓度限值取 1/250， 主要考慮重型吊車的原因，對(duì)屋面的剛度做適當(dāng)加強(qiáng)。
（4）長(zhǎng)細(xì)比要求構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表 5.3.8 及表 5.3.9 要求,其中重型吊車以下柱間支撐的長(zhǎng)細(xì)比按拉桿計(jì)算，且不考慮壓桿的卸載作用。
（5）該工程剛架計(jì)算
采用 PKPM 軟件進(jìn)行剛架計(jì)算時(shí)，需注意圖中所示的應(yīng)力比為構(gòu)件考慮長(zhǎng)細(xì)比影響的整體承載力折減系數(shù),及偏心影響的整體承載力折減系數(shù)后，其作用軸力與整體承載力的比值。 在此比值滿足要求的同時(shí)，尚應(yīng)確認(rèn)單管作用力與承載力的比值滿足要求，易出現(xiàn)整體計(jì)算滿足要求而單管軸壓比超出的情況。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)體系是通過薄鋼板直接冷彎或用冷彎薄壁型鋼焊接成U型截面，然后截面內(nèi)部填充混凝土作為T行梁的肋部，翼緣為現(xiàn)澆混凝土板，使用后張法施工在受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，使構(gòu)件起拱以滿足控制裂縫寬度和滿足更大跨度的要求。外包鋼與內(nèi)部混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。這種結(jié)構(gòu)克服了鋼筋混凝土抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，提高了鋼材的屈曲承載力，改善了結(jié)構(gòu)的延性，使其整體穩(wěn)定性優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)和型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；另外U型鋼部件可以作為組合梁的永久性模板，施工方便。目前，針對(duì)預(yù)應(yīng)力外包鋼混凝土組合梁的研究已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外工程界的廣泛關(guān)注，本文在此情形下建立了預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁正截面受彎承載力的計(jì)算公式，具有現(xiàn)實(shí)意義。
計(jì)算的基本假定
根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力外包U型鋼混凝土組合梁正截面抗彎承載力計(jì)算假定如下：
（一）、平截面假定。彎曲過程中梁的截面仍保持為平面并且與變形后的梁軸垂直。橫向剪應(yīng)變?yōu)?，橫向纖維無擠壓，梁軸無水平方向伸縮。
（二）、計(jì)算中的混凝土壓應(yīng)力取等效矩形應(yīng)力，并且不考慮混凝土抗拉強(qiáng)度。
（三）、在混凝土翼緣板的有效寬度范圍內(nèi)，外包U型鋼與混凝土之間有可靠的抗滑移措施，在這一寬度內(nèi)，認(rèn)為混凝土與外包鋼可以形成組合截面共同工作。
（四）、組合梁在彎矩作用下由于外包鋼內(nèi)填充了混凝土而不易發(fā)生鋼梁的局部破壞和側(cè)向屈曲。
三、極限抗彎承載力的計(jì)算
基于以上假定，根據(jù)構(gòu)件截面中和軸位置的不同，討論組合梁正截面受彎承載力。
（一）、塑性中和軸在混凝土翼緣板內(nèi)
圖1 彎矩作用下組合梁正截面應(yīng)力形式（1）
此時(shí)滿足條件：
其中：——受壓鋼筋屈服強(qiáng)度
——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
——分別為翼緣與腹板鋼材的屈服強(qiáng)度，底版鋼材的屈服強(qiáng)度
——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度
——混凝土等效矩形應(yīng)力系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí)，分別取1.0和0.8。
——受壓鋼筋面積
——預(yù)應(yīng)力鋼筋面積
——分別為外包鋼腹板、底板、翼緣板的面積
由力的平衡條件：
此時(shí)，混凝土受壓區(qū)高度為：
對(duì)中和軸取矩得到預(yù)應(yīng)力組合梁的極限受彎承載力：
其中：——組合梁極限受彎承載力
——外包U型鋼底板厚度
（二）、塑性中和軸在外包U型鋼腹板內(nèi)
圖2 彎矩作用下組合梁正截面應(yīng)力形式（2）
此時(shí)滿足條件：
由力的平衡條件：
此時(shí)，混凝土受壓區(qū)高度為：
對(duì)中和軸取矩得到預(yù)應(yīng)力組合梁的極限受彎承載力：
其中：——受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋至受拉邊緣的距離
結(jié)論
根據(jù)以往對(duì)梁的實(shí)驗(yàn)和理論分析來看，梁的破壞形態(tài)有三種：正截面受彎破壞；斜截面受剪破壞；組合梁混凝土翼緣板與鋼腹板交界處縱向滑移破壞。在滿足抗剪滑移的前提下，本文根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求推導(dǎo)出的公式是合理的。
參考文獻(xiàn)
GB50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【S】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002
GB20017-2002 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【S】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003
中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048
隨著鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的不斷增加，設(shè)計(jì)和施工單位急需大批熟練掌握橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工知識(shí)的專業(yè)人才。由于過去橋梁與渡河工程專業(yè)的本科階段鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容及教材側(cè)重點(diǎn)與工業(yè)民用建筑專業(yè)無異，剛畢業(yè)的橋梁與渡河工程專業(yè)的大學(xué)生很難適應(yīng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)方面的工作，導(dǎo)致橋梁鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才短缺、質(zhì)量不高。一方面，鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁有著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)需求，另一方面，橋梁與渡河工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)人才短缺，二者的矛盾造成了該領(lǐng)域就業(yè)空間廣闊，并且在今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)該空間還將不斷擴(kuò)展。①為了滿足社會(huì)對(duì)鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁人才的需求，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式方面也在不斷進(jìn)行改革。
1 教學(xué)內(nèi)容
1.1 教材
目前，國(guó)內(nèi)已有的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材，大多基于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）②編寫，適合工業(yè)民用建筑專業(yè)的本科生進(jìn)行學(xué)習(xí)。涉及公路橋涵、鐵路橋梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材極少，以至于橋梁與渡河工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)此類③④教材后，無法直接應(yīng)用于鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。針對(duì)上述問題，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程，選用東南大學(xué)葉見曙教授編寫的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”⑤第三版第四篇――鋼結(jié)構(gòu)。該書結(jié)合我國(guó)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、鋼-混凝土組合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行編寫，較好地解決了教材脫離規(guī)范的問題。此外，結(jié)合鋼橋、組合結(jié)構(gòu)橋梁參考書籍，在授課過程中緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行講解，使學(xué)生工作后，能夠做到學(xué)以致用，更快適應(yīng)工作。
1.2 側(cè)重點(diǎn)
橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的學(xué)習(xí)之前，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料等專業(yè)基礎(chǔ)課都已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的教學(xué)過程中，涉及到這部分的內(nèi)容適當(dāng)從簡(jiǎn)講授，而增加更多針對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。例如在材料性能方面，將講解的重點(diǎn)放在橋梁鋼結(jié)構(gòu)用鋼材、高強(qiáng)鋼絞線、橋梁鋼結(jié)構(gòu)用新材料如耐候鋼、耐高溫鋼材等材料的性能方面，讓學(xué)生了解現(xiàn)有橋梁用鋼的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)合這些材料在實(shí)際工程中的應(yīng)用圖片，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在橋梁鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，適當(dāng)介紹索設(shè)計(jì)的內(nèi)容，例如鋼梁橋中的體外預(yù)應(yīng)力索、斜拉橋中的拉索、懸索橋中的纜索等，以有助于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁課程，列出主要的參考文獻(xiàn)，供學(xué)生在課余時(shí)間有選擇地學(xué)習(xí)；橋梁鋼結(jié)構(gòu)尤其是鐵路橋，由于受到動(dòng)荷載的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接的疲勞問題不容忽視，在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中必須補(bǔ)充疲勞設(shè)計(jì)的相應(yīng)內(nèi)容。為拓展學(xué)生的就業(yè)面，在課程講授過程中適當(dāng)增加工業(yè)民用建筑用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，對(duì)其所用規(guī)范進(jìn)行介紹，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。
2 教學(xué)方法
橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)，應(yīng)該既注重基本知識(shí)的傳授，同時(shí)不斷啟發(fā)學(xué)生，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，逐步培養(yǎng)出發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題、最終解決問題的能力。通過對(duì)這種學(xué)習(xí)方法的傳授，使學(xué)生既能掌握書本知識(shí)，又能不斷創(chuàng)新進(jìn)取，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2.1 理論教學(xué)
