钢结构构件论文钢结构设计论文

2024-02-28 10:39:00 来源 : haohaofanwen.com 投稿人 : admin

下面是好好范文网小编收集整理的钢结构构件论文钢结构设计论文，仅供参考，欢迎大家阅读！

钢结构构件论文

钢结构设计论文范文1

现代钢结构建筑结构类型选定后的下一环节就是对钢结构截面进行预估和选择。一般而言对于钢结构截面的选择是在建筑施工前对各种支撑构件的尺寸和形状进行设定和假设。钢结构钢梁一般在钢结构设计中选用比较多的是槽钢或者焊接H型钢截面等，根据建筑结构的荷载情况和支座具置一般截面高度设置在建筑结构跨度的1／20—1／50之间。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距来确定；待截面高度和翼缘宽度确定后，按照钢结构设计的有关规范规定对板件的厚度进行预估。柱截面一般按照柱的长度和直径比来预估。

2.工程结构分析

建筑钢结构设计中的钢结构一般采用的分析方法是线弹性分析，目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。如果钢结构建筑工程项目有特殊要求情况下可采用现行的有限元软件分析建筑结构的几何非线性和刚才的碳素性能。可有效提高建筑结构分析的精准度。需要提出的是对于钢结构的分析并不是一定要采用软件进行分析，对于比较典型的钢结构可通过查阅力学手册的方式比较直接地确定结构的内力和变形。对于结构相对简单的建筑一般采用人工手算的方式进行分析。对于结构比较复杂的工程需借助软件来建模后分析。

3.构件设计

在进行钢结构构件设计时，设计人员的首要工作就是对构件材料的选择。一般在钢结构建筑设计中比较常用的是Q235和Q345。一般钢结构的主体结构使用一种钢种，主要目的是便于工程管理。从建筑经济性角度分析，也可以将不同的强度的钢材组合使用，比如对强度要求时应选择Q345，对稳定性要求高时应选Q235。在钢结构构件截面设计中，对截面的验算一般使用弹塑性方法，但这种验算方法和结构内力计算的弹性方法不是一致的；目前，多数的结构软件都是对截面验算后进行处理，而随着软件技术的发展，部分的软件可不通过构件直接对截面进行验算，而是根据给定的截面库中选择截面加大一级的方式自动对截面分析验算，可有效地减少设计人员对结构构件截面验算的工作量。

4.节点设计

根据现代钢结构节点传力特性的不同可将节点分为刚接、铰接和半刚接；节点的连接比较常用的方式是等强设计和实际受力设计两种。就当前的钢结构建筑设计中比较常用的节点形式是刚接和铰接，这是因为这类节点的连接数据可以从有关的钢结构设计手册中直接查阅。也可通过结构软件后处理部分自动完成连接。节点焊接也是节点设计的重要设计环节，应严格按照钢结构设计中的规范规定控制焊缝的尺寸和形式。比如，所选用的焊条应和焊接的金属材质相匹配：E43对应Q235，E50对应Q345，Q235与Q345连接时应选低强度的E43。焊接设计中应严格控制焊缝，不能随意的加大焊缝，焊缝重心应同被连接构件重心重合或接近。就栓接节点而言，普通的螺栓抗剪性能比较差，一般使用在结构的次要部位。对于结构重要部位，对抗剪性能要求高时应采用高强度螺栓，当前在钢结构建筑设计中选用比较多是螺栓强度等级为8.8和10．9。

5.图纸编制

建筑钢结构图分设计图和施工详图两阶段。设计图是设计单位提供给构件制造厂用来编制施工详图的依据。钢结构制造厂根据设计单位提供的设计图，按照图纸内容要求，比如各种参数、工艺、技术等编制施工详图。

6.结语

钢结构设计论文范文2

近年来,随着我国改革开放的不断深入,经济建设得到了迅速的发展,伴随而起的广告业也日益兴旺。因而,在广告牌结构设计中,对其造型、规模及效益等方面的要求也不断提高。大型广告牌属永久性建筑物,其位置一般处在公共场所、繁华闹市地带,并且多数是建在已建建筑群中,因此,在满足广告效果的前提下,其结构的平安性尤其重要。另外,其基础工程的施工一般受邻近已建建筑物的制约影响比较大。本文根据某火车站站前广场两侧的广告牌结构工程设计及实际施工的经验,对大型钢结构广告牌结构设计和施工特征作一些探索。

工程概况该广告牌位于某火车站站前广场东西两侧花坛内,花坛宽为3m,其一侧为混凝土浇筑的广场,另一侧为素混凝土路面。根据现场钻探资料,工程场地的土层自上而下分为三层摘要:表层为填土(Qm1),层厚为2.5～2.7m,含碎砖块、块石及有机质等,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～3.65MPa,承载力fk=60～80kPa,压缩模量ES=3.0～3.5MPa,该层填土土质松软,结构松散,软硬不均,强度低,未经处理不宜作建筑物的基础持力层;第二层为粉质粘土(Qm1+p1),层厚为0.3～2.0m,含少量的氧化铁,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～1.85MPa,承载力fk=90～150kPa,压缩模量ES=4.5～6.8MPa;第三层为粘土(Qm1+p1),位于离地面4m以下,该层未钻穿,土质呈硬塑状态,含大量的氧化铁及铁锰结核,其静力触探比贯入阻力PS=3.48～5.10MPa,承载力fk=250～360kPa,压缩模量ES=10.5～15.0MPa,该层粘土分布面广,厚度大,强度高,是良好的基础持力层。工程场地内的地下水类型主要为埋藏于表层填土中的上层滞水,地下水主要受大气降水及地表水入渗补给,水位、水量均受气候变化影响。

网易设计要求该广告牌由18m高的独立钢柱离地面12m后撑起6×18m的矩形钢结构广告灯箱。该地区基本风压为w=0.3kN/m2,地震设防裂度为7度。

广告牌结构设计

网易结构型式的选择独立钢柱大型钢结构广告牌的主体结构,目前常采用的形式有两种摘要:一种为T型,其主骨架由一根独立钢柱和上部一根横向主梁呈T型焊接而成,该体系主体结构受力明确,计算简单,由立柱顶上焊接一根横梁形成固结于地基上的T形刚架结构体系,广告灯箱面板通过各挂件及斜撑和T形刚架结构相连。另一种为桁架式,其主骨架由一根独立钢柱和上部几道相互平行的横向主梁焊接而成,主梁之间由水平及斜向支撑连接,形成空间桁架体系,广告灯箱直接挂靠在主骨架上。

网易经过比选,该广告牌结构型式采用桁架式。其理由是摘要:第一,广告牌结构的控制设计荷载是风载,风压直接功能在面板上,再由面板传至骨架,此时,在不同高程上的几道主梁可把风载较均匀地传至立柱,因而可减小主梁和立柱连接处的应力集中;其次,平行式桁架结构主梁采用槽钢,使结构外形平整,便于广告面板挂靠,并可加强面板和主骨架的连接,从而减小了面板的变形,以确保广告面的感观效果;第三,平行式桁架结构,可在每道主梁高程设置内检修梯,这样给结构的维护、检修及挂、卸广告布带来了极大的方便,且保证了操作人员的人身平安;除此之外,平行式桁架结构,形式简洁、美观,受力明确,节点构造简单,施工方便,从而能保证施工质量。

网易结构布置本工程采用独立钢结构圆柱,通过节点板在三个不同高程搭焊三道横向主梁,主梁之间设置横隔梁和斜向支撑,形成空间桁架受力体系,主、横梁间距主要考虑广告面板骨架网格的布置,并使面板骨架节点和主骨架节点相一致,以加强面板和主骨架的连接。广告牌面板的自身骨架挂焊在主体结构上,形成整体上部结构。主梁选用槽钢,其他构件均选用角钢,型号按构件的强度和变形条件选取。钢立柱截面的选取,除考虑其强度及稳定性外,还要综合考虑广告牌整体尺寸协调及美观等方面的因素。

结构分析

网易荷载和荷载组合结构承受的主要荷载有摘要:1)自重;2)风荷载;3)温度荷载;4)检修活载;5)地震荷载。

网易荷载组合有三类摘要:1)基本组合;2)非凡组合;3)施工吊装。

网易应力分析由于钢立柱为压弯构件,其承载力取决于柱的长细比、支承条件、截面尺寸以及功能于柱上的荷载等,计算表明,钢立柱的承载力一般由稳定控制。上部结构的主梁可简化为刚结或铰结在钢立柱上的悬臂结构,主梁之间由横梁及斜撑铰结形成空间平行组合桁架。内力计算采用有限元程序在计算机上完成。根据钢结构设计理论,对接焊缝在截面不减小的情况下,其强度可达到母材的强度,因而无需验算焊缝应力,但应严格检查焊缝质量及饱满度。上部桁架杆件间的连接主要是角焊缝焊缝承受杆件间的应力传递,其受力大小已由上部结构计算得出,对广告牌之类结构,上部结构杆件受力一般不大,为施焊方便,可用围焊,并统一取焊脚尺寸为hf=10mm,可满足规范要求;但对广告牌面板骨架和主骨架挂点处焊接须逐一核算。

变位控制

网易广告牌立柱高18m,在水平风载功能下会产生顺风向水平位移,上部结构为悬臂桁架,在风载及自重功能下,悬臂端部也会产生相应的变位,假如这些变位过大,将直接影响到广告牌的使用及感观效果,重要的是,这些变位还将引起附加内力,增大结构内部的应力,降低结构的平安性,为此,在广告牌设计中应严格限制变位。根据《钢结构设计规范》(GBJ17%26amp;#0;88)的规定,广告牌水平向设计变位应控制在10mm以内为宜。

基础工程设计

网易基础型式及布置作为该类型广告牌的基础型式主要有两种摘要:一种是平衡重力式,即上部荷载主要由大体积基础重力来平衡,开挖方量大,混凝土用量也较多,但施工简单,节省钢材,适宜在土质松软且有开阔的施工场地时利用。另一种为桩基式,其中又以扩孔桩为主,该类基础可在施工场地受限的情况下采用,其优点是基础施工场面很小,混凝土用量仅为平衡重力式基础的三分之一左右,但施工难度略有增大。

网易由于本广告牌建在某火车站站前广场两侧花坛内,花坛宽仅3m,若放坡开挖基坑,势必破坏两侧的广场混凝土地坪和水泥混凝土路面,其修复工程造价可观,还可能破坏地下埋管,经综合比较,选用了人工挖孔扩底桩基础,使基坑开挖只限在花坛内进行。为了减小孔壁支护的困难,基础上部4m深范围内(表层填土和第二层粉质粘土)不扩孔,采用直径为1.5m的圆孔;从4m深以下(第三层粘土)开始扩孔,以增大基底的受荷面积,来满足地基承载力要求。基底采用方形,尺寸为3×3m,总孔深为6m,基础底下设置十字正交齿墙,以增强基础的抗扭和抗剪切能力。桩基础结构计算在桩基础结构计算中,采用C法和m法两种计算方法。结果表明,两种方法计算结果比较一致,桩身最大弯矩出现在距地面62mm(m法为82mm)处,桩顶最大水平位移为4.86mm(m法为4.78mm)。桩身材料强度和配筋计算,按一般钢筋混凝土结构的偏心受压构件进行。基础设计须考虑轴力、弯矩、扭矩等不同组合的功能,以保证基础本身的强度、刚度及地基的承载力和抗剪强度均满足规范要求。