針對(duì)學(xué)生對(duì)圖片或視頻信息的興趣濃厚，對(duì)單純的數(shù)字或者文字興味索然的現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)抽象的理論問題，用動(dòng)畫或搜集實(shí)際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式播放給學(xué)生，讓學(xué)生以?shī)蕵返姆绞秸莆罩R(shí)。例如，鋼結(jié)構(gòu)的連接和破壞問題，每一項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)的破壞或失穩(wěn)現(xiàn)象都通過圖片展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的機(jī)理問題，誘發(fā)學(xué)生的興趣，從而引出該節(jié)課程教授的重點(diǎn)，改善課堂教學(xué)的效果；同時(shí)，圖片或視頻的應(yīng)用，還能加深學(xué)生對(duì)基本知識(shí)與基本原理的感性認(rèn)識(shí)。
但對(duì)于計(jì)算原理和公式，一定要用板書演示其推導(dǎo)過程，讓學(xué)生的思路緊隨教師的演示，充分利用課堂時(shí)間，消化計(jì)算原理，提高教學(xué)效率。在計(jì)算理論講解完成后，結(jié)合工程應(yīng)用，介紹實(shí)際橋梁鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施，讓學(xué)生做到理論與實(shí)際相結(jié)合，掌握工程中處理具體問題的方法。
采用習(xí)題課、討論課的方式，對(duì)學(xué)生作業(yè)過程中存在的問題進(jìn)行深入剖析，點(diǎn)評(píng)解題過程中的易錯(cuò)點(diǎn)和答題錯(cuò)誤的原因。在講解和討論的過程中，幫助學(xué)生理清解題思路，規(guī)范解題步驟，總結(jié)解題技巧，提高答題的正確率，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致的工作作風(fēng)。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)
在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程講授過程中，多媒體、板書等多種手段是課堂教學(xué)的主要方法，但對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程來說，僅有課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因?yàn)楸M管有多媒體作為教學(xué)工具，但畢竟還是圖片或短暫影片，學(xué)生難以形成一個(gè)完整的鋼結(jié)構(gòu)的概念，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)依舊不夠具體深刻。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的理論教學(xué)學(xué)習(xí)期間或結(jié)束后，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼橋與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)，便于理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用“接軌”，有選擇性地帶學(xué)生深入施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐很有必要。在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教師，需要事先向?qū)W生講解工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中所涉及的系統(tǒng)知識(shí)。安排好班級(jí)分組與帶隊(duì)教師，特別強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)過程中的安全問題與組織紀(jì)律問題。在施工現(xiàn)場(chǎng)，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)真實(shí)的螺栓、焊縫、縱向和橫向的加勁肋，辨別現(xiàn)實(shí)構(gòu)件中的受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件或壓彎構(gòu)件、拉彎構(gòu)件，觀察構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)連接拼裝。請(qǐng)施工單位負(fù)責(zé)人講解施工現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)的基本概況，采用的施工方法，施工組織設(shè)計(jì)，施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，安全保障措施，施工過程中遇到的各種困難，出現(xiàn)的問題及解決的方案等。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)過程中，提醒學(xué)生注意觀察，認(rèn)真聆聽講解，將書本上的圖紙和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)體結(jié)構(gòu)充分比對(duì)，加深對(duì)書本知識(shí)的理解。同時(shí)，結(jié)合工程技術(shù)人員的講解，學(xué)習(xí)工程中處理具體問題的方法，真正達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的目的。
2.3 實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)分為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)兩部分。學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程學(xué)習(xí)過程中，如果對(duì)某個(gè)問題有進(jìn)一步研究的興趣，可以通過參與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出自己的研究課題。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手制作鋼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證自己的想法或發(fā)現(xiàn)自己提出的方案的不足，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)也可為今后的學(xué)習(xí)和工作提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)，有助于幫助學(xué)生系統(tǒng)地應(yīng)用理論課程學(xué)習(xí)到的知識(shí)，做到學(xué)以致用。但以往的課程設(shè)計(jì)都是在理論課講授完畢后進(jìn)行，設(shè)計(jì)效果不佳。為了改善課程設(shè)計(jì)效果，打破理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)的嚴(yán)格界限，將理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。⑥在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程開始上課之時(shí)，就給定課程設(shè)計(jì)題目，隨著授課進(jìn)度的深入，讓學(xué)生以長(zhǎng)期大作業(yè)的方式分步驟完成。這樣，在理論授課過程中，學(xué)生隨時(shí)可以針對(duì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行提問，并能得到及時(shí)解答，課程設(shè)計(jì)周學(xué)生只需整理計(jì)算書、繪制圖紙。這樣，學(xué)生有充足的時(shí)間掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的各項(xiàng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)內(nèi)容，遇到問題能夠及時(shí)得到解決。
3 考核方式
在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)成果進(jìn)行考核時(shí)，如果僅僅通過期中、期末的考試結(jié)果來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，顯然將會(huì)是不全面的，也是不準(zhǔn)確的。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的教學(xué)過程中，采用多種考核形式，例如隨堂測(cè)驗(yàn)，課堂提問，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論或者針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的某一問題，讓學(xué)生提交研究報(bào)告等方式進(jìn)行考核。對(duì)學(xué)生的日常測(cè)驗(yàn)，也可以采用口試和筆試相結(jié)合的形式，或者把一次測(cè)驗(yàn)拆分為多次小的測(cè)驗(yàn)，這將有助于更加全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，降低一次考試所帶來的偶然性。傳統(tǒng)的考試方法大多偏重對(duì)知識(shí)的記憶，形式單一，難以客觀、全面地評(píng)價(jià)教學(xué)效果，也難以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。橋梁與渡河工程的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程考試，借鑒國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均給出，避免學(xué)生死記硬背。此外，可考慮“半開卷”考試，允許學(xué)生將自己認(rèn)為重要的內(nèi)容事先書寫在一張A4紙上，考試時(shí)允許查看，考后隨試卷上交。這樣，學(xué)生對(duì)自己認(rèn)為的重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，通過總結(jié)內(nèi)容的實(shí)用性，可反映學(xué)生對(duì)課程重點(diǎn)的把控。
4 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程學(xué)習(xí)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個(gè)方面，提出了一系列的改革措施。
（1）選用《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材，并結(jié)合鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁相關(guān)參考書籍，已學(xué)過的內(nèi)容適當(dāng)從簡(jiǎn)講授，緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行講解。（2）對(duì)抽象的理論問題，用動(dòng)畫或搜集實(shí)際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式進(jìn)行播放；但對(duì)于計(jì)算原理和公式，一定用板書演示推導(dǎo)過程；采用習(xí)題課、討論課的方式，點(diǎn)評(píng)解題過程中的易錯(cuò)點(diǎn)，總結(jié)解題技巧。（3）在理論課學(xué)習(xí)期間，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)。（4）理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。（5）考核中，借鑒國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，給出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考慮“半開卷”考試。
注釋
① 蘇慶田，吳沖.鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程教學(xué)改革探討[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.
② 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50017-2003.
③ 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)建筑出版社，2003.