施工工艺

网易基础工程根据现场地形、地质条件,本基础采用人工挖孔扩底桩,基础底面置于第三层粘土中。基坑开挖时,采用孔壁支护和排水办法,以确保桩孔成形和施工人员的人身平安。基坑开挖完成并经验槽后,马上铺设100mm厚碎石垫层,吊放钢筋骨架,并及时浇筑基础混凝土,预埋锚固螺栓,铺设基础顶部钢筋加强网,在浇至设计标高时,其顶面需用20mm厚1摘要:3水泥砂浆找平,然后加盖螺栓定位及垫座钢板。待基础混凝土养护到规定龄期,需对预埋螺栓进行抗拔试验,以确认螺栓的抗拔承载力是否满足设计要求。钢结构工程所有钢结构构件的连接均采用焊接,上部结构均采用工厂化生产。钢柱用钢板在工厂卷焊而成,上部桁架结构可在工厂拼焊;当梁柱主骨架焊接完成,形成整体上部结构时,应做适当的加载试验,以验证焊缝的质量和主骨架的强度;广告牌面板骨架和镀锌铁皮面板拼接好后,可在地面直接挂焊到主骨架上,以便校正面板表面的不平整度,控制上部结构整体外观效果。吊装定位广告牌的立柱和上部结构在工厂制成后,运往现场进行整体对接。在地面形成的整体广告牌,可用两台吊车从顶、底两个吊位进行整体起吊安装,在广告吊装就位后,用两台经纬仪从相互垂直的两个方向进行纠斜、定位。每个方向的垂直度宜控制在h/2000(h为广告牌高度)以内,且小于20mm。螺栓定位紧固后,宜在适当时机,浇筑素混凝土密封,以防螺栓外露锈蚀。本文提及的广告牌建成后,经过数次台风考验,其垂直度和变位均满足规定要求,而其总造价比同类广告牌节省了20%,现已投入商业使用。

结束语

网易大型钢结构广告牌是在改革开放的经济大潮中产生的新型结构物,具有较强的生命力。大型钢结构广告牌的上部结构构件尺寸,主要受变形、稳定和外观效果控制。对受已建建筑物约束的大型钢结构广告牌,挖孔桩基础是比较平安且经济的基础形式之一。

钢结构设计论文范文3

1.1钢结构设计防腐方面的问题及对策

钢材受自然因素影响较大，一旦长时间暴露在室外环境中，就极易被锈蚀，不仅钢材的外观会深受影响，钢材的质量也会大打折扣。因此，在钢结构建筑设计中钢材防腐问题也是必须引起高度重视。当前，钢结构建筑设计中对于防腐方面问题的解决方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。设计人员会根据钢结构建筑的要求选用合适的防腐涂料，并要求施工人员在施工中严格按照相关要求规范进行操作。此外，对于钢结构构件也有不同的要求，例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐，因而为了提高钢结构的防腐效果，就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料，并利用热浸镀锌技术对其进行处理，利用镀层，达到保护钢结构不被腐蚀，尤其是应加强有机涂料配套技术的应用，以及阴极保护技术的应用，才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。

1.2钢结构设计在物理方面的问题及对策

1.2.1噪声问题及对策

噪声问题是现代建筑中最为常见的问题之一，且一直没有得到彻底的解决。怎样有效降低噪声已经成为当前建筑学中的重要研究课题之一。人类耳朵能够听到许多种声音，而这些声音又大致能够分为两类，一类是无害悦耳的声音，例如音乐声、鸟鸣声等;另一类则是有害的噪声，例如各种机械发出的轰鸣声，刺耳的喇叭声等。一般情况下，建筑使用功能的不同对隔音的效果要求也不同，例如大型商场建筑，其隔音效果要求较低;寻求安静的住宅建筑隔音效果要求就较高，这就需要设计人员根据建筑使用功能以及隔音效果的不同要求进行专门的设计。在钢结构建筑设计中所采用的隔音措施主要有:使用隔声门、隔声窗，并在建筑或需隔音的房间外墙上使用隔声性能较好的材料。根据建筑使用功能的不同，其对吸音的效果要求也不相同。例如音乐厅类型的建筑，其主要使用功能就是让人类的耳朵吸收发出的音乐声，所以在音乐厅类型的建筑中通常会在顶棚增加反射板用来反射声音，若是音乐厅中的声音无法反射，那么人类的耳朵所听到的声音就会有缺失，甚至是听不到声音。当前，解决吸音问题的主要措施有两种:第一种是科学的设计吸声结构，例如孔石膏板吊顶。第二种是采用先进的吸声材料，例如玻璃、岩棉等吸声性能较好的材料。

2建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点

2.1建筑工程中钢结构稳定设计的特点

建筑工程中钢结构稳定设计的特点主要表现为:第一，钢结构的多样性。建筑工程中钢结构设计方面的问题直接影响着钢结构的稳定性，特别是承荷载力大的钢结构部位，在进行这类钢结构部位设计时必须进行多方面的考虑，并对钢结构的稳定性进行认真分析、探究。第二，钢结构的整体性。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，任何一个构件所具有的作用都是不容忽视的，若是当任意一个构件出现问题，例如失稳、变形等情况，那么必定会对其他构件造成影响，最终导致钢结构整体稳定性出现问题。

2.2钢结构稳定性的计算方法

(1)整体刚度计算。在现行的钢结构计算规范中，通用的计算方法是轴心压杆稳定计算方法，其主要采用是折减系数方法和临界压力求解法。其中，临界压力由欧拉公式给出。(2)整体稳定性分析。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，其整体稳定性受各种构件的制约较大，各构件之间是否具有良好的稳定性，是确保钢结构整体稳定性的前提基础。所以，应对其整体稳定性进行分析。(3)其他特点的稳定计算。钢结构的各种组成构件又能分为两大类，为弹性构件和柔性构件，因而，在进行钢结构稳定性时应重视这一特点。由于柔性构件容易发生变形，进而导致钢结构内部也发生变化，最终对钢结构整体稳定性产生严重的影响，所以，必须重视柔性构件的分析。

2.3钢结构稳定性的分析方法

(1)静力法。静力法的分析原理是结合已经出现了微小变形后的一些结构受力的条件，并根据这些条件来建立相对平衡的微分方程。通过建立的微分方程仔细的计算出构件受力的临界相关荷载。在实际中应用静力法构件平衡微分方程时，应遵循相关设定，具体表现为:直杆构件应该为截面，其压力应始终遵循之前的轴线进行作用。(2)动力法。当钢结构的结构体系处于平衡状态下时，若是受到一定的干扰，那么整个结构体系就会产生振动，这时应采用动力法对钢结构的稳定性进行分析。钢结构整体稳定性与其所承受的荷载有着密切关联，在钢结构出现变形以及钢结构振动加速时，这种联系更加紧密。若是钢结构所承受的荷载值低于钢结构自身稳定性的极限荷载值时，会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。(3)能量法。若是在实际应用中钢结构载着保守力并且已经具备结构变形的相关受力条件，那么就能以此条件构建总体势能。如果要计算钢结构的总体势能，则必须满足一个前提条件，即钢结构处于相对平衡的状态下。

3结语

钢结构设计论文范文4

关键词：轴心受压支撑长细比钢结构抗震设计

一、钢结构设计理论概述

钢结构设计对建筑工程项目的稳定性和安全性具有重要影响意义，其设计的基本指标有两个：①构件长细比，构件长细比可以提高整体钢结构的抗震构架的稳定性，在《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）中，对构件长细比有明确规定，当构件长细比超出限值时，应及时修改结构；②板件宽厚比，板件宽厚比可以提高钢结构的抗震性，如果钢结构的板件宽厚比不具备建筑抗震要求，则需根据钢结构承载力对其进行修正。

二、轴心压杆的长细比和承载力

建筑结构的轴心压杆的结构强度是支撑建筑钢结构的主要支撑力，其压杆的柔度通常用长细比来表示，构件的计算长度L0和构件的截面回转半径r的比值视为长细比λ。构件长度系数α由构件端部的约束关系来确定，不同约束关系的轴心压杆，其弯曲波形相邻两个反弯点间的距离不同，从物理学角度讲，提高构件结构端部约束，可以增加轴心压杆的稳定性和结构强度，结构构件中轴心压杆的临界承载力取决于构件的长细比值。

1.轴心压杆的临界荷载

通过分析理想轴压杆非弹性理论可知，轴心压杆的弹塑性是决定钢结构临界载荷的主要依据，轴心压杆作为钢结构的支撑构件，其临界载荷取值对钢结构设计的影响很大。轴心压杆的临界载荷和轴心压杆的临界应力的计算公式如下：

式中，为切线模量；为弹性模量；为轴心压杆截面的惯性矩；为构件结构弹塑性的切线抗弯刚度。

当杆件长细比过大时，钢结构会发生定向的弹性弯曲，其弯曲范围内的临界力由Euler公式确定。构件是否发生弹性屈曲和弹性界限及长细比有关，本文以Q235钢为例，取弹性模量为=2.14×105MPa，弹性界限=0.6=141MPa，计算公式==122（对于Q235钢，钢结构弹性模量越大，其弹性界限越大）。

2.影响钢结构承载力的因素

通过上文对钢结构和构件结构稳定性进行系统分析可知，影响钢结构构件长细比的因素有很多，如结构设计、钢材类型、构件安装运输过程中其物理结构变化、安装使用情况等。这些原因对钢结构承载力的影响，具体表现在以下几个方：①轴心压杆和钢构件在安装初期，构件倾斜后由于自重作用而发生挠曲；②钢材类型和钢结构设计不匹配，在设计钢结构时，应根据不同的承载力，确定其应用钢材类型；③残余应力对钢结构承载力的影响也很大，和钢材类型无关。钢结构的承载力值和钢结构的稳定性、可靠性有密切联系，如果钢结构整体处在一个安全的状态，各构件之间的连接十分紧密，则钢结构的承载力很高，反之，则会降低。

3.钢结构承载力的计算公式

钢结构的稳定系数用φ表示，采用Perry公式，参数长细比计算，当

当>0.215时，计算公式为：

式中：和是钢结构和构件截面的相关系数。

三、钢结构抗震设计对长细比的要求

1.规定钢结构长细比限值

通过上文对钢结构的稳定承载力进行分析可知，要想提高钢结构的稳定性和抗震性，必须对其轴心压杆和支撑构件的长细比进行系统分析和测算，钢结构的长细比要求，其具体数据如表1所示。

支撑构件和抗震承载力设计的比较

钢结构的抗震设计不仅是设计的重点，也是设计难点，所以在制定钢结构设计方案时，设计师应严格按照相关的程序和规范，对其支撑构件的承载力进行精准计算，并对钢结构要达标的抗震性能进行系统研究。通过比较支撑构件的长细比限值，确定钢结构的抗震承载力，其具体数据如表2所示。

斜杆抗震承载力：

式中，N为钢结构支撑构件斜杆的最大轴向承载力；为钢结构支撑构件斜杆的横截面积；为钢结构支撑构件抗震系数。

通过对上表数据进行分析可知，钢结构长细比较大时，其采用的支撑构件承载力不能过大，钢结构长细比较小时，应根据钢结构支撑构件的实际抗震性能对其进行逻辑计算和推理，选用合理、科学的钢材类型和设计方案。

四、钢结构抗震设计中支撑杆长细比改进意见

通过上文对钢结构抗震设计进行研究讨论可知，其支撑杆和轴心压杆的长细比限值对钢结构的抗震性能、稳定性能影响最大，提高钢结构抗震设计的稳定性，其改进意见如下。

1.按照规定设置钢材类型和支撑构件长细比限值

从钢结构抗震设计角度将，支撑杆和轴心压杆的长细比限值如果不符合钢材类型，则其钢结构的承载力会因承载截面较小、刚性弱而大幅度下降，如果其长细比和钢材类型相匹配的话，则其承载能力会大幅度提升。所以要想提高钢结构的抗震性能，必须在设计之初，认真系统的分析其钢材类型和长细比变量参数是否符合设计标准。

轴心压杆的承载力预算

轴心压杆虽然不会起到承载作用，但其构件长细比和钢结构的弹塑性有着密切的联系，当轴心压杆的承载力超出额定范围时，轴心压杆将处于约束状态，随时会出现断裂脱落现象，所以在设计钢结构之初，应根据轴心压杆具体的承载力设计支撑构件。

结论：综上所述，通过控制长细比来提高钢结构抗震性能的方法最为有效，也最为实用。目前我国对于抗震结构的设计一般采用控制构件长细比的方法，通过对钢结构各组成构件长细比限值、承载力进行预算，可以精准的找到设计重点和设计方向，以便工作人员制定合理、有效、科学的设计方案。

参考文献：

[1陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社，2005.

[2]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

[3]陈炯.关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论[J].钢结构，2010，15（10）：115-127.

[4]铁摩辛柯S P，盖莱J M.弹性稳定理论.第二版.张福范，译.北京：科学出版社，1965.

钢结构设计论文范文5

关键词钢结构设计原理桥梁与渡河工程教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048

随着钢桥和组合结构桥梁建设的不断增加，设计和施工单位急需大批熟练掌握桥梁钢结构设计和施工知识的专业人才。由于过去桥梁与渡河工程专业的本科阶段钢结构教学内容及教材侧重点与工业民用建筑专业无异，刚毕业的桥梁与渡河工程专业的大学生很难适应桥梁钢结构方面的工作，导致桥梁钢结构专业人才短缺、质量不高。一方面，钢桥和组合结构桥梁有着巨大的发展潜力和市场需求，另一方面，桥梁与渡河工程专业钢结构人才短缺，二者的矛盾造成了该领域就业空间广阔，并且在今后一个相当长的时期内该空间还将不断扩展。①为了满足社会对钢桥和组合结构桥梁人才的需求，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程在教学内容、教学方法及考核方式方面也在不断进行改革。

1 教学内容

1.1 教材

目前，国内已有的《钢结构设计原理》教材，大多基于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）②编写，适合工业民用建筑专业的本科生进行学习。涉及公路桥涵、铁路桥梁的钢结构设计规范的《钢结构设计原理》教材极少，以至于桥梁与渡河工程专业的学生学习此类③④教材后，无法直接应用于钢桥和组合结构桥梁的钢结构构造与结构设计中。针对上述问题，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程，选用东南大学叶见曙教授编写的“结构设计原理”⑤第三版第四篇――钢结构。该书结合我国公路桥涵钢结构及木结构设计规范、钢-混凝土组合桥梁设计规范进行编写，较好地解决了教材脱离规范的问题。此外，结合钢桥、组合结构桥梁参考书籍，在授课过程中紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解，使学生工作后，能够做到学以致用，更快适应工作。

1.2 侧重点

桥梁与渡河工程专业学生在进行“钢结构设计原理”课程的学习之前，材料力学、结构力学、建筑材料等专业基础课都已经进行了系统的学习。在“钢结构设计原理”课程的教学过程中，涉及到这部分的内容适当从简讲授，而增加更多针对桥梁钢结构的内容。例如在材料性能方面，将讲解的重点放在桥梁钢结构用钢材、高强钢绞线、桥梁钢结构用新材料如耐候钢、耐高温钢材等材料的性能方面，让学生了解现有桥梁用钢的现状及未来的发展趋势；结合这些材料在实际工程中的应用图片，提高学生的学习兴趣；在桥梁钢结构应用中，适当介绍索设计的内容，例如钢梁桥中的体外预应力索、斜拉桥中的拉索、悬索桥中的缆索等，以有助于学生学习后续的钢桥和组合结构桥梁课程，列出主要的参考文献，供学生在课余时间有选择地学习；桥梁钢结构尤其是铁路桥，由于受到动荷载的影响，钢结构焊接的疲劳问题不容忽视，在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程中必须补充疲劳设计的相应内容。为拓展学生的就业面，在课程讲授过程中适当增加工业民用建筑用钢结构设计原理的知识，对其所用规范进行介绍，拓宽学生的知识面。

2 教学方法

桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程教学，应该既注重基本知识的传授，同时不断启发学生，调动他们学习的积极性和主观能动性，逐步培养出发现问题、思考问题、分析问题、最终解决问题的能力。通过对这种学习方法的传授，使学生既能掌握书本知识，又能不断创新进取，极大提高学生的学习积极性。

2.1 理论教学

针对学生对图片或视频信息的兴趣浓厚，对单纯的数字或者文字兴味索然的现实情况，对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式播放给学生，让学生以娱乐的方式掌握知识。例如，钢结构的连接和破坏问题，每一项钢结构的破坏或失稳现象都通过图片展现，引导学生思考这些现象背后的机理问题，诱发学生的兴趣，从而引出该节课程教授的重点，改善课堂教学的效果；同时，图片或视频的应用，还能加深学生对基本知识与基本原理的感性认识。

但对于计算原理和公式，一定要用板书演示其推导过程，让学生的思路紧随教师的演示，充分利用课堂时间，消化计算原理，提高教学效率。在计算理论讲解完成后，结合工程应用，介绍实际桥梁钢结构的细部处理及节点构造措施，让学生做到理论与实际相结合，掌握工程中处理具体问题的方法。

采用习题课、讨论课的方式，对学生作业过程中存在的问题进行深入剖析，点评解题过程中的易错点和答题错误的原因。在讲解和讨论的过程中，帮助学生理清解题思路，规范解题步骤，总结解题技巧，提高答题的正确率，同时培养学生严谨、认真、细致的工作作风。

2.2 现场教学

在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程讲授过程中，多媒体、板书等多种手段是课堂教学的主要方法，但对于钢结构设计原理课程来说，仅有课堂教学是远远不够的。因为尽管有多媒体作为教学工具，但毕竟还是图片或短暂影片，学生难以形成一个完整的钢结构的概念，对钢结构的感性认识依旧不够具体深刻。在钢结构设计原理课程的理论教学学习期间或结束后，充分利用学校周围已建或在建钢桥与组合结构桥梁，进行现场参观、学习，便于理论知识与实际应用“接轨”，有选择性地带学生深入施工现场，进行教学实践很有必要。在进入现场之前，负责钢结构设计原理课程的教师，需要事先向学生讲解工地现场实践中所涉及的系统知识。安排好班级分组与带队教师，特别强调实习过程中的安全问题与组织纪律问题。在施工现场，让学生进一步认识真实的螺栓、焊缝、纵向和横向的加劲肋，辨别现实构件中的受拉构件、受压构件、受弯构件或压弯构件、拉弯构件，观察构件的现场连接拼装。请施工单位负责人讲解施工现场钢结构的基本概况，采用的施工方法，施工组织设计，施工质量控制要点，安全保障措施，施工过程中遇到的各种困难，出现的问题及解决的方案等。现场教学过程中，提醒学生注意观察，认真聆听讲解，将书本上的图纸和现场的实体结构充分比对，加深对书本知识的理解。同时，结合工程技术人员的讲解，学习工程中处理具体问题的方法，真正达到现场教学的目的。

2.3 实践教学

实践教学分为实验教学和课程设计两部分。学生在钢结构设计原理课程学习过程中，如果对某个问题有进一步研究的兴趣，可以通过参与大学生创新实验项目，提出自己的研究课题。设计实验方案，动手制作钢结构实验模型，通过实验结果验证自己的想法或发现自己提出的方案的不足，激发学生的创新热情，培养学生的动手能力，同时也可为今后的学习和工作提供宝贵的经验。课程设计，有助于帮助学生系统地应用理论课程学习到的知识，做到学以致用。但以往的课程设计都是在理论课讲授完毕后进行，设计效果不佳。为了改善课程设计效果，打破理论教学与课程设计的严格界限，将理论教学与课程设计同步进行。⑥在钢结构设计原理课程开始上课之时，就给定课程设计题目，随着授课进度的深入，让学生以长期大作业的方式分步骤完成。这样，在理论授课过程中，学生随时可以针对课程设计的内容进行提问，并能得到及时解答，课程设计周学生只需整理计算书、绘制图纸。这样，学生有充足的时间掌握钢结构设计原理的各项设计环节内容，遇到问题能够及时得到解决。

3 考核方式

在对钢结构设计原理课程的教学成果进行考核时，如果仅仅通过期中、期末的考试结果来评价学生的学习情况，显然将会是不全面的，也是不准确的。在钢结构设计原理的教学过程中，采用多种考核形式，例如随堂测验，课堂提问，组织学生进行小组讨论或者针对钢结构设计中存在的某一问题，让学生提交研究报告等方式进行考核。对学生的日常测验，也可以采用口试和笔试相结合的形式，或者把一次测验拆分为多次小的测验，这将有助于更加全面地评价学生的学习情况，降低一次考试所带来的偶然性。传统的考试方法大多偏重对知识的记忆，形式单一，难以客观、全面地评价教学效果，也难以调动学生自主学习的积极性。桥梁与渡河工程的钢结构设计原理课程考试，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均给出，避免学生死记硬背。此外，可考虑“半开卷”考试，允许学生将自己认为重要的内容事先书写在一张A4纸上，考试时允许查看，考后随试卷上交。这样，学生对自己认为的重点进行总结，通过总结内容的实用性，可反映学生对课程重点的把控。

4 结语

针对桥梁与渡河工程专业学生钢结构设计原理课程学习中存在的问题，从教学内容、教学方法和考核方式三个方面，提出了一系列的改革措施。

（1）选用《结构设计原理》教材，并结合钢桥和组合结构桥梁相关参考书籍，已学过的内容适当从简讲授，紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解。（2）对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式进行播放；但对于计算原理和公式，一定用板书演示推导过程；采用习题课、讨论课的方式，点评解题过程中的易错点，总结解题技巧。（3）在理论课学习期间，充分利用学校周围已建或在建钢与组合结构桥梁，进行现场参观、学习。（4）理论教学与课程设计同步进行，进行大学生创新实验。（5）考核中，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，给出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考虑“半开卷”考试。

注释

① 苏庆田，吴冲.钢与组合结构桥梁课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.

② 钢结构设计规范[S].GB50017-2003.

③ 陈绍蕃.钢结构[M].北京：中国建筑出版社，2003.

④ 彭伟.钢结构设计原理[M].成都：西南交通大学出版社，2004.