0.前言
單層倉(cāng)庫(kù)采用的結(jié)構(gòu)形式，隨著跨度和高度的不同，常用的結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、門式鋼架結(jié)構(gòu)和混合排架結(jié)構(gòu)三種?；旌吓偶芙Y(jié)構(gòu)采用混凝土柱，實(shí)腹鋼梁，屋蓋采用壓型鋼板屋面板和冷彎型鋼檁條。混合排架結(jié)構(gòu)具有防火、防腐、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，所以在近幾年國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用中較為常見。
混合排架宜為單層單跨結(jié)構(gòu)，有帶拱拉桿或不帶拱拉桿兩種形式，拱腳與混凝土柱頂鉸接。亦可為單層雙跨或單層多跨結(jié)構(gòu)。
混合排架的跨度不宜大于24m，檐口高度不宜大于15m，屋面坡度宜取1/8～1/12，雨水較多的地區(qū)宜取其中的較大值。
1.計(jì)算程序
設(shè)計(jì)這類結(jié)構(gòu)仍是用STS里面門式剛架的程序來計(jì)算，建模的順序跟設(shè)計(jì)門式剛架一樣，但由于混凝土柱與鋼梁的連接處理難以達(dá)到剛接連接，因此梁柱的連接一般采用鉸接連接形式，而一般門式剛架結(jié)構(gòu)邊剛架柱與梁的連接均采用剛接連接形式，由于連接形式的不同，致使這種體系單榀剛架的受力截然不同于一般的門式剛架，設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應(yīng)根據(jù)這類結(jié)構(gòu)體系的特殊性有針對(duì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.連接形式
混凝土柱與鋼梁采用鉸接連接，混凝土柱底采用剛接，多跨情況下的中間混凝土柱與鋼梁的連接采用鋼梁連續(xù)，混凝土柱鉸撐于鋼梁底面。
3.規(guī)范選擇
這類結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出門規(guī)的使用范圍，結(jié)構(gòu)類型應(yīng)選擇“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”，如果為抗震地區(qū)且選擇了地震作用計(jì)算，程序會(huì)自動(dòng)按照抗震規(guī)范第九章關(guān)于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定進(jìn)行控制；混凝土柱應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)要求，鋼梁應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求，當(dāng)采用工形變截面梁時(shí)，建議梁構(gòu)件承載力的校核采用按門式剛架規(guī)程進(jìn)行校核，以考慮軸力的影響與變截面梁的穩(wěn)定計(jì)算，但局部穩(wěn)定應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、抗震規(guī)范的要求；撓度控制，考慮到所采用的輕型屋面體系對(duì)鋼梁撓度不是非常敏感，在有經(jīng)驗(yàn)的情況下可較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的撓度控制指標(biāo)（L/400）適當(dāng)放寬。
4.單榀設(shè)計(jì)
4.1建模
單榀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析。鋼梁對(duì)混凝土柱的約束反力與混凝土柱本身的剛度是直接相關(guān)的，為反映真實(shí)的內(nèi)力情況，應(yīng)該進(jìn)行整體分析，并以整體分析的結(jié)果來設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、混凝土柱的配筋與鋼梁。把它們分開來分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往使設(shè)計(jì)結(jié)果帶來不安全的隱患：如果在柱與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮屋面斜鋼梁對(duì)柱的推力，會(huì)導(dǎo)致柱配筋與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)嚴(yán)重偏小，按這種方式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在安裝過程中就有可能出現(xiàn)基礎(chǔ)被翹起、混凝土柱頂位移過大、柱身出現(xiàn)裂縫、鋼梁撓度過大等問題。而在分析鋼梁時(shí)，把鋼梁兩端視為固定鉸支座或建兩根很短的下端剛接柱作為支座都會(huì)夸大混凝土柱對(duì)鋼梁的約束作用，導(dǎo)致鋼梁軸力增大、跨中彎矩減小、撓度減小等不真實(shí)情況，這時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)安裝后的鋼梁的撓度要大于計(jì)算撓度、鋼梁有可能整體屈服失穩(wěn)、局部壓屈等不安全問題。
4.2計(jì)算
程序自動(dòng)根據(jù)整體分析得結(jié)果，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行混凝土柱的配筋計(jì)算，按選定的鋼梁構(gòu)件驗(yàn)算規(guī)范進(jìn)行鋼梁的校核，在布置基礎(chǔ)的情況下，同時(shí)根據(jù)整體分析柱底力完成基礎(chǔ)的計(jì)算。
5.整體設(shè)計(jì)
5.1混凝土柱與鋼梁的鉸接連接處理
一般存在三種連接構(gòu)造處理：完全抗剪連接構(gòu)造，這種連接構(gòu)造能夠把梁端的推力以剪力的方式完全傳遞給混凝土柱；完全滑移連接構(gòu)造，這種連接構(gòu)造容許梁端相對(duì)混凝土柱頂自由滑移，梁端的推力由于相對(duì)的滑移而釋放，作用力不傳遞給混凝土柱；介于以上二者之間的部分滑移連接構(gòu)造，這種連接構(gòu)造容許梁端相對(duì)混凝土柱頂有一定的滑移量，梁端的推力由于相對(duì)的滑移而部分釋放，剩余作用力以剪力的方式傳遞給混凝土柱。
5.2程序的處理
考慮混凝土柱與鋼梁的不同構(gòu)造連接，可以通過設(shè)置混凝土柱的柱頂不同約束情況來實(shí)現(xiàn)。
5.2.1完全抗剪連接構(gòu)造：普通的鉸接連接。
5.2.2完全滑移連接構(gòu)造：采用鉸接＋混凝土柱頂定義約束為“水平方向自由滑動(dòng)”。
5.2.3部分滑移連接構(gòu)造：采用鉸接＋混凝土柱頂定義約束為“約束水平方向相對(duì)位移差”。 對(duì)于定義完全滑移與部分滑移的分析模型，必須保留一個(gè)梁端為完全約束的普通鉸接節(jié)點(diǎn)，否則會(huì)出現(xiàn)分析上的可變體系，使分析無法進(jìn)行。在定義完全滑移或部分滑移約束的情況下，程序分析結(jié)果中，在查看該混凝土柱的構(gòu)件信息時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)程序?qū)嶋H分析出來的滑移量，根據(jù)分析結(jié)果可以用來處理設(shè)置滑移的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。
5.3施工圖的處理
門式剛架施工圖程序中，能夠根據(jù)整體分析的結(jié)果，處理這類節(jié)點(diǎn)及鋼梁的施工圖。在容許滑移的連接節(jié)點(diǎn)施工圖中，底板設(shè)置長(zhǎng)圓孔，長(zhǎng)圓孔標(biāo)注的長(zhǎng)度尺寸為支座底板相對(duì)于支承面的容許滑移距離，為保證滑移的順利進(jìn)行，墊板與底板之間不應(yīng)施焊，底板于混凝土柱頂接觸面處理應(yīng)保證支座底板與支承面間在容許距離內(nèi)自由滑動(dòng)。對(duì)于限制滑移量的連接節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)滑移量達(dá)到容許距離時(shí)支承面應(yīng)設(shè)置可靠抗剪措施，限制繼續(xù)滑移，使剩余剪力能夠完全傳遞給柱。
6.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，混凝土柱實(shí)腹鋼梁?jiǎn)螌訌S房與門式剛架有相同之處，又有其不同之處。相同之處在于其單個(gè)構(gòu)件的計(jì)算和校核，如鋼梁的強(qiáng)度、剛度，穩(wěn)定性，以及檁條和屋面板的計(jì)算和構(gòu)造。不同之處在于梁和柱是鉸接連接，梁柱受力不同于門式剛架。理解它的受力原理是做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
【參考文獻(xiàn)】
［1］GB50017-2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.
［2］GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.
［3］GB50011-2010.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.
［4］CECS102：2002.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.
［5］候兆欣,李秀川.輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社，2004:22-28.