钢结构设计论文范文6

关键词：轻钢结构设计；常见问题；措施

中图分类号：S611 文献标识码： A

引言

很多先进的建筑技术己经随着我国建筑业的发展被应用其中，轻钢结构作为其中的一员，因为其独有的优势特点，已经被广泛的、大规模的用于各地的建筑工程项目当中。作为绿色环保产品的他，随着首都国际机场等大项钢结构项目的建成，预示着建筑钢结构正向着低碳节能、环保抗震的方向发展。但凡事都有利弊，轻钢结构因为构件手工作业较多，所以对于材料额制作精度要求也很高，无形中加大了施工的难度，设计的过程中就需要考虑这方面的问题。

1轻型钢结构建筑的概念

最早的轻型钢建筑是以单层为主的实腹式刚架轻型钢结构金属面板建筑，后来被引进工业建筑中，主要是因为轻型钢结构建筑的重要优点―――重量轻。随着时间的推移，越来越多的厂房、车库，特别一些中小型工厂采用轻型钢结构作为其主要的结构形式，轻型钢结构建筑的应用范围也不断的扩大。结合轻型钢结构建筑在实际应用中的现状以及其自身的特点，可以说轻型钢结构建筑是指在充分运用轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、轻型热轧型钢等基础之上的一种新型的受力构件。

2轻型钢结构在工业建筑中的应用优势

轻型钢结构主要应用在不需要承受大载荷的建筑中，目前轻型钢结构已经在工业建筑设计得到了应用，这是由其本身诸多的优势性决定的，例如抗风性、抗震性、保温性、耐久性、健康性、隔音性以及环保性等等。轻型钢结构在应用点较为突出，其特点主要表现在三方面：

首先，轻型钢结构具有自重轻的特点。自重轻是支撑轻型钢结构得以广泛应用的重要因素。轻型钢结构之所以自重轻是因为该结构在制作中采用的是轻型焊接的H型钢，其具有较高的截面利用系数，在一定程度上可以节省钢材。

其次，轻型钢结构工业化程度高。轻型钢结构整体构造比较简单，并且在制作中所使用的材料也较为单一，因此与其他结构相比更容易实现自动化与标准化生产。不论是从生产角度来说还是从安装使用的角度来说，利用轻型钢结构所建造的建筑一般都具有较高的工业化程度，符合工业建筑要求。

最后，轻型钢结构在建筑现场施工速度快，所使用的工期较短，所以在工业建筑中应用该结构可以有效降低施工成本以及生产成本，并且轻型钢结构本身质地较强，对技术要求标准也不是很高，因此在工业建筑中应用较为便捷经济。

3轻钢钢结构的设计过程中需要注意的问题

3.1不确定性因素

在钢结构体系设计中，有许多不确定性因素会影响设计的稳定性，比如物力、几何不确定性因素，包括材料（弹性模量、屈服应力等）、杆件尺寸、截面积、残余应力和初始变形等。在确定与稳定性有关的几何量和物理量时，大多会根据以往经验分析问题，而不结合实际情况。另外，设计人员在分析钢结构时，所提的假设、数学模型、边界条件与目前的技术发展水平不相符，难以将其反映在计算中，导致理论值与实际承载力有差异等。目前，结构随机影响分析所处理的问题大多局限于确定的结构参数、随机荷载输入的格局范围内，而在实际工程中，由于参数的不确定性，会引起结构响应的明显差异。

3.2轻钢材料的选择

在建筑设计的过程中，往往会根据构建功能进行钢材的选择，不同的功能需要不同型号的钢材。比如在钢架构建筑施工过程中门式刚架、吊车梁、焊接的檩条及墙梁等构件宜采用Q235B或Q345A或者是以上等级的钢材；非焊接的檩条和墙梁等构件，因为其所处位置的不同，可采用Q235A等较低强度钢材。钢材的选择除了需要考虑其位置外，还需要考虑经济性、荷载以及施工温度等。

3.3轻钢结构尺寸设计

轻钢结构的经济效益会受到结构设计的诸多因素影响，例如，跨度、柱距、檫距、结构檐口高度、屋面坡度、构件截面形式等因素。一般设计中设计人员除了考虑经济性之外，会将自己的注意力放在结构应力比的控制上，但对于前面提到的几个因素却忽略不计。所以，因此，轻钢结构再设计的时候需要考虑以下条件：根据使用要求的不同老驴其他因素，在充分考虑结构截面强度或刚度控制的条件下，在进行相应的结构设计。

3.4建筑稳定性设计

钢结构稳定性是建筑设计中很关键的问题，钢结构如果出现了失稳，会造成很大的经济损失，最重要的是影响到居住者的使用安全，给生命财产带来严重的影响，就目前钢结构建筑中，出现的事故主要原因由于设计者经验不够丰富，对于钢结构的特性不完全掌握，对于相关的设计要点没有进行反复的研宄，从而造成钢结构的失稳。

3.5网架结构设计

很多设计人员在设计钢结构中的网架结构时候，采取的是网架和下部结构分开的方式，就是先进行上部的设计计算，在进行下部结构的设计。但这样会出现一个问题，就是往往下部的刚度差别大。分开设计会导致网架上下刚度出现与实际的情况不符的现象，对于建筑整体钢结构来说是存在问题的。因此，在网架设计时，要下部结构和网架同时进行。网架内部结构决定着网架与钢结构的刚度有关系，分开设计虽然不会造成很大的问题，但是这样的设计时违背机构和受力理论的，不能因为没有出现问题，就不按照规范施工，作为设计人员，一定要严格规范设计行为，不断提升自身专业知识水平。不断去研宄探索钢结构建筑设计的稳定性，为建筑钢结构设计的不断完善做出努力。

3.6建筑围护结构设计

风力影响在钢结构建筑设计过程中最不应该被忽视。风力会影响到钢结构中的檩条，让檀条出现失稳现象。在檩条间设置拉条和撑杆可以使使钢结构稳定性不受影响。在有些建筑设计中，设置了檩条，拉条、斜拉条，但忽视了在墙面增设拉条。这样的话会给后期埋下安全隐患。所以设计人员在设计的时候，不要忽略对细节的设计，千里之血溃于蚁穴。

4有效措施

针对钢结构稳定性设计中存在的问题，在实际设计中，应找出科学、合理的解决问题的方法，尽量减少影响稳定性的因素，这样才能够降低由钢结构设计稳定性而引发事故的概率。

4.1减小不确定性因素影响

不确定性因素对钢结构稳定性设计造成的影响是难以避免的，但是，可以利用一些方法来减小这种影响，提高钢结构稳定性设计的可靠性。比如，可以为钢结构进行力学性能分析和设计，或者从设计的众多实验中选择一个较为合理的方案等。

4.2合理地运用梁―柱理论

梁―柱理论是当前钢结构稳定性设计中最基础的理论，也是最重要的理论。在钢结构设计中，要实际考察钢结构工程的场地、材料、设计方案等相关事项，合理地运用梁―柱理论分析钢结构设计中细部构造和构件之间的稳定性、整体结构和组成部分之间的稳定性等，达到提高钢结构设计稳定性的目的。

4.3完善预张拉结构理论体系

预张拉结构理论体系对钢结构稳定性的设计是极为重要的。建立一套科学、完善、合理的预张拉结构体系理论，根据这个理论体系分析预张拉结构，最终得出准确的结果，这样能够确保达到钢结构稳定性设计的要求。

4.4注重钢结构的防护性

在钢材料的防护过程中，防腐蚀和隔热是其中非常重要的两个方面。钢结构中埋入地下的部分需要进行一定的包装，提高钢材的抗腐蚀性。除此之外，钢材料在生产的时候要进行相应的耐火测试，以此有效防护措施的重要依据。焊接球与螺栓球节点连接详图如图 1 所示。

4.5 注重钢结构的抗震性设计

钢结构在房屋结构设计的应用过程中，需要全面考虑钢结构材料自身的结构形式、能够承受的地震强度以及房屋的特点等重要影响因素。同时将这些因素之间的区别作为设计的重要依据，通过设计不同的钢结构类型来达到不同程度的抗震效果。设计基本地震加速度对结构侧移的影响如图 2 所示。

4.6 承重墙结构的设计

钢结构房屋的平面结构为矩形，因而在设计时的纵向刚度要大于横向的，这就要求必须要有足够的横墙，才能有效保证房屋建筑结构的抗震性能。从地震灾害可知，房屋墙体一般都是剪切破坏。因此，在进行房屋建筑设计时，必须要提高建筑的抗剪强度，以提升房屋横墙的抗震能力，以提高建筑的抗剪强度.横向框架主要尺寸如图 3 所示。

结束语

综上所述，轻钢结构在建筑工程中得到了广泛应用，对建筑结构的设计起着重要作用，在设计中突出轻型钢结构的特点，不断优化，对其所产生的问题及时采取有效措施，保障建筑施工的顺利进行。

参考文献

[1]万红霞，吴代华，蒋沧如.大跨度门式刚架轻型钢结构设计[J].武汉理工大学学报，2004，（2）.

钢结构设计论文范文7

2.信息动态

3.预应力灌浆套管连接的结构性能研究王震，蒋首超，张洁，WANGZhen，JIANGShou-chao，ZHANGJie

4.高铁虹桥站钢桁架-钢管混凝土柱节点性能试验研究楼瑜杰，童乐为，谢恩，侯刚，陈以一，殷真铭，LOUYu-jie，TONGLe-wei，XIEEn，HOUGang，CHENYi-yi，YINZhen-ming

5.钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究马人乐，李渊，梁峰，周小华，刘传平，MARen-le，LIYuan，LIANGFeng，ZHOUXiao-hua，LIUChuan-ping

6.某地铁站台膜结构平均风压分布系数数值模拟研究周颖，张其林，ZHOUYing，ZHANGQi-lin

7.有限元模拟膜张力计的平面内张力-平面外位移关系邓长根，于华南，DENGChang-gen，YUHua-nan

8.六边形孔蜂窝梁腹板的屈曲性能分析罗烈，于合勇，LUOLie，YUHe-yong

9.框架梁转动约束刚度研究汤文科，李国强，王开强，TANGWen-ke，LIGu-qiang，WANGKai-qiang

1.轴心压杆板件宽厚比限值的统一分析陈绍蕃，CHENShao-fan

2.防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析张耀春，丁玉坤，ZHANGYao-chun，DINGYu-kun

3.建筑抗震用低屈服点钢的生产与应用温东辉，宋凤明，刘自成，李国强，孙飞飞，陈素文，WENDong-hui，SONGFeng-ming，LIUZi-cheng，LIGuo-qiang，SUNFei-fei，CHENSu-wen

4.宝钢低屈服点钢BLY225的焊接性能屈朝霞，许磊，温东辉，QUZhao-xia，XULei，WENDong-hui

5.腹板开洞钢-混凝土组合梁的抗弯和抗剪设计张伟，胡夏闽，ZHANGWei，HUXia-min

6.变内力杆件平面外计算长度系数的研究栗增欣，郭成喜，赵振佳，付占明，LIZeng-xin，GUOCheng-xi，ZHAOZhen-jia，FUZhan-ming

7.双向张弦梁结构的分析刘开国，LIUKai-guo

8.有色冶炼厂故坑附近工字型钢柱在炉料热作用下的耐火稳定性验算屈立军，刘红雅，刘效铎，高帅，QULi-jun，LIUHong-ya，LIUXiao-duo，GAOShuai

9.广州歌剧院复杂钢结构综合施工技术何啸伟，余运波，HEXiao-wei，YUYun-bo

10.新建昆明国际机场航站楼屋顶网架结构的抗火研究与设计建筑钢结构进展张超，殷颖智，罗明纯，ZHANGChao，YINYing-zhi，LUOMing-chun

11.国外期刊论文简介

1.从汶川地震灾害看钢结构在地震区的应用李国强，陈素文，LIGuo-qiang，CHENSu-wen

2.加侧板法梁柱连接节点用于D型偏心支撑结构的抗震性能分析张营营，郝际平，潘秀珍，陈小峰，负航，高杰，ZHANGYing-ying，HAOJi-ping，PANXiu-zhen，CHENXiao-feng，YUNHang，GAOJie

3.大跨度空间钢管桁架的卸载过程模拟及控制周建民，陈顺，常建新，ZHOUJian-min，CHENShun，CHANGJian-xin

4.钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究宋晓光，申成军，郭兵，SONGXiao-guang，SHENCheng-jun，GUOBing

5.爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析杨涛春，李国强，YANGTao-chun，LIGuo-qiang

6.超高强度钢材钢结构的工程应用施刚，石永久，王元清，SHIGang，SHIYong-jiu，WANGYuan-qing

7.信息

8.交错桁架体系中桁架与柱的连接节点设计方法研究李启才，何若全，顾强，申林，LIQi-cai，HERuo-quan，GUQiang，SHENLin

9.方钢管混凝土柱-焊接腹板削弱钢梁节点选型及设计郭彦利，姚行友，GUOYan-li，YAOXing-you

10.轴心受拉柱脚节点受力性能有限元分析刘沈如，张其林，LIUShen-ru，ZHANGQi-lin

11.T、L形钢管混凝土柱的本构模型及非线性分析研究李学平，吕西林，LIXue-ping，LVXi-lin

1.考虑单侧翼缘受载腹板屈曲的不锈钢钢管设计周锋，杨立伟，ZHOUFeng，YOUNGBen

2.信息

3.G550高强钢构件的受压稳定杨德茂，GregoryJ.HANCOCK，YANGDe-mao，HANCOCKGregory-J

4.冷成型钢截面残余应力的有限元分析郭伟明，滕锦光，钟国辉，QUACHWai-meng，TENGJin-guang，CHUNGKwok-fai

5.柱脚连接对柔性框架结构稳定性的影响刘贤豪，BEALE,R.G.，GODLEY,M.H.R.，LAU,H.H.，BEALE,R.G.，GODLEY,M.H.R.