中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
工程概況
本工程為煙臺(tái)恒達(dá)機(jī)械有限公司廠房。軸線尺寸為150mx（90m+1m+90m），柱距為7.5m。30m六連跨。1～4軸線為頂棚廠房，5～8軸線為廠房。1～2軸線跨內(nèi)設(shè)有一臺(tái)中級(jí)軟鉤橋式30T/5T吊車，及一臺(tái)中級(jí)軟鉤橋式20T/5T吊車；2～3軸線、5～6軸線及6～7軸線跨內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)軟鉤電動(dòng)梁10T吊車；3～4軸線跨內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)軟鉤橋式20T/5T吊車；7～8軸線跨內(nèi)設(shè)有一臺(tái)中級(jí)軟鉤電動(dòng)單梁10T吊車及一臺(tái)中級(jí)軟鉤電動(dòng)單梁5T吊車，牛腿標(biāo)高均為8.200。頂棚廠房及廠房標(biāo)高1.200以下為磚墻，頂棚廠房及廠房標(biāo)高1.200以上均為單層壓型鋼板；屋面均為單層壓型鋼板。廠房屋面含有采光及口徑為500mm的通風(fēng)器，具置見建筑施工圖，檐口標(biāo)高為13.000，軸線1，4、5及8設(shè)有組織內(nèi)天溝排水，屋面排水坡度8％。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 荷載取值
⑴、屋面恒載： 0.30KN/m2（不含剛架自重）
⑵、屋面活載：0.50KN/m2
⑶、基本風(fēng)壓：0.55KN/m2（n=50）（地面粗糙度為B類）
⑷、基本雪壓：0.40KN/m2（n=50）
⑸、詳見《山東光明起重機(jī)械有限公司》產(chǎn)品樣本，其中：（a）、“中級(jí)軟鉤橋式30T/5T”依據(jù)“中級(jí)軟鉤橋式32T/5T”；（b）、“中級(jí)軟鉤電動(dòng)單梁10T、5T吊車”分別依據(jù)“中級(jí)軟鉤橋式10T、5T吊車”。
⑹、抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g：第一組。
2.2 結(jié)構(gòu)選型
根據(jù)建筑設(shè)計(jì)和使用要求，此工程的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。
㈠、《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程――總則》1.0.2本規(guī)程適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1~A5工作級(jí)別橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作和安裝。因此本工程1～4軸線處剛架已經(jīng)超出《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，按參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》剛架的規(guī)范檢驗(yàn)需滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)說明，開始方案選型時(shí),①選用格構(gòu)式鋼柱（ 吊車噸位≥50t 時(shí)選用）（綴板，綴條及靴梁）用鋼量太大、②選用上下階柱（ 吊車噸位≥20t 時(shí)選用）上下階截面懸殊不大、③采用上下統(tǒng)一的截面，經(jīng)過比較，采用此種。但是5～8軸線處剛架可仍參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
㈡、此工程原方案設(shè)計(jì)橫向180m未設(shè)溫度伸縮縫，然而參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：4.3.1門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長(zhǎng)度（伸縮縫間距）應(yīng)符合下列規(guī)定：縱向溫度區(qū)段不大于300m，橫向溫度區(qū)段不大于180m，設(shè)置雙柱。（詳見附圖一）
㈢、參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：4.5.2支撐和剛性系桿的布置宜符合下列規(guī)定：7 在設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車的跨間，應(yīng)在屋蓋邊緣設(shè)置縱向支撐桁架。（詳見附圖二）
㈣、在《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：6.5.3剛架柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向風(fēng)荷載，吊車縱向制動(dòng)力及地震水平作用力。（詳見附圖三）
㈤、在《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：8.2.5 構(gòu)件的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定： 10 剛架和支撐等配件安裝就位，并經(jīng)檢測(cè)的校核幾何尺寸確認(rèn)無誤后，應(yīng)對(duì)柱腳底板和基
礎(chǔ)頂面之間的空間采用灌漿料填充。二次灌漿的預(yù)留空間，當(dāng)柱腳鉸接時(shí)不宜大于50mm，柱腳剛接時(shí)不宜大于100mm。（詳見附圖四）。上述眾多說明是《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102：2002與《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102：98不同之處。
2.3設(shè)計(jì)計(jì)算
此工程采用PKPM-STS 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析，該軟件經(jīng)過專家鑒定，目前在眾多設(shè)計(jì)院使用，該軟件是安全、可靠的。該程序進(jìn)行內(nèi)力和位移的分析、計(jì)算，而且許多設(shè)計(jì)參數(shù)要認(rèn)為設(shè)定，除生成結(jié)果文件pk11.out但是好多同行僅看配筋包絡(luò)和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力比圖，往往忽略超限信息輸出。
2.4結(jié)果分析
由于本工程1～4軸線處剛架已經(jīng)超出《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，這樣在梁應(yīng)力及撓度滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)范檢驗(yàn)的前提下，梁柱截面――腹板高厚比，翼緣的寬厚比還應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010要求。這一點(diǎn)容易引起很多同行的忽視。但是5～8軸線處剛架可仍參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
三，結(jié)論
通過該工程的設(shè)計(jì)，可以系統(tǒng)的了解設(shè)計(jì)過程，并且注意一些容易忽視的細(xì)節(jié)，讓同行引以為鑒，更好的解決設(shè)計(jì)過程中的一些實(shí)際問題。關(guān)于設(shè)計(jì)過程中支撐布置、柱腳設(shè)計(jì)、屋面次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、吊車梁及車擋等相關(guān)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，因各鋼結(jié)構(gòu)教程及設(shè)計(jì)手冊(cè)中敘述過多，在此不在累述。
參考文獻(xiàn)
主編單位：中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所
門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS 102:2002）。北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003
中華人民共和國(guó)建設(shè)部主編，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2001）。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002
中華人民共和國(guó)建設(shè)部主編，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010
Abstract: combining with engineering practice for ordinary steel structure workshop several problems in the design were analyzed and discussed, including the steel thermal insulating and fire prevention, the structural calculation, etc, so as to provide a reference for the similar projects design.
Keywords: steel structure; Plant design; Pay attention to problems
中圖分類號(hào)： TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用，扮演著越來越重要的角色，無論在工業(yè)還是民用建筑中，鋼結(jié)構(gòu)以其突出的特點(diǎn)迅速地占領(lǐng)著越來越廣的市場(chǎng)。其特點(diǎn)有：其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高，在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中根據(jù)其特點(diǎn)揚(yáng)長(zhǎng)避短才能更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用，現(xiàn)在就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題作簡(jiǎn)單闡述。
1鋼材的保溫隔熱與防火
鋼材具有很高的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)為50w(m.℃)，當(dāng)受熱達(dá)到100℃以上時(shí)，其抗拉強(qiáng)度就會(huì)降低，塑性增大；溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度會(huì)稍提高，但塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象；溫度達(dá)到500℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度降至很低，會(huì)致使鋼結(jié)構(gòu)塌落。所以當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度達(dá)到150℃以上時(shí)，就必須做隔熱防火設(shè)計(jì)。其做法一般為：鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)包耐火磚、混凝土或硬質(zhì)防火板材?；蛘咪摻Y(jié)構(gòu)刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術(shù)規(guī)程》計(jì)算。
2結(jié)構(gòu)整體計(jì)算
目前的結(jié)構(gòu)計(jì)算基本上都采用計(jì)算軟件來進(jìn)行，對(duì)軟件的不理解和不熟悉都會(huì)造成設(shè)計(jì)上的不合理，甚至不安全。這里針對(duì)以下幾個(gè)容易出錯(cuò)的問題進(jìn)行探討。
2．1荷載問題
荷載的取值對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算影響較大，取小了不安全，取大了不經(jīng)濟(jì)，尤其對(duì)于大跨度輕型屋面結(jié)構(gòu)。荷載取值應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行。一般情況下屋面恒載應(yīng)按照實(shí)際情況計(jì)算取值，屋面活荷載可取O．5kN／m：，風(fēng)荷載、雪荷載和積灰荷載等按規(guī)范，其他附加荷載應(yīng)按實(shí)際情況輸入。需要說明的是，屋面活荷載和雪荷載在計(jì)算時(shí)應(yīng)取二者的大值作為活荷載輸入，有積灰的還應(yīng)考慮積灰荷載。廠房屋面的通風(fēng)器由于其高度和寬度都較大，計(jì)算時(shí)應(yīng)按照實(shí)際情況轉(zhuǎn)化為集中載荷輸入。在廠房的高低屋面處，還應(yīng)考慮積雪的堆積影響，防止由此產(chǎn)生的屋面結(jié)構(gòu)的破壞。同樣局部風(fēng)荷載的增大也會(huì)使屋面板和檁條的連接被撕壞，從而將屋面板掀起來。