6.美国国家标准建筑钢结构规范中轴心受压柱、受弯和压弯构件的稳定设计陈骥，CHENJi

7.双层纵向柱列支撑的设计要求童根树，饶芝英，TONGGen-shu，RAOZhi-ying

8.全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究郭彦林，缪友武，董全利，GUOYan-lin，MIAOYou-wu，DONGQuan-li

9.国外期刊论文简介刘玉姝

1.苏州国际博览中心金属屋面系统设计徐国军，华孙炬，沈利江，钟秋云，XUGuo-jun，HUASun-ju，SHENLi-jiang，ZHONGQiu-yun

2.钢结构高强度螺栓端板连接研究现状(Ⅰ)楼国彪，李国强，雷青，LOUGuo-biao，LIGuo-qiang，LEIQing

3.钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(Ⅰ)郑永乾，韩林海，ZHENGYong-qian，HANLin-hai

4.索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究武岳，沈世钊，WUYue，SHENShi-zhao

5.冷弯薄壁多孔货架立柱的稳定性分析与研究张卫国，ZHANGWei-guo

6.预应力钢结构学科的发展与深化陆赐麟，张爱林，张国军，LUCi-lin，ZHANGAi-lin，ZHANGGuo-jun

7.梁柱连接计算方法的演变蔡益燕，CAIYi-yan

8.钢骨混凝土偏压柱抗火极限承载力分析研究蒋东红，李国强，张彬，JIANGDong-hong，LIGuo-qiang，ZHANGBin

9.国外期刊论文简介刘玉姝，LIUYu-shu

1.屈曲约束支撑体系的应用与研究进展(Ⅰ)汪家铭，中岛正爱，陆烨

2.使用低降伏(屈服)强度阻尼装置之耐震结构设计苏晴茂，林昆德

3.钢柱脚锚栓的设计方法童根树，吴光美

4.钢骨高强混凝土框架边节点骨架曲线的有限元分析徐亚丰，王连广，白首晏，梁力

5.考虑墙板约束影响的轴心受压钢柱抗火设计方法李国强，李明菲，王银志

6.打黑渡怒江大桥拱架及拱肋施工过程计算吴高峰，徐鸿

7.美国AISC《建筑和桥梁钢结构应用标准法规》介绍(Ⅱ)王小杰，石成晓

8.建筑钢结构进展国外期刊论文简介方明霁

9.香港国际金融中心二期

1.预制星形螺箍SRC柱的轴压与反复荷载抗震性能翁正强，尹衍梁，王瑞祯，施祖涵，吕承儒，WENGCheng-chiang，YINYen-liang，WANGJui-chen，SHITsu-han，LUCheng-ru

2.香港2005钢结构规范-钢结构材料的应用彭达材，陈伟泰，PaulPANG，CHANWai-tai

3.钢结构梁柱梁翼内侧加劲板补强接头耐震试验及有限元素分析周中哲，饶智凯，CHOUChung-che，JAOChih-kai

4.蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的试验研究郑廷银，苏明，陈志军，ZHENGTing-yin，SUMing，CHENZhi-jun

5.蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的非线性分析郑廷银，吴杏花，陈志军，ZHENGTing-yin，WUXing-hua，CHENZhi-jun

6.错层用组合"王"字形截面钢梁整体稳定性试验研究王经龙，于江，WANGJing-long，YUJiang

7.预应力双向网格单层网壳结构整体稳定性分析宋同，吴明儿，SONGTong，WUMing-er

8.信息HttP://

9.肋板加强型管节点静力强度研究李涛，邵永波，张季超，LITao，SHAOYong-bo，ZHANGJi-chao

10.钢结构抗火设计在"上海水立方"中的应用施碧波，殷颖智，SHIBi-bo，YINYing-zhi

1.关于多高层钢结构柱计算长度(Ⅰ):理论解释李国强，LIGuo-qiang

2.关于多高层钢结构柱计算长度(Ⅱ):数例说明王翼，李国强，WANGYi，LIGuo-qiang

3.反复荷载作用下L形钢管混凝土柱滞回性能研究林震宇，沈祖炎，罗金辉，LINZhen-yu，SHENZu-yan，LUOJin-hui

4.信息

5.大高宽比屈曲约束组合钢板剪力墙的试验研究陆烨，李国强，孙飞飞，LUYe，LIGuo-qiang，SUNFei-fei

6.高温下钢管混凝土结构节点的简化计算方法王静峰，韩林海，WANGJing-feng，HANLin-hai

7.公路钢桥疲劳车辆荷载研究进展岳峰，任晓崧，赵金城，温学钧，郝志刚，YUEFeng，RENXiao-song，ZHAOJin-cheng，WENXue-jun，HAOZhi-gang

8.弧形钢管桁架平面钢闸门的制作华玉武，江舸，李新武，汪志强，HUAYu-wu，JIANGGe，LIXin-wu，WANGZhi-qiang

9.深圳卓越·皇岗世纪中心项目二号塔楼结构设计与研究黄用军，宋宝东，尧国皇，郑竹，李建新，彭肇才，王传甲，HUANGYong-jun，SONGBao-dong，YAOGuo-huang，ZHENGZhu，LIJian-xin，PENGZhao-cai，WANGChuan-jia

10.大跨度体育场馆钢结构施工技术张瑾屏，ZHANGJin-ping

11.国外期刊论文简介刘玉姝

1.东京太平洋世纪广场丸之内大厦的结构设计小堀徹，KOBORIToru

2.信息

3.日建设计东京总部大楼结构制振体系动力性能研究原田公明，石井正人，山野佑司，小崛徹，HARADAHiroaki，ISHIIMasato，YAMANETakashi，KOBORIToru

4.东京晴海岛海神广场的结构制振设计浅野美次，山野佑司，吉江庆佑，ASANOMitsugu，YAMANETakashi，YOIHEKeisuke

5.名古屋丰田每日大厦的制振设计杉浦盛基，向野聪彦，SUVIURAShigeki，KOHNOToshihiko

6.日本POLA艺术博物馆的隔震结构和玻璃天窗浅野美次，山本裕，ASANOMitsugu，YAMAMOTOHiroshi

7.东京汐留住友大厦的中间层隔震结构设计末冈利之，鸟井信吾，常木康弘，SUEOKAToshiyuki，TORIIShingo，TSUNEKIYasuhiro

8.日本结构抗震加固的工程实例山本裕，常木康弘，向野聪彦，YAMAMOTOHiroshi，TSUNEKIYasuhiro，KOHNOToshihiko

9.日本琦玉超级体育馆的结构设计建筑钢结构进展小堀徹，KOBORIToru

10.日本地震简介和日建设计的抗震设计山根尚志，YAMANETakasi

1.钢结构用厚壁钢管柴昶，何文汇，CHAIChang，HEWen-hui

2.725MPa高强度不锈钢拉杆的研制与应用祁海珅，王永正，张垣，卢川，苑军峰，QIHai-shen，WANGYong-zheng，ZHANGYuan，LUChuan，YUANJun-feng

3.半刚性梁柱组合节点的研究现状李国强，石文龙，肖勇，LIGuo-qiang，SHIWen-long，XIAOYong

4.轻钢住宅墙柱体系轴压性能的理论和试验研究张其林，秦雅菲，ZHANGQi-lin，QINYa-fei

5.国家体育场大型柱脚-混凝土承台设计研究范重，王春光，曹万林，薛素铎，聂建国，樊健生，尤天直，许庆，郝清，FANZhong，WANGChun-guang，CAOWan-lin，XUESu-duo，NIEJian-guo，FANJian-sheng，YOUTian-zhi，XUQing，HAOQing

6.信息

7.郑州新郑国际机场候机楼改扩建工程钢屋盖的创新设计介绍隋庆海，吴一红，申豫斌，肖静，王敬忠，赵雪铮，SUIQing-hai，WUYi-hong，SHENYu-bin，XIAOJing，WANGJing-zhong，ZHAOXue-zheng

8.某大型空间网架载荷试验与理论分析张小鹏，王子堂，邢怀念，刘增利，ZHANGXiao-peng，WANGZi-tang，XINGHuai-nian，LIUZeng-li

9.美国、欧盟及中国钢结构设计规范中柱子曲线的对比刘大林，LIUDa-lin

10.彩色涂层钢板及钢带国家标准GB/T12754-2006的理解与实施徐宏伟，XUHong-wei

11.国外期刊论文简介刘玉姝，LIUYu-shu

1.中国国际贸易中心三期主塔楼结构设计郭家耀，郭伟邦，徐卫国，刘鹏，，何伟明，KWOKMichael，GIBBONSCraig，TSUIJoey，LIUPeng，WANGYang，HOGoman

2.中国航海博物馆中央帆体新型杂交结构设计李亚明，周晓峰，吴景松，焦瑜，宋剑波，张月楼，LIYa-ming，ZHOUXiao-feng，WUJing-song，JIAOYu，SONGJian-bo，ZHANGYue-lou

3.信息

4.高层建筑钢结构基于风振响应和动力特性的优化设计陈俊文，黄铭枫，CHANChun-man，HUANGMing-feng

5.钢板剪力墙抗震行为与设计蔡克铨，林盈成，林志翰，TSAIKeh-chyuan，LINYin-cheng，LINChih-han

6.台湾钢骨住宅大楼含制震组件之案例探讨苏晴茂，黄立宗，SUChyng-maw，HUANGStephen

7.钢构造梁扩翼接头之耐震行为陈诚直，李智民，CHENCheng-chih，LEEChih-ming

8.一个奇特的除尘器钢支架的屈曲问题童根树，饶芝英，TONGGen-shu，RAOZhi-ying

9.建筑钢结构进展矩形钢管混凝土的局部屈曲性能研究尧国皇，黄用军，谭伟，YAOGuo-huang，HUANGYong-jun，TANWei

10.大跨空间拱支索膜屋盖结构体系分析童丽萍，司瑞娟，曹延波，TONGLi-ping，SIRui-juan，CAOYan-bo

钢结构设计论文范文8

【关键词】双壁钢围堰；局部受力分析；设计荷载；计算工况

1、引言

对于跨越江河的桥梁建设，水下墩台结构的施工是整个桥梁建设中的关键技术环节。双壁钢围堰结构具有施工速度快、防水性能好等优点，被广泛应用于水下墩台结构工程中[1-2]。双壁钢围堰结构的内外壁板、水平支撑梁等构件主要采用焊接方式连接，连接区域应力集中问题突出。在深水墩台施工、围堰吊装过程中，钢围堰的局部连接位置首先屈服破坏。因此，有必要对双壁钢围堰在施工及在役过程的局部受力问题进行分析，为采用合理的局部加强措施提供依据。