2．2結(jié)構(gòu)計(jì)算
目前的鋼結(jié)構(gòu)廠房的計(jì)算多采用二維軟件對(duì)其中的―榀鋼架進(jìn)行計(jì)算，整體三維分析仍然不夠成熟方便。此處對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)的幾個(gè)問題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
1)屋面梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度可取隅撐的間距，一般對(duì)有托梁體系的小檁距屋面可取兩個(gè)檁條的間距(約3m)，對(duì)無托梁的大檁距屋面可取檁條間距(約4m)。對(duì)重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，柱子的平面外計(jì)算長(zhǎng)度不應(yīng)考慮隅撐的作用，尤其是格構(gòu)式下柱，否則是不安全的。
2)階形柱的平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)該按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[21確定，按線剛度比來確定會(huì)導(dǎo)致部分中柱確定的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)異常。用PKPM系列軟件STS(05版)對(duì)某工程進(jìn)行計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)柱段中間出現(xiàn)剛接梁(如高低跨情況)，程序就按線剛度比確定柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，導(dǎo)致該柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)特別異常。新版的PKPM(08版)已改為按照階形柱的方式來確定柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，但仍可以人工按照線剛度比的結(jié)果進(jìn)行修改。筆者認(rèn)為，對(duì)于階形柱，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》階形柱來確定柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)更合理一些。
3)用STS軟件計(jì)算廠房柱，荷載組合中沒有單獨(dú)的恒+活+吊車的組合，有吊車的組合都有風(fēng)，有時(shí)風(fēng)作用是有利的，因此在吊車荷載與風(fēng)荷載同時(shí)組合時(shí)，對(duì)于吊車為主的組合，判斷了一下風(fēng)載是有利還是不利的，不利時(shí)，考慮與吊車進(jìn)行組合，有利時(shí)可以不考慮風(fēng)荷載。STS(05版)對(duì)是否有利是按M、Ⅳ、y各自分別判斷的，因此可能會(huì)出現(xiàn)M含有風(fēng)的組合，Ⅳ則沒有風(fēng)的組合的不合理情況，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大；STS(08版)改進(jìn)為：根據(jù)組合的吊車主控制項(xiàng)：如吊1的組合為M。主導(dǎo)作用的組合，則判斷風(fēng)載是否不利只根據(jù)M項(xiàng)來判斷，當(dāng)為不利時(shí)，則同時(shí)都把風(fēng)載肘、Ⅳ、y組合進(jìn)來，保證是同時(shí)發(fā)生的，STS(08版)這樣組合更合理。
2．3構(gòu)件的局部穩(wěn)定
根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，處理板件局部穩(wěn)定有兩種方式，其一是以屈曲為承載能力的極限狀態(tài)，并通過對(duì)板件寬厚比的限制，使之不在構(gòu)件整體失效之前屈曲；其二是允許板件在構(gòu)件整體失效之前屈曲，并利用其屈曲后強(qiáng)度，構(gòu)件的承載能力由局部屈曲后的有效截面確定?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)單層廠房柱、梁的板件寬厚比，較《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的靜力彈性設(shè)計(jì)要求嚴(yán)。對(duì)按寬厚比限值設(shè)計(jì)的梁進(jìn)行的粗略統(tǒng)計(jì)表明，腹板的用鋼量占梁整體用鋼量的50%―70％。因此有必要采取措施來減少腹板的用鋼量。
降低腹板的厚度―般有兩種方法。―種是設(shè)置合適的加勁肋，加勁肋作為腹板的支承，將腹板分段，以提高臨界應(yīng)力。橫向加勁肋能提高腹板的臨界應(yīng)力并作為縱向加勁肋的支承，縱向加勁肋對(duì)提高彎曲臨界應(yīng)力特別有效。短加勁肋常用于局部壓應(yīng)力較大的情況?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》中也提出構(gòu)件的腹板寬厚比可通過設(shè)置縱向加勁肋來減小。
另一種降低構(gòu)件腹板厚度的方法是適當(dāng)放松寬厚比限值，并利用腹板屈曲后強(qiáng)度。對(duì)多數(shù)輕型維護(hù)結(jié)構(gòu)的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算表明，地震組合多數(shù)情況下對(duì)梁柱受力都不起控制作用，尤其是在地震烈度較低的地區(qū)。有文獻(xiàn)提出即，可偏于安全地根據(jù)偶遇地震組合是否控制剛架構(gòu)件受力作為選擇構(gòu)件截面板件寬厚比限值的判斷準(zhǔn)則。實(shí)際上根據(jù)大多數(shù)廠房的設(shè)計(jì)計(jì)算得出，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋面梁多由撓度控制，廠房柱多由剛度和長(zhǎng)細(xì)比控制，尤其屋面梁一般應(yīng)力都比較小。因此對(duì)于地震組合不起控制作用時(shí)，采用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中彈性階段設(shè)計(jì)的板件寬厚比限值也是可行的。
實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)卣鸾M合不起控制作用時(shí)，建議按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮屈曲后強(qiáng)度的利用，可不遵守《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中單層鋼結(jié)構(gòu)廠房板件寬厚比限值的要求。當(dāng)?shù)卣鸾M合起控制作用時(shí)，可根據(jù)設(shè)置合適的加勁肋來減小腹板厚度，有時(shí)也能起到很好的經(jīng)濟(jì)效益。
3溫度伸縮縫的設(shè)置
溫度變化將引起鋼結(jié)構(gòu)廠房的變形，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)廠房平面尺度較大時(shí)，為避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房縱橫兩個(gè)方向設(shè)置溫度伸縮縫，區(qū)段的長(zhǎng)度可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范來執(zhí)行。溫度伸縮縫一般采用設(shè)置雙柱的方法來處理，對(duì)縱向溫度伸縮縫可在屋架支座處設(shè)置滾動(dòng)支座。
4屋面支撐系統(tǒng)及屋面設(shè)計(jì)
屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應(yīng)根據(jù)廠房跨度、高度、柱網(wǎng)布置、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè)置垂直支撐；在無檁體系中，大型屋面板有三點(diǎn)和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要。無論有檁或無檁體系屋蓋均應(yīng)在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐。對(duì)于屋架間距不小于12m的廠房或廠房?jī)?nèi)設(shè)有特重級(jí)橋式吊車或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng)設(shè)備的均應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐。
屋面的排水及防水設(shè)計(jì)在屋面設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮，根據(jù)《屋面工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為5％，在積雪較大的地區(qū)，坡度應(yīng)適當(dāng)加大。單坡屋面的長(zhǎng)度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單坡屋面長(zhǎng)度宜控制在70m以內(nèi)。
目前，市場(chǎng)上鋼結(jié)構(gòu)屋面的做法常用的有兩種：①剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內(nèi)夾保溫棉；②復(fù)合柔性屋面：由屋面彩鋼板內(nèi)板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。
5立面設(shè)計(jì)
輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑主要有把握以下4個(gè)方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。
鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡(jiǎn)潔恢宏同時(shí)使節(jié)點(diǎn)盡量簡(jiǎn)單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現(xiàn)得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉重單一。在輕鋼廠房的設(shè)計(jì)中常采用跳躍性色彩和冷色調(diào)，重點(diǎn)突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等地方，既體現(xiàn)了現(xiàn)代化廠房的恢宏氣勢(shì)，又豐富了立面效果。
傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，外墻維護(hù)為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶，由于混凝土屋面設(shè)置采光窗效果不理想，設(shè)計(jì)時(shí)通常在墻面設(shè)置大量的采光窗。但對(duì)于維護(hù)墻為彩色壓型鋼板的鋼結(jié)構(gòu)廠房來說則不然。線條是表現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格最獨(dú)特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑富有流暢的金屬質(zhì)感，體現(xiàn)了強(qiáng)烈的現(xiàn)代工業(yè)氣息。若在墻面設(shè)置大量采光窗，則破壞了墻面的線條造型，同時(shí)，輕鋼結(jié)構(gòu)屋面可以大量使用屋面采光板，采光均勻，同時(shí)兼可解決廠房通風(fēng)問題。
6防銹處理
鋼結(jié)構(gòu)表面直接暴露在大氣中就會(huì)銹蝕，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有侵蝕性介質(zhì)或鋼結(jié)構(gòu)處在潮濕環(huán)境中時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房銹蝕就會(huì)更加明顯和嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅會(huì)使構(gòu)件截面減小，還會(huì)使鋼構(gòu)件表層局部產(chǎn)生銹坑，當(dāng)構(gòu)件受力時(shí)將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)過早破壞。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的防銹蝕問題應(yīng)予以足夠的重視，并應(yīng)根據(jù)廠房侵蝕介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、工藝布置、材料選擇等方面采取相應(yīng)對(duì)策和措施，以確保廠房結(jié)構(gòu)的安全。一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐常采用防銹底漆和面漆，涂裝層數(shù)及厚度常根據(jù)其使用環(huán)境和涂層性質(zhì)來決定。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大氣介質(zhì)作用下，要求涂層厚度100μm，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，要求漆膜總厚度為150μm～200μm。且在酸環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)要求使用氯磺化防酸漆。鋼柱柱腳在地面以下部分要用不低于C20的混凝土包裹，其保護(hù)層厚度不小于50mm。
結(jié)束語(yǔ)
總之，鋼結(jié)構(gòu)廠房在滿足工藝布置的前提下，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系能使結(jié)構(gòu)受力合理、安全可靠，且能有效降低結(jié)構(gòu)造價(jià)。
參考文獻(xiàn)：
【1】GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)【S】．
【2】GB50017―2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【S】．
前言
輕型鋼結(jié)構(gòu)是近半個(gè)世紀(jì)來，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與發(fā)展速度最快、使用最多的新型鋼結(jié)構(gòu)形式，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用和較大空間的公共建筑，除了具有傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的施工速度快、結(jié)構(gòu)空間大等優(yōu)點(diǎn)外，還具有鋼材用量更少、建筑類型更自由、造價(jià)低廉等更大的綜合優(yōu)勢(shì)。特別是近年來，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的迅猛發(fā)展，使得門式剛架結(jié)構(gòu)體系作為一種有較大優(yōu)勢(shì)的輕型鋼結(jié)構(gòu)，在我國(guó)更是大量的設(shè)計(jì)和使用。近十幾年來，我國(guó)彩色鋼板的產(chǎn)量大大增加，與此同時(shí)焊接H型鋼從出現(xiàn)，到廣為使用，也不過十幾年，這都為門式剛架的大量使用創(chuàng)造了客觀的物質(zhì)條件，目前，我國(guó)建成門式剛架結(jié)構(gòu)工程已達(dá)上千萬平方米，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年還在以幾百萬平方米的速度增加。
1、 屋面活荷載的確定
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50017）作為門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：不上人屋面的活荷載為0. 5kN/m2,如果構(gòu)件的承受荷載面積大于60m2時(shí)，可以取面積折減系數(shù)0. 6，門式剛架上部的承載面積一般都大于60m2，基本都滿足此條件，故設(shè)計(jì)時(shí)活荷載可取值為0.3 kN /m2，此種取值對(duì)于剛架的設(shè)計(jì)應(yīng)該是沒有問題的，但是全面考慮整個(gè)屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面檁條和屋面板，如果全部設(shè)計(jì)都按照0.3kN /m2取值，偏于冒險(xiǎn)，我們參考了國(guó)外相關(guān)規(guī)范考慮到0.15kN/m2~0.60kN/m2的附加荷載。而筆者查閱相關(guān)的規(guī)范，包括：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018）和《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 102：2002）都未對(duì)此問題作出規(guī)定，據(jù)筆者所見現(xiàn)在有的框架梁過細(xì)，檁條過小，有明顯克扣荷載的現(xiàn)象，如果遇到特殊的超載情況例如大風(fēng)、大雪或其他原因，整個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)安全隱患，所以筆者還是建議活荷載取0. 5kN /m2。
2、結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)方法及考慮抗震影響的設(shè)計(jì)
門式剛架由于其受力情況，一般都采用變截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而變截面結(jié)構(gòu)必須采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力（《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求），彈塑性分析方法僅在結(jié)構(gòu)均為等截面構(gòu)件時(shí)才使用。變截面門式剛架一般均采用平面結(jié)構(gòu)分析內(nèi)力，而不考慮應(yīng)力蒙皮效應(yīng)。由于單層門式剛架結(jié)構(gòu)自重小，承載力一般不考慮地震作用效應(yīng)組合，所以我們既可以認(rèn)為不需進(jìn)行抗震計(jì)算。但按照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，對(duì)于寬度較大的剛架或豎向高度很大的剛架，或長(zhǎng)度很大的縱向剛架，包括有夾層、吊重、橋式吊車等結(jié)構(gòu)情況，則必須考慮地震作用效應(yīng)，必須進(jìn)行包括地震荷載作用的組合驗(yàn)算。筆者對(duì)不同情況進(jìn)行了計(jì)算分析可知，對(duì)于單層門式剛架（無吊車），地震烈度考慮為6度至7度時(shí)，地震作用對(duì)門式剛架的設(shè)計(jì)沒有任何影響；對(duì)于地震烈度為8度或更大時(shí)，同時(shí)考慮剛架的跨高比大于3.5，地震作用對(duì)門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然沒有任何影響；當(dāng)剛架的跨高比設(shè)定為1.5~3.5時(shí)，地震作用對(duì)門式剛架的設(shè)計(jì)起到較大作用，且跨高比為 1.5 時(shí)，地震作用的影響最大。
3、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)過程除了保證正常使用的安全外，還要最大可能的發(fā)揮出門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)處和優(yōu)點(diǎn)。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在生產(chǎn)過程中任意性較大，輕質(zhì)屋（墻）面的布置十分靈活。上述優(yōu)點(diǎn)保證了門式剛架輕型房屋的生產(chǎn)和施工基本可以做到量體裁衣。也就為我們?cè)O(shè)計(jì)者提出了保證設(shè)計(jì)合理化、結(jié)構(gòu)安全化、降低投資造價(jià)等優(yōu)化要求。
3.1.結(jié)構(gòu)跨度的確定
廠房跨度往往由生產(chǎn)工藝流程和廠房使用功能等因素決定著，大部分投資方都會(huì)要求設(shè)計(jì)者按照自己的使用需要，確定經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)跨度。在滿足使用者的生產(chǎn)工藝和使用功能的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)的高度是確定結(jié)構(gòu)的跨度的較大影響因素。經(jīng)過筆者比對(duì)演算，如果確定柱高及上部荷載，適當(dāng)加大結(jié)構(gòu)跨度，整體結(jié)構(gòu)的用鋼量并無較大程度增加，但是加大了可利用空間，降低了基礎(chǔ)造價(jià)，取得了較大的綜合效益。
經(jīng)驗(yàn)算可知，設(shè)定檐高為6m、柱距為7.5m，且荷載情況完全相同時(shí)，跨度在18~30m范圍內(nèi)的剛架，單位面積用鋼量（Q235B）為18~28kg/m2，當(dāng)跨度在 21~48m范圍內(nèi)的剛架，單位用鋼量為25~40kg/m2。但是，一旦跨度超過48m時(shí)盡量采用多跨剛架（且中間必須設(shè)置搖擺柱），其用鋼量與單跨剛架比較，節(jié)約 18%左右，因此設(shè)計(jì)門式剛架時(shí)，必須根據(jù)具體情況、投資者的要求來選擇合理跨度的剛架，而不宜盲目追求大空間、大跨度。
3.2.結(jié)構(gòu)最優(yōu)柱距的確定
剛架柱距的選擇需考慮如下因素：1、剛架的跨度2、屋面荷載3、檁條形式，如果要求為較小剛架跨度，而選用了較大的柱距，會(huì)增加檁條使用量，加大了用鋼量，這對(duì)業(yè)主而言是不負(fù)責(zé)任的。門式剛架存在著最優(yōu)柱距范圍，即門式剛架的柱距應(yīng)設(shè)定在6m~9m之間，超過9m時(shí)屋面檁條與墻梁體系的用鋼量增加過多，沒有達(dá)到減少造價(jià)的目的。
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)給予重視的幾種情況
4.1. 柱腳螺栓抗剪及抗拔
近年來，各地出現(xiàn)多起使用中的門式剛架輕鋼房屋被大風(fēng)將錨栓拔起，造成較嚴(yán)重的事故，所以《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》明確規(guī)定，必須進(jìn)行柱腳錨栓的抗拔驗(yàn)算。柱腳錨栓不能參加抗剪，水力應(yīng)由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受，超出時(shí)應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。
4.2. 隅撐設(shè)置
隅撐的作用是保證剛架在斜梁受壓下翼緣和剛架柱受壓翼緣出平面外穩(wěn)定，是重要的控制構(gòu)件穩(wěn)定性的構(gòu)件。《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定“在檐口位置，剛架斜梁與柱內(nèi)翼緣交接點(diǎn)附近的檁條和墻梁處各設(shè)一道隅撐”，就是為了保證該處的穩(wěn)定性。部分柱也應(yīng)該設(shè)置隅撐，必須根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算后設(shè)置，而當(dāng)遇到較高柱時(shí)，必須分段后，驗(yàn)算平面外的穩(wěn)定性。
4.3.柱間縱向支撐設(shè)置
部分多跨門式剛架輕鋼房屋，往往只在邊跨設(shè)置柱間支撐，卻沒有在中間柱列設(shè)置柱間支撐。為了保證使用的安全性，建議如果不能設(shè)置中跨柱間交叉支撐時(shí)，可設(shè)置人字支撐等其他形式的支撐，或采用縱向支撐。
5、結(jié)語(yǔ)
由于我國(guó)輕鋼結(jié)構(gòu)起步較晚，在理論和實(shí)踐中與世界先進(jìn)水平仍有較大差距，所以建議在設(shè)計(jì)中，對(duì)于門式剛架構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)多次試算才可確定。目前部分鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還很少，選擇的截面形式容易造成結(jié)構(gòu)整體的應(yīng)力不均，且經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不合理，甚至影響整體結(jié)構(gòu)的安全度。因此為了保證安全、增加經(jīng)濟(jì)效益，必須要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)我們的設(shè)計(jì)觀念，以工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量為先，推動(dòng)我國(guó)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的向前發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐永明。淺談?shì)p型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]；工業(yè)建筑， 2008，38卷