文献[3]建立了圆形双壁钢围堰结构模型，并分析了水深对围堰外壁板应力的影响。文献[4]对圆形双壁钢围堰节段吊装过程中的受力性能进行了分析，并讨论了不同吊点对围堰结构局部受力的影响。目前，国内文献中对圆形双壁钢围堰的研究较多，对矩形双壁钢围堰涉及相对较少。同时，对双壁钢围堰进行有限元分析时，加劲肋等构件采用beam梁单元进行模拟，较难反应结构的真实受力。

本文以新建贵阳至广州段高速铁路北江特大桥主墩矩形双壁钢围堰为工程背景，建立了围堰结构的三维有限元模型，对其施工吊装阶段与在役阶段的力学性能进行了讨论。

2、双壁钢围堰结构设计

北江特大桥围堰为矩形双壁自浮式结构，双壁间距为1.5m，围堰平面尺寸38.3m×20.3m，总高18.269m。整个钢围堰结构竖向分为3节，由下至上围堰结构的尺寸分别为6.8m，5.45m及6.019m.，每节控制起吊重量小于220t。围堰在承台顶面标高以下2.05m以下段的夹壁内填充C20素混凝土。双壁钢围堰结构的平面、剖面示意图1所示。

钢围堰壁由内外两层钢板组成，钢板厚度为6mm。沿内外两层钢板设置178对角钢竖向加劲肋，防止钢板的局部屈曲，加劲肋尺寸为70mm×45mm×6mm，加劲肋间距为493.8mm与468.7mm。内外层钢板之间沿竖向设置水平环板，环板厚度为16mm，竖向间距见图1（b）。同一水平面上的内外水平环板采用90mm×6mm的等边角钢相连，形成水平桁架体系，使内外壁钢板共同受力。为保证钢围堰在水中悬浮阶段井壁内灌水下沉时的稳定，便于调整围堰的倾斜度，在围堰内外壁间设置竖向隔仓板，将整个围堰划分成12个互不相同的仓，隔仓板上设置70mm×45mm×6mm加劲肋，间距为500mm。钢围堰在下沉过程中，刃脚受力复杂，在围堰下沉就位后，在各种工况下可能出现向内的挠曲变形，应予以加强。在钢围堰中设置三层水平内撑梁，加强结构的整体受力性能，采用600mm×8mm的圆形钢管。

围堰的钢材均采用Q235。其容许弯曲应力为215MPa，容许剪切应力125MPa。钢材与混凝土的泊松比分别取0.3与0.2，密度分别为7850kg/m3与2300kg/m3。

2、设计荷载及计算工况

2.1 设计荷载

2.1.1 静水压力

静水压力是钢围堰结构主要的设计荷载，按式（1）计算：

（1）

钢围堰最高水位为+3.0m，围堰底面标高为-14.269m，河床顶面标高为-7.23m，围堰封底混凝土标高为-10.169m。钢围堰的最大外侧静水压力为，在河床顶面标高处。最大内侧静水压力为，在围堰封底混凝土标高处。围堰最高水位处静水压力为0，呈三角形分布。

2.1.2 外侧土压力

钢围堰外侧土压力可以按主动土压力式（2）计算：

（2）

河床顶面标高为-7.23m，围堰底标高为-14.269m，土层厚度为7.039m。土层类型主要为粉质黏性土，粉质黏性土的浮重度8kN/m3，内摩擦角取23°。土侧压力呈三角形分布，钢围堰底部的最大土侧压力为，河床顶面标高处的土侧压力为0。

2.1.3 动水压力

根据《公路桥涵设计通用规范》，动水压力可以按式（3）计算：

（3）

流水压力系数可取为0.8，施工区域设计流速为1.89m/s。动水压力呈倒三角形分布，钢围堰最高水位处最大，河床顶面标高处的动水压力为0。

钢围堰结构分析中，将静水、动水压力与土侧压力作为面荷载施加在围堰结构外面板，通过围堰外面板传递作用于外侧竖向加劲肋，水平环板及围堰内面板，加载简图如图2所示。

2.2 计算工况

为考虑围堰各阶段不同受力状态下，结构的强度、刚度及稳定性是否满足施工要求，对几种不利荷载工况下的结构受力进行计算。本文中考虑以下三种荷载工况条件。

工况一：钢围堰的刃脚下沉到设计标高、围堰底土层已被开挖至封底混凝土底面处，荷载组合为结构自重+静水压力（外侧）+静水压力（内侧）+动水压力+外侧土压力。

工况二：围堰封底后抽水施工。双壁钢围堰在完成桩基施工，并浇筑封底后，进行抽水、施工承台时，结构承受的外侧荷载最大。荷载组合为结构自重+静水压力（外侧）+动水压力+外侧土压力。

工况三：底节钢围堰整体吊装，按照钢围堰整体吊装的情况进行受力分析，计算吊点为6个，均匀分布在钢围堰底节顶口。

3、钢围堰结构局部受力分析

3.1 钢围堰有限元模型建立

采用有限元软件ANSYS建立整体结构及局部构件的三维有限元模型。与传统围堰的计算方式不同，三维有限元模型可以考虑结构的空间效应，有利于了解钢围堰结构的真实受力情况。三维有限元模型中，钢材采用shell63模拟，填充混凝土采用solid45模拟。对围堰结构局部连接位置进行网格细化，其中，板壳shell63单元数量为81092个，实体solid45单位数量为20520个。钢围堰结构的整体模型、部分局部模型见图3。

钢围堰结构的有限元分析应满足以下两个计算假定：1、不考虑钢围堰与土之间的黏着力及摩阻力；2、钢围堰的刚度与土之间的刚度比为无限大。钢围堰模量的约束条件为约束围堰底面的空间线位移，即Ux=Uy=Uz=0。

3.2 在役阶段局部受力计算

图4为工况二钢围堰主要受力构件的第一主应力云图。工况一、工况二下的钢围堰各构件的最大变形及主应力见表1所示。钢材的屈服及破坏主要沿着主应力方向，提取主应力作为受力分析的依据。为节约计算空间，采用1/4模型进行计算。

由表1可知，钢围堰结构的最大变形为7.0mm，最大主应力为414MPa，均有工况一控制，工况一下的钢围堰结构受力更为不利。钢围堰结构其挠度与跨度的比值约为7.0/18000=1/2571

3.3 施工阶段局部受力计算

本文中讨论的钢围堰结构分为3节，底节围堰的尺寸较大，作为施工吊装分析的对象。假定设计吊点为6个，均匀分布于围堰底节顶口，并与围堰壁板竖向加劲对应。在结构吊装的过程中应考虑相应的动力系数，取为1.3。在ANSYS分析中通过ACEL调整重力加速度,考虑动力系数。图5为双壁钢围堰结构整体吊装分析有限元模型，在模型中约束吊点处的空间线位移。

图6为钢围堰结构在吊装施工时的主应力云图，图7为设计吊点1、2处的局部主应力云图。由下图所示，钢围堰结构底节在吊装施工时，最大主应力值为104MPa，出现在吊点周围。该节钢围堰整体吊装时，局部应力不会超过Q235的设计强度。在设计吊点1处，在水平支撑梁与内壁钢板连接处的主应力最大。在设计吊点2处，两个隔仓板的连接处主应力最大。对于尺寸较大的钢围堰施工吊装，在吊点处应进行局部加强。

3.4 水深、淤泥深度对围堰局部受力影响

墩台结构施工过程中，围堰结构作为临时支护设施，其受力条件是一个不断变化的。同时，不同环境下的墩台围堰结构，其工程环境并不一致。双壁钢围堰中，内、外壁板直接承受水压力、土侧压力的作用。因此，水深、淤泥深度对内、外壁板受力影响进行讨论。

在3.2节中分析得到工况一对钢围堰结构的受力较为不利，本节中讨论在工况一下水深变化引起的钢围堰各构件受力的变化。水深分别取为5m，10m，15m，20m及25m，并建立不同高度尺寸的钢围堰有限元模型，围堰进入土体深度不变，为7.039m。图8为钢围堰各构件主应力随水深变化的情况。

由图8可知，随着水深的增加，围堰内、外壁的第一、三主应力呈线性增加。出现在内壁钢板与水平支撑梁连接处的局部应力在水深为5m时，主应力值已超过了Q235钢材的设计强度，建议在该局部连接处通过填充混凝土进行加强。外壁钢板在水深超过20m后，局部主应力有超过Q235钢材设计强度的情况。因此，在水深较大的情况下，应适当加大应力较大部位的钢材厚度，保证钢围堰结构不出现局部屈服或破坏。

不同的工程条件下，钢围堰的入土深度并不一致，本节中讨论了工况一下淤泥深度变化引起的钢围堰各构件受力变化。取水深10.23m，淤泥深度分别为2.5m，5m，7.5m，10m及12.5m，建立不同高度尺寸的钢围堰有限元模型进行分析。图9为钢围堰各构件主应力随淤泥深度变化的情况。

由图9所示，随着淤泥深度的增加，钢围堰结构各构件的主应力值变化不大。由于在有限元模型中考虑了钢围堰入土段的填充混凝土，土侧压力对钢围堰结构各构件的受力影响不大。因此，在实际工程中，对于双壁钢围堰结构入土范围部分宜填充混凝土，对双壁钢围堰进行加强。

4、结论

（1）建立了双壁钢围堰的三维有限元模型，对水压力、土侧压力作用下围堰各构件的受力性能进行了分析。结果表明：除了钢围堰内壁板与水平支撑梁连接处出现应力集中外，其余构件的主应力均能满足Q235钢材设计强度要求，建议在内壁板与水平支撑梁连接处通过设置局部加劲肋或填充混凝土的方法进行补强。

（2）以底节钢围堰结构为研究对象，对吊装施工中的受力性能进行了分析，并考虑了吊装过程中的动力系数。在吊装施工中，应力集中均出现在吊点附近，均能满足钢材强度设计要求。对于大型钢围堰吊装，建议在吊点附近进行局部补强。

（3）讨论了水深、淤泥深度对围堰内、外壁局部受力影响。随着水深的增加，围堰内、外壁的第一、三主应力呈线性增加。同时，淤泥深度的变化对围堰内、外壁局部受力影响并不明显。

参考文献

[1]方诗圣,丁仕洪.钢围堰封底混凝土与桩基钢护筒间的粘结力研究 [J].合肥工业大学学报(自然科学版),2009

[2]洪苏科,张敏,张牧,刘德清.嘉绍跨江大桥桥塔墩承台钢围堰结构设计与施工 [J].桥梁建设,2010

[3]林宝龙,贾方方.陶乐黄河公路特大桥双壁钢围堰三维仿真分析[J].路基工程,2010

[4]李德钦,颜军等.新造珠江大桥双壁钢围堰的设计与分析[J].公路与汽运,2009

[5]中华人民共和国建设部.钢结构设计规范(GBJ50017-2003)[S].北京:中国建筑工业出版社,2003

[6]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范(GBJ50007-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

钢结构设计论文范文9

【关键词】高层钢结构工业厂房厂房设计钢结构设计高层结构设计框架

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

一．引言。

高层钢结构，一般是指层数为6层以上或者是高度为30米以上的，主要采用型钢、钢板连接或者是采用焊接成为构件，在经过焊接连接而成的结构体系。高层钢结构通常分为钢框架结构和钢框架—混凝土核心筒结构形式。钢结构框架是采用钢材制作为主的建筑结构，也是最主要的建筑结构类型之一，由于钢结构刚度大、强度高、自重轻等优点，被广泛应用于超重型、超高、大跨度的建筑物结构设计中。钢框架-混凝土核心筒结构一般用于现代高层或是超高层钢结构建筑中，其实质是钢—混凝土混合结构，应用较为广泛。

二．工业厂房高层钢结构方案选择。

1.工程概况。

国内某铜冶炼厂需要从国外引进3台奥斯麦特炉，其中有沉降炉、熔炼炉、吹炼炉各有一台，需要将设备集中放置于熔炼炉的主厂房内。熔炼炉主厂房车间平面为矩形厂房，长度为36米，宽度为25米，主跨度为21米，副跨度为4米，其檐口标高为47.2米，总建筑面积为5000平方米。主跨内设置有50T和10T重量级的桥式起重机各一台，其轨顶标高为41.77米，在屋面梁下悬挂有供炉子提升氧枪所用的2台10T电动葫芦，该厂房楼面的大部分活载为30kN/㎡。

工程工艺较为新颖，要求较为严格，施工流程较为复杂，同时室内具有高温热源，受到二氧化硫等气体的腐蚀影响，楼层间的高低差距较大，工程位于7度地震区，厂房业主要求工期较为紧迫。

2.方案选择。

由于该工程的特殊性，同时考虑工艺流程配置的特殊要求，综合考虑其他因素，确定采用钢框架结构较为适宜。考虑到厂房形式为自下而上的敞开大空间，没有完整的楼层，其结构空间刚度较弱，在厂房四周设置垂直的支撑，设计时室内柱间无障碍物，便于设备管线的布置。采用钢框架结构的结构体系，具有较为稳定的抗侧刚度，其稳定性取决于柱和梁的连接接点刚度及其延性。

3.结构类型选择参考。

钢结构工业厂房设计中，通常采用的建筑结构形式有三种:

(1)第一种为框架和支撑体系，设计时将横向设计为刚接框架，钢架梁和柱子也为刚接；纵向设计成为柱-支撑体系，框架梁和柱子为铰接，各柱间的支撑抵抗水平的荷载。此种结构比较适合横向较短，纵向较长的工业厂房，结构较为经济，比较节省钢材，其缺点为各柱间的支撑可能会影响到上部钢结构的使用。

（2）纯框架结构体系。此种结构为将纵向和横向两个方向上都设计为刚接框架，不在各柱间设置支撑。纯框架结构体系的使用空间不容易受到影响，在设计时不适合采用工字型截面柱，一般适宜采用口形或圆形等两个方向上惯性矩差别不大的截面形式，采用此结构需要较多的钢材用量，施工制作相对较为困难。

（3）钢架+支撑混合体系。钢架和支撑混合体系综合了框架和支撑体系、纯框架结构体系两种结构体系的优点，结构设计时将纵向设计为钢架和支撑混合的结构形式，在厂房的外侧设置柱间支撑，依靠二者的共同作用来抵抗水平力。钢架和支撑混合体系将少了柱子的纵向弯矩，柱间的支撑抵抗水平力效果较好，设计可以采用工字型的截面柱，此种结构需要较大的楼层刚度，适合采用钢筋混凝土楼面来保证整体的空间刚度，其截面宽度较大。

结合工程要求和钢结构各结构体系的优缺点，本方案选择钢架和支撑混合体系。

三.高层钢结构工业厂房设计。

1.高层钢结构工业厂房刚度保证。

工业厂房中的钢结构体系具有较好的延性，非常利于建筑的抗震设计。钢结构体系要满足建筑结构使用要求，就必须保证结构中的钢材具有足够的刚度。因此，在高层钢结构工业厂房的设计中，要从结构计算和结构构造两个方面来保证建筑厂房的刚度要求。

（1）结构计算。

本工程内厂房没有较为完整的楼层，其建筑空间工作性能较差，在进行厂房设计时，要根据平面框架体系来进行计算，其结构的侧向变形要严格控制。

在厂房外部风荷载作用下，其顶点的侧移要低于建筑物高度的1/500，各层间的位移要低于建筑楼层的1/400;考虑吊车的水平横向上的刹车力作用，要将厂房柱在吊车梁的顶面处横向变为控制在小于Ht/2000。考虑厂房位于7度地震区内，在地震的水平力作用影响下，建筑结构在弹性阶段的层间位移不能高于结构层高的1/250。根据设备提供方的所标明的设备安装工艺要求，在标高21.2米处，受到风荷载作用影响时，最大的水平位移要控制在35mm以内。

（2）结构构造。

高层钢结构厂房设计的结构构造是要通过加强构造措施，来保证结构关键和薄弱部位，来提升结构设计。结合本工程的实际情况，要从多方面来考虑。

结构设计中，在不影响生产操作的大前提条件下，在厂房的四周上要设置水平和垂直的支撑，来加强支撑体系。在本方案中，厂房高度为47米，楼层层数为9层，各层高平均为5.2米，层高是普通民用建筑的2倍之多，楼层中最矮的层高为3米，楼层最高的层高为7米。在整个楼层建筑中，基本上没有一个是较为完整的楼层，部分楼层还是钢格板，其建筑空间的工作性能较差。为了保证结构安装时的稳定性和加强厂房的刚度，在厂房的部分要增设柱间支撑，在每隔一层楼板的位置，沿着厂房的外侧来设置宽度大于3米的水平支撑。

厂房设计时，要考虑框架梁的侧向支撑。考虑抗震设计要求，在框架的各节点中，距离柱轴线的1/10梁跨处，为防止框架梁在弹塑性的状态下的侧向屈曲，有可能出现塑性铰的位置上要设置侧向的支撑构件。结合本方案情况，在设计时需要考虑一下两种情况：第一，当梁上翼缘和楼板相连在一起时，可只设置下翼缘受压区的侧向支撑；第二，独立框架梁在上下翼缘都设置有支撑时，其基本方式是要在互相垂直的两根梁的中间部位设置偶撑。

结构设计中，要在框架的纵横两个方向上都要采用刚性节点的方式，各柱脚位置要采用外包式的刚性柱柱脚。

2.钢结构厂房在设计时需要考虑的因素。

钢结构的发展是随着我国建材市场的发展而得到广泛应用，现代的工程通常都采用了钢结构的厂房，其由于抗震性能好、自重较轻、施工速度较快等诸多优点，被广泛应用到建筑工程中。本工程案例就是钢结构应用的典型。作为建筑结构类型之一的钢结构，在进行高层厂房设计时，需要考虑多方面因素。

（1）钢结构工业厂房的图纸设计的重要性。

工业建筑工程的图纸是工程施工的重要依据，在高层钢结构工业厂房的设计期间，要组织专业的技术人员对设计图纸进行严格审核，要检查施工图纸中是否存在“漏、错、缺”等问题，要力争将问题在施工之前进行解决，要尽量减少因施工图纸对工程施工进度和施工质量产生影响。高层钢结构工业厂房在工程设计中要针对制作阶段和工程安装阶段分别编制对应的施工组织设计，在结构中的制作工艺要包括制作阶段工序、分项的技术要求和质量标准，要为提高建筑结构的产品质量制定各类具体措施。

（2）高层钢结构工业厂房的支撑系统设计原则。

高层钢结构工业厂房具有特殊的结构形式，为了保证厂房空间工作性能，要提高建筑结构的整体刚度，要能承受和传递纵向方面的水平力，最大程度的防治杆件产生过大变形，要避免压杆出现失稳，以此来保证结构的整体稳定。设计中要根据厂房的结构形式，设置车间吊车、振动设备、厂房跨度以及厂房的高度、温度区段的长度等等基本情况来设置稳定可靠的支撑系统。在厂房结构中，对每一温度区段要设置较为稳定的柱间支撑系统，要同屋盖的横向水平支撑保持相互协调的布置。作为决定厂房在纵向结构变形方向上的重要因素，要控制下柱的支撑位置，并减少下柱支撑位置对温度应力的影响，要考虑吊车梁等纵向构件会由于温度的变化而在自由区段向两端伸缩。在温度区段的长度较小时，通常情况下要在温度区段的中间位置设置一道下端柱支撑，当温度区段的程度超过150米时，要在温度区段内设置两道下段柱支撑，以此来保证和提升厂房的纵向刚度，下段柱的布置位置要尽可能布置在温度区段中间的1/3位置范围内，同时，为了考虑避免出现过大的温度应力，在两道支撑的中心距离要控制在72米以内。

（3）高层钢结构工业厂房抗震设计要点。

在进行高层钢结构工业厂房设计时，要考虑厂房的抗震性能。在厂房的总体布置要求上，要将厂房结构刚度和质量进行均匀分布，保证厂房的均匀受力，通过协调变形，来尽量避免厂房因结构的刚度不均匀造成厂房抗震影响。钢结构厂房的横向结构采用钢架或屋架和柱的框架连接，要保证钢结构的受力性能，避免减少横向结构的变形。通常情况下，钢结构的厂房破坏主要是由于杆件的强度不足高层杆件失稳而造成的，所以要通过合理布置支撑系统，来提升厂房结构的整体稳定性能。同时，要考虑在地震的作用下，存在低周疲劳作用影响，在设计时要考虑其对高层钢结构工业厂房的影响。钢结构的连接点设计时，要保证节点的破坏不能先于结构构件的截面屈服，要在结构构件能够进入塑性工作时，能够充分吸收地震的能量，能充分发挥结构的抗震能力。

（4）高层钢结构工业厂房的耐热能力设计。

钢结构的工业厂房本身具有较差的防火能力，在钢材受热温度超过100℃以上时，随着温度升高，钢材的抗拉强度逐渐降低，同时其塑性增大；在受热温度超过250℃时，钢材的抗拉强度增大，但是塑性却降低，容易出现蓝脆现象；在钢结构的表面温度基本上出于150℃时，要必须做好隔热和防火设计，一般都通过涂刷耐热涂料来处理，同时也可以在钢结构构件外包耐火砖、硬质防火板材、混凝土等来进行隔离处理。

（5）高层钢结构工业厂房的防锈蚀设计。

由于工业钢结构厂房外部无其他保护措施，都是直接暴露在空气中，因而容易受到空气中的侵蚀介质和在刚结构构件受到外部潮湿环境，产生结构锈蚀或构件损坏等问题。钢结构的锈蚀造成构件截面厚度变薄，同时会在构件饿表层形成局部的锈坑，当修饰时间较长时，锈坑的长期锈蚀，会形成空洞，在结构构件受力较为集中时，会造成结构的过早破坏。因此，在进行高层钢结构工业厂房设计时，钢结构构件的防锈蚀要引起足够的重视。在进行设计时，要考虑厂房的侵蚀介质情况和环境条件，设计中要在厂房布置、结构内部、工艺布置、结构选型、材料选择上来设置相对应的对策和相关措施，以此来保证钢结构厂房的安全。通常情况下，钢结构的防锈蚀一般多采用涂刷防锈漆到构件表面，来提升构件防锈蚀的能力，涂刷的层数和涂刷厚度根据涂层性质和构件使用环境来进行确定。室内钢结构在自然大气介质作用下，钢构件的涂层厚度约为100μm左右，通常涂刷形式为底漆两遍、面漆两遍的形式。对露天的钢结构长期暴露在工业大气的侵蚀下，要求的涂刷总厚度为150μm至200μm以上。在钢柱的柱脚部位，地面以下部分涂刷强度和等级要超过C20混凝土的包裹，涂刷的保护层厚度要超过50mm。高层钢结构工业厂房中，有侵蚀介质的厂房中的受力构件，设计时的型钢厚度不得少于8mm，其受力焊接的厚度不能低于8mm。