[2]JTG D30-2004 GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
Abstract: this paper combine with the design work in the project, introduced the program some of the technical issues involved in the design process and discussion to determine program results from the structural arrangement, roof beams election shaped beam-column joints design, modeling, calculation, specification, support setting, retaining wall, wall design, several key aspects,.Key words: concrete columns; steel beams; structural design; their feelings and experiences
中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）02-
門式剛架結(jié)構(gòu)以其自重輕、跨度大、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，早已成為建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的類型之一。近年來，由于防腐防火處理、后期維護(hù)等多方面的原因，一些業(yè)主提出采用混凝土柱代替門式剛架中的鋼柱。于是，這種混凝土柱鋼梁新型結(jié)構(gòu)形式也得到越來越多的應(yīng)用。
但是，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，這種結(jié)構(gòu)類型目前還沒有相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)可以參照，這給設(shè)計(jì)工作帶來了很多麻煩，特別是對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不豐富的新手，如果對(duì)這種結(jié)構(gòu)體系認(rèn)識(shí)不清楚，盲目著手設(shè)計(jì)，可能會(huì)使結(jié)構(gòu)存在很多安全隱患，甚至造成結(jié)構(gòu)傾覆、垮塌等工程事故。
1、工程概況
本工程為一個(gè)成品存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，長(zhǎng)90m，寬30m，位于8度地震區(qū)，業(yè)主希望采用混凝土柱---輕鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，檐口高5m，圍護(hù)墻為磚墻。
建筑方案初步定為：現(xiàn)澆混凝土柱，縱向柱距7.5m，柱外側(cè)貼砌240mm磚墻，鋼梁屋架，彩鋼板夾聚苯乙烯保溫板屋面，坡度1:10。
2、結(jié)構(gòu)平面布置
因倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)度為90m，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》大于55m需設(shè)置伸縮縫，而依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，屋蓋伸縮縫的最小間距也可達(dá)120m，不需要設(shè)置。針對(duì)這一矛盾，有兩種方法解決：一是在縱向柱間設(shè)型鋼支撐，桿件連接的螺栓孔處理成長(zhǎng)圓孔來消化溫度變形；二是設(shè)置雙柱，并在雙柱兩側(cè)屋蓋設(shè)置橫向水平支撐。
從保證倉(cāng)庫(kù)整體性和施工方便性角度考慮，確定選用方案一。
3、屋面梁選形
這類混合結(jié)構(gòu)屋面梁的常見形式有兩種：梁底面接近水平的變截面實(shí)腹鋼梁和等截面人字形實(shí)腹鋼梁。
底平變截面實(shí)腹鋼梁結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，柱頂不產(chǎn)生水平推力及由水平推力產(chǎn)生的柱頂水平位移，柱底也無彎矩，柱子受力簡(jiǎn)單，內(nèi)力較小，基礎(chǔ)面積也較小，但鋼梁在跨中屋脊處撓度較大，需增大梁截面，這給鋼梁焊接和施工增加了難度，同時(shí)也提高了造價(jià)。
等截面人字形實(shí)腹鋼梁結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，柱頂會(huì)產(chǎn)生一定的推力和水平位移，在計(jì)算和分析時(shí)比較復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，制作和施工難度小，工程造價(jià)也相對(duì)較低。
結(jié)合本工程的特點(diǎn)及業(yè)主的要求，確定采用等截面人字形實(shí)腹鋼梁。
4、梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
排架柱采用現(xiàn)澆混凝土柱，柱底剛接。
柱頂與鋼梁的節(jié)點(diǎn)連接形式主要有剛接和鉸接兩種形式。
由于混凝土柱屬于脆性材料，鋼梁屬于彈性材料，即使通過加強(qiáng)配筋來提高柱頂?shù)目箯澕裟芰?，兩者的連接也很難達(dá)到剛接要求，且節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工都比較復(fù)雜，故一般不采用剛接，而使用鉸接形式。
按鉸接形式設(shè)計(jì)時(shí)，人字形鋼梁相當(dāng)于兩端鉸接的折線拱，應(yīng)按拱的受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。鋼梁與柱頂一般采用錨栓連接，螺栓不傳遞剪力，剪力由焊接于節(jié)點(diǎn)板底的抗剪鍵承擔(dān)，也有采用柱頂埋設(shè)預(yù)埋鋼板的方法與鋼梁拱腳連接。
對(duì)于較大跨度結(jié)構(gòu)，柱頂水平推力較大，會(huì)導(dǎo)致柱底彎矩和柱配筋很大，基礎(chǔ)面積也會(huì)偏大，提高了工程造價(jià)。本工程中倉(cāng)庫(kù)的跨度為30m，屬于較大跨度結(jié)構(gòu)，按1:10的坡度計(jì)算，屋脊處的矢高達(dá)1.5m，跨中彎矩和撓度都會(huì)很大，由水平推力產(chǎn)生的柱底彎矩也非常大。
為解決這一問題，考慮在鋼梁底部增設(shè)拉桿來承受其產(chǎn)生的水平推力。梁柱節(jié)點(diǎn)采用4M30錨栓鉸接，拉桿可采用圓鋼或油浸鋼絞線。
5、建模計(jì)算和規(guī)范選擇
這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)仍可采用PKPM軟件進(jìn)行。用STS門式剛架的程序建模，順序跟設(shè)計(jì)門式剛架一樣，鋼梁與混凝土柱的連接連接形式改為鉸接，由于連接形式的不同，致使這種體系單榀剛架的受力與一般的門式剛架不同，設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應(yīng)采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，并以整體分析的結(jié)果來設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、混凝土柱的配筋與鋼梁。若把混凝土柱和鋼梁分開進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往給設(shè)計(jì)結(jié)果帶來安全隱患。
在目前版本的STS中，可以考慮混凝土柱與鋼梁的整體建模，整體分析，程序會(huì)自動(dòng)根據(jù)整體分析的結(jié)果，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行混凝土柱配筋、驗(yàn)算，按照選定的鋼梁構(gòu)件驗(yàn)算規(guī)范進(jìn)行鋼梁的驗(yàn)算，在布置基礎(chǔ)的情況下，也能同時(shí)根據(jù)整體分析柱底力完成基礎(chǔ)的計(jì)算。
這類結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出門規(guī)的使用范圍，參數(shù)設(shè)置時(shí)，應(yīng)將結(jié)構(gòu)類型選擇為“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”，本工程位于8度地震區(qū)，選擇“考慮地震作用計(jì)算”，程序會(huì)自動(dòng)按照抗震規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行控制。混凝土柱應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足其相應(yīng)要求，鋼梁應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求。
在撓度控制方面，考慮到所采用的輕型屋面體系對(duì)鋼梁撓度不敏感，所以此處可較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的撓度控制指標(biāo)（L/400）適當(dāng)放寬到L/250。
6、支撐布置
為保證縱向的結(jié)構(gòu)整體剛度，并考慮到倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)90m，抗震設(shè)防烈度為8度，在倉(cāng)庫(kù)縱向兩端第二開間和中部1/3區(qū)段設(shè)置兩道柱間支撐，支撐桿件連接的螺栓孔處理成長(zhǎng)圓孔。柱間支撐設(shè)置開間同時(shí)設(shè)置屋蓋橫向水平支撐，在兩端第一開間設(shè)置剛性系桿。兩端山墻處也要設(shè)置鋼梁，不能將屋面直接采用山墻承重。
7、圍護(hù)墻、隔墻設(shè)計(jì)
本工程位于8度區(qū)，有抗震設(shè)防要求，圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)符合下列要求：
⑴砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接，并采取措施使墻體穩(wěn)定，隔墻頂部設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。
⑵砌體圍護(hù)墻采用外貼式并與柱可靠拉結(jié)。
⑶砌體圍護(hù)墻在門洞口上設(shè)一道圈梁，當(dāng)圈梁被門窗洞口截?cái)鄷r(shí)，在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于其中到中垂直間距的二倍，且不得小于1m；圈梁兼作過梁時(shí)按相關(guān)構(gòu)造要求在梁底加筋。
⑷山墻沿屋面應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土臥梁，并與屋架端部上弦標(biāo)高處的圈梁連接。
⑸圈梁的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：
①采用閉合式圈梁，圈梁截面寬度與墻厚相同，截面高度不小于180mm；圈梁的縱筋采用4φ12。
②轉(zhuǎn)角處柱頂圈梁在端開間范圍內(nèi)的縱筋采用4φ14，轉(zhuǎn)角兩側(cè)各lm范圍內(nèi)的箍筋采用φ8@ l00；圈梁轉(zhuǎn)角處增設(shè)3根直徑與縱筋相同的水平斜筋。
③圈梁與柱或屋架牢固連接，山墻臥梁應(yīng)與屋面板拉結(jié)；頂部圈梁與柱或屋架連接的錨拉鋼筋采用4φ12，且錨固長(zhǎng)度不宜少于35倍鋼筋直徑。
8、結(jié)語(yǔ)
雖然這類混凝土柱鋼梁的結(jié)構(gòu)形式越來越多見，但所有規(guī)范均未明確規(guī)定其設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造要求，設(shè)計(jì)中也一直存在很多有爭(zhēng)議的問題，本文中的一些處理方法，也只針對(duì)該工程中涉及的問題，供同行參考。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003
[2] GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010
[3] GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010
[4] CECS102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，中國(guó)計(jì)劃出版社，2003
中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
引言
鋼結(jié)構(gòu)建筑有著施工周期短、結(jié)構(gòu)荷載較小、抗震性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在廠房建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，文中根據(jù)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003的規(guī)定，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題進(jìn)行分析。
一、鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)的重要性
鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題，在各種類型建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性都擺在首位，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要的問題之一。如果一旦出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，就會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。所以我們必須把握好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，目前鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故頻發(fā)，主要原因來源于設(shè)計(jì)問題，所對(duì)鋼結(jié)構(gòu)各部位構(gòu)件的問題性必須清晰，尤其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中需要進(jìn)行穩(wěn)定加固的部位進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)中必須明確鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的定義，只有這樣才能更好保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題及解決方式
穩(wěn)定問題和強(qiáng)度問題都和建筑的變形有著實(shí)質(zhì)的關(guān)系。當(dāng)柱在荷載過大情況下，容易產(chǎn)生失穩(wěn)狀況，這時(shí)側(cè)向撓度會(huì)加大柱的彎矩，在柱受到破壞荷載的情況下，柱的強(qiáng)度就會(huì)低于軸壓強(qiáng)度。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中要保證穩(wěn)定性就要遵守如下的原則；
1.結(jié)構(gòu)的整體布置要保證整體和各部分都達(dá)到穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)大多數(shù)設(shè)計(jì)要按照平面體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如框架、橫梁，這樣可以保證平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)失穩(wěn)狀況，所以在結(jié)構(gòu)的布置上考慮。要在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置支撐構(gòu)件，保證結(jié)構(gòu)的平面體系的兩側(cè)都必須與結(jié)構(gòu)布置相同。
2.結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算要和實(shí)際計(jì)算方法相同，在單層和多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)忽略框架穩(wěn)定性分析，而直接對(duì)框架、柱使用穩(wěn)定計(jì)算來代替。在這種情況下計(jì)算框架穩(wěn)定時(shí)的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)要通過框架的穩(wěn)定分析得出，這樣才能使柱穩(wěn)定計(jì)算和框架計(jì)算相同。但是在實(shí)際框架中結(jié)構(gòu)樣式繁多，在設(shè)計(jì)中就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)算。所以需要設(shè)定特殊條件，根據(jù)這些假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)和桿件穩(wěn)定計(jì)算常用的方法就會(huì)根據(jù)簡(jiǎn)化的假定情況得出，在設(shè)計(jì)過程中必須明確設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)符合設(shè)定條件時(shí)才能應(yīng)用。
3.結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定計(jì)算中必須加強(qiáng)對(duì)細(xì)部構(gòu)件的計(jì)算。保證細(xì)部構(gòu)件和構(gòu)件之間的穩(wěn)定計(jì)算一致，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)相互符合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)結(jié)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)必須提高關(guān)注。
4.在進(jìn)行彎矩傳遞和非彎矩傳遞的節(jié)點(diǎn)連接中，必須包含足夠的剛度和柔度，并對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)減少桿件的偏心設(shè)計(jì)，這些都是在細(xì)部設(shè)計(jì)中最需要考慮的。但是涉及到穩(wěn)定性時(shí)，建筑在構(gòu)造要求中必須保證不同的強(qiáng)度要求，還要對(duì)特殊情況進(jìn)行考慮。在對(duì)整體梁的處理要嚴(yán)格要求，并且支座還必須有一定的阻扭性，同時(shí)要保證梁在平面轉(zhuǎn)動(dòng)和梁端截面自由移動(dòng)，以滿足邊界穩(wěn)定的條件。GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.5條已經(jīng)在對(duì)梁的支座采取相應(yīng)的措施，以保證梁截面穩(wěn)定。
5.在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中要加強(qiáng)對(duì)檀條的設(shè)計(jì)系數(shù)。并按GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和CECS102-2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（簡(jiǎn)稱“輕鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程”）相關(guān)條文的要求進(jìn)行平面內(nèi)及平面外強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形等計(jì)算，但對(duì)檁條平面外計(jì)算長(zhǎng)度起決定作用的拉條、斜拉條、撐桿的布置概念較為模糊，特別是斜拉條如何設(shè)置、在何處設(shè)置撐桿等不十分明確。如《輕鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程》第6.3.5條已明確規(guī)定當(dāng)檁條跨度大于6m時(shí)，應(yīng)在檁條跨度三分點(diǎn)各設(shè)一道拉條（或撐桿），斜拉條應(yīng)與剛性檁條連接。對(duì)于前者一般能做到，而對(duì)于斜拉條的連接及撐桿的設(shè)置往往被設(shè)計(jì)者所忽視。曾經(jīng)有設(shè)計(jì)者將斜拉條上端固定在柔性檁條上，且最上端兩根檁條間的拉條仍設(shè)置為柔性拉條。對(duì)于對(duì)稱屋面的檁條布置是有條件的，就是屋脊處兩邊的兩根檁條必須連在一起，考慮兩側(cè)檁條的拉力平衡；但對(duì)于不對(duì)稱的屋面來說，由于兩側(cè)拉力不可能平衡，無論從受力還是傳力角度來說這樣的布置顯然是錯(cuò)誤的。所以決定檁條側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度的拉條、斜拉條、撐桿的布置必須具體分析，并于計(jì)算假定相一致?！遁p鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程》第6.4.3條非常明確地規(guī)定在最上層墻架處宜設(shè)斜拉條，將拉力傳至承重柱或墻架柱上。
6.在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中有些設(shè)計(jì)者對(duì)屋面或墻架最上端檁條的側(cè)向支撐，如拉條、斜拉條、撐桿能正確設(shè)置，但對(duì)中間墻面或屋面，如門窗洞口、屋面風(fēng)機(jī)開孔處、屋面天窗（采光窗）等處，經(jīng)常只設(shè)拉條，而漏設(shè)斜拉條和撐桿等，根本無法將拉條上的拉力傳至承重結(jié)構(gòu)上。
最根本的原因是對(duì)拉條和撐桿等構(gòu)件作用不清晰，造成誤解。設(shè)計(jì)者對(duì)條文規(guī)范不清晰就會(huì)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上帶來鋼結(jié)構(gòu)的安全隱患，因?yàn)檫@時(shí)鋼構(gòu)件的抗扭力對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的受力很大，同時(shí)由于其抗扭力脆弱，造成截面面中工字鋼和箱形的截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)為1：500，最大的扭轉(zhuǎn)剪力會(huì)高達(dá)30：1，同時(shí)受扭構(gòu)件的受力狀態(tài)十分復(fù)雜，除了因彎矩所產(chǎn)生的扭曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力還要承受因扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的正應(yīng)力和剪力，這時(shí)就造成了處理復(fù)雜受力狀況下的構(gòu)件處理困難的情況。所以在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，會(huì)在結(jié)構(gòu)布置的問題上最大限度的避免構(gòu)件受到不規(guī)律扭力，并制定有效的防止措施對(duì)其保護(hù)，如果無法對(duì)扭力進(jìn)行抵抗就需要放棄工字鋼梁，而采取閉合箱式梁。
7.在XX電廠的廠房樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了大量的工字鋼梁和寬翼梁。但是由于室內(nèi)設(shè)備工藝和裝飾要求，都要在鋼梁下懸掛設(shè)備，這就造成了吊重荷載力的產(chǎn)生，所以在設(shè)計(jì)中我們必須考慮到采用有效措施對(duì)水平力和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的扭矩影響。我們?cè)谝话闱闆r下會(huì)采用密鋪樓蓋或現(xiàn)澆樓板將上翼緣的水平力傳導(dǎo)至框架主體上，來達(dá)到消除結(jié)構(gòu)梁所產(chǎn)生的扭矩影響。但是當(dāng)有其他水平力作用在鋼梁下部時(shí)，梁的實(shí)際受力就會(huì)受多方面的影響，其中鋼梁上翼緣無密鋪樓蓋或現(xiàn)澆樓板，梁將受到雙向彎曲且受扭曲狀態(tài)；另一種為鋼梁上翼緣有密鋪樓蓋或現(xiàn)澆樓板，可以阻止梁上翼緣的受扭，鋼梁僅局部受扭。
三、結(jié)束語(yǔ)
鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中必須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這是鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證根本條件，另外進(jìn)行結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算要和實(shí)際計(jì)算方法相同，以保證設(shè)計(jì)的合理性。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要注意對(duì)構(gòu)造件尺寸的設(shè)計(jì)，必須符合實(shí)際施工要求，對(duì)大型結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)必須控制，以提高施工中的效率，保證設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)：
[1]唐群；高層鋼結(jié)構(gòu)框架整體穩(wěn)定性分析[D]；遼寧工程技術(shù)大學(xué)；2009年.