（6）刚性节点设计控制因素。

高层钢结构工业厂房在进行刚性节点设计时，其节点的构造要尽量保持和设计的假定相符，在受力后的节点产生转动时，要同节点连接各杆件的夹角要保持不变，虽然这是一种较为理想的假定，但由于节点部位并不是绝对的刚度，会存在一定的剪切变形，为了能够减少刚性节点的剪切变形作用，在进行厂房设计时，要采取构造措施，来增加劲板来加强节点区的刚度。各节点的杆件之间要能保证具有相互传递剪力和弯矩的能力，要尽可能采用直接传力的方式来进行传递。同时，要尽可能设计较为简单的构造，达到节省材料的目的。虽然，节省材料、构造简单和传力安全可靠有所矛盾，但是要根据负荷大小和节点的重要性，来综合考虑。根据节点的具体情况来选择合理的节点形式。为了提高节点的运输能力和安全能力，要在安装时便于固定和调整，在进行设计时，要在节点部分杆件主材连接外，要适当增加连接件，同时要注意，连接件越多时，在制作过程中需要切割下料和拼接焊接时的工作量会有所增加，这点在进行设计时要引起注意。

四．结束语

高层钢结构工业厂房是常见的厂房结构形式，其具有空间工作性能好，其具有的高空间能力、较高抗震水平，被广泛应用于现代工业建设中。在进行设计时，要综合考虑多方面因素，来提升钢结构的整体性能，保障建筑结构安全。

参考文献：

[1] 杨萍高层钢结构工业厂房设计 [期刊论文] 《沈阳大学学报》 -2004年4期

[2] 魏利金高层钢结构在工业厂房中的应用 [期刊论文] 《钢结构》 -2000年3期

[3] 何乃文陈四川高层钢结构工业厂房制造安装施工技术 [会议论文] 2004 - 第18届全国高层建筑结构学术交流会

[4] 江利浅议多高层钢结构厂房的结构设计 [期刊论文] 《中华民居》 -2012年19期

[5] 赵正旭辽镁海城高纯镁砂工程高层钢结构厂房建筑设计 [会议论文] 1987 - 中国金属学会冶金建筑及建筑物理专业学术会议

钢结构设计论文范文10

关键词：海洋工程钢结构；教学内容；改革探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0122-02

一、海洋工程钢结构发展现状及对人才的需求

海洋工程钢结构与陆地钢结构有明显不同，体现在钢结构基本构件所受的载荷、载荷效应分析及设计方法等方面，其差异的根本原因在于钢结构所处的环境不同。由于海洋工程钢结构处于复杂、多变的海洋中，海洋环境施加于钢结构构件的载荷也由静力载荷变为动载荷，所以只有应用结构动力学的知识才有可能进行海洋工程钢结构的设计。传统的《钢结构》课程与培养土木工程结构设计人才相适应，而与培养海洋工程设计师的目标有些偏离。因此，教学内容要重组，将钢结构基本原理与海洋工程钢结构设计两部分内容有机结合。

二、钢结构课程教学内容改革的主要方面

关于钢结构教学内容的改革探索，主要表现在以下几方面。

1.加强这门课程与《工程力学》课程的联系。学习《钢结构》课程要以学好《工程力学》课程为基础，尤其是《工程力学》课程中的材料力学内容。在本课程的基本构件设计与计算内容中，轴心受力构件、受弯构件、偏心受力构件的基本概念都是材料力学的基本理论知识。学生需要在正确识别构件类型的基础上，应用材料力学的相关公式对构件进行正确的受力分析与计算，尤其是角焊缝连接中构件受弯与受扭两种不同受力状态的准确区分。由此可见，加强与《工程力学》课程的紧密联系对于钢结构课程教学是非常必要的。它可以使学生更透彻地理解钢结构基本构件的受力机理，并对构件整个的受力过程有更为全面的了解。这样学生就不会觉得这门课程内容和公式太多、太凌乱、太枯燥。只要学生在学习过程中可以结合《工程力学》的知识来绘制构件的计算简图，并依据平衡方程建立计算公式，就可以很容易掌握这门课程的主要知识，而且可以达到事半功倍的学习效果。

2.加强这门课程与《钢筋混凝土结构设计》课程的联系。钢结构与混凝土结构设计有相同与不同之处。在《钢结构》课程的授课过程中，笔者会有意引导学生比较这两种结构的优缺点。例如：相同荷载作用下，相同类型构件，在钢结构与混凝土结构这两种不同的结构形式下，构件计算的相同过程、构件截面的不同选取，由此可以更加深刻地体会钢结构“轻质高强”的突出优点，而且可以帮助学生很好地复习之前《混凝土结构设计》的相关知识，从而激发学生的学习兴趣。

3.抓住构件验算时两种极限平衡状态这条主线。钢结构基本构件的验算应抓住两种极限平衡状态这条主线，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。学生在做习题和考试过程中，对基本构件的验算往往出现遗漏的现象，尤其是构件刚度和局部稳定的验算。授课过程中，笔者在强化两种极限状态概念的基础上，引导学生对不同构件的极限状态验算内容进行具体的内容划分，尤其是构件的稳定问题，进而依据每项内容逐一进行验算，这样学生就可以准确掌握基本构件的设计思路。

4.抓住构件连接计算的主线。讲解角焊缝连接与普通螺栓连接的计算时，笔者注重抓住“连接破坏形式―计算公式建立”这条主线，这样便于学生对连接计算公式和适用条件的理解。例如，对普通螺栓的抗剪计算，先告知学生普通剪力螺栓的五种可能破坏形式，其中两种属于采取构造措施可以避免，而另外三种破坏形式（连接板的截面破坏、连接板的挤压破坏、螺栓杆的剪切破坏）需要进行计算来防止。这样讲授概念清晰，便于学生理解后续的计算公式。

5.抓住钢结构稳定这条主线。钢结构构件“轻质高强”的特点，使得稳定问题成为钢结构设计应主要考虑的问题。授课过程中，要注意构件失稳的物理现象、影响钢结构稳定的主要因素等基本概念，继而讲解相关计算公式的适用范围及应用。由于钢结构稳定计算公式比较抽象，因此不应把精力放在公式推导上面。要教会学生基本构件可能发生的失稳形式以及提高构件稳定性的构造措施，从宏观上掌握构件稳定计算的主要思路。

6.总结构件设计的相关专题。在讲授每种基本构件计算的基础知识之后，找出具体过程实例，引导学生进行构件的截面设计。例如，对于实腹式轴心受压构件，要根据稳定性、宽肢薄壁、连接方便、制造省工等设计原则，通过假定构件长细比λ进行截面初选，接着对初选后的截面进行强度、刚度、整体稳定、局部稳定等验算，直至所选截面满足要求。经过这样的实践练习，学生就可以对相关知识融会贯通，增加学习的自信心，同时也可以很好地为接下来的钢结构课程设计打下良好的基础。

7.添加与海洋工程钢结构设计相关的理论知识。随着海洋油气工程的迅速发展，海洋工程专业的学生应充分了解海洋工程钢结构设计的原理、方法与步骤，所以本课程有必要将钢结构的基本理论与海洋工程结构设计结合起来，系统阐述海洋工程结构设计的原理与方法。例如，以构件材料性能、几何尺寸、边界条件为依据，用结构强度与稳定理论分析海洋工程结构物各类简单与复杂的钢构件的承载能力，从而为学生今后进行海洋工程钢结构设计、分析打下坚实的理论基础。表1为本门课程的教学内容与学时安排。

三、钢结构教学内容改革的进一步思考

目前为海洋工程专业开设钢结构课程经过两年的教学实践，表明这门课程的开设十分必要，学生对于钢结构的学习积极性较高，基本达到了课程开设的教学目标。但是随着学科的不断发展，钢结构的教学中需要重点突出海洋环境与钢结构之间相互关系的问题，而目前这一点做得不是很充分，主要原因在于作用于海洋工程钢结构上的载荷间的效应组合目前还没有统一的标准。

四、结语

海洋工程专业是一门新专业，为了适应教育部“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养要求，以及各专业人才知识结构的不同需要，要对《钢结构》这门传统课程在课程内容上进行一定的教学改革，从而激发学生强烈的学习动力和浓厚的学习兴趣。

海洋工程钢结构设计这部分内容在全国钢结构教学内容中是一个比较新的内容，目前只有哈尔滨工程大学有这方面的教材可以参考，因此在教学内容改革中要随时关注相关的最新教学改革成果，及时地应用于对学生的教学实践之中。

参考文献：

[1]方荣，李海涛.以技能为核心开展钢结构教学改革[J].浙江水利水电专科学校学报，2007，19（4）：85-87.

钢结构设计论文范文11

论文摘要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，通过对国内已建和在建的高层建筑钢结构国产化问题的调研，分析了在钢材、设计、施工和监理等方面国产化所面临的主要问题，为高层建筑钢结构的发展提出了一些建议。

高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。

一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展

我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。

1、钢材的国产化

国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》( YB4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-94) 又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。

2、钢结构设计国产化

截止2003年3月，我国已建和在建的高层建筑钢结构有60 余幢，按其结构类型划分，钢框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合计6011%；钢框架-支撑体系占1813%；巨型框架占813%；纯钢框架占617%，筒体和钢管混凝土结构各占313%。统计表明，目前我国高层建筑钢结构以混合结构为主。

鉴于我国对混合结构尚未进行系统的研究，所以《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)暂不列入这种结构类型是合理的。

国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。

钢结构设计分两个阶段，即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式，无构件图、节点图和钢材表等，对工程招投标和施工详图设计带来不便。因此，建议有关部门对此做出具体规定。关于节点设计问题，国内应多做一些理论和试验研究工作，比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低，在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面，国际上研究和应用较多，国内应加快进行此方面的研究。

二、高层及超高层结构体系

对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。

对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。

三、钢结构制作与安装

1、钢柱的安装

钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。

100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。

矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。

钢柱标高的控制一般有二种方式：

(1)按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12层以下，层高控制不十分严格的建筑物。

(2)按设计标高制作安装。一般在12层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

2、框架梁的制作与安装

高层、超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。

框架梁应按设计编号正确就位。

为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿)，悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。

由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。

框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。

框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接，目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。

钢结构设计论文范文12

关键词：波形钢腹板箱梁桥受力特性临界应力

0 引言

波形钢腹板箱梁在国外的应用已比较广泛，尤其是日本和法国。我国对这类结构的研究还处于起步阶段，设计理论和设计方法都不成熟，还没有成熟的设计验算方法。将波形钢腹板应用于实桥的工程很少，目前仅有河南光山县的泼河大桥、江苏淮安的长征桥、重庆大堰河桥、宁波甬新河桥。

为推广这类结构在国内的应用，参考国内外已有的设计、验算资料，对波形钢腹板箱梁桥在设计过程中需要验算的部位、内容和方法进行介绍，为工程设计人员提供参考和借鉴。

1 结构验算内容与方法

1.1 验算对象与内容波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的上部结构由混凝土桥面板和波形钢腹板组成，根据结构的受力特性，弯矩和轴向力由混凝土桥面板承受，剪力由波形钢腹板承受，扭矩由两者共同承受。

在波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的设计中需要对安全性和使用性等性能进行验算分析，以保证结构的可靠性。验算的主要位置有：①梁结构在顺桥方向的验算，即对结构弯曲状态下的安全性验算；②波形钢腹板剪切验算；③钢和混凝土结合部验算；④混凝土桥面板的验算。对于波形钢腹板箱梁结构，钢腹板的剪切失稳和钢混结合部的抗剪能力是研究得主要对象。另外，基本验算项目为弯曲和剪切。

在使用性能验算中，由于公路桥梁恒载比例大，结构刚度大，行车、噪音、振动对结构影响很小，可以忽略。但是波形钢腹板和混凝土桥面板的结合部在使用极限状态下产生错位会影响结构变形，需要对结合部在行车状况下进行验算。

本文着重介绍结构达到安全性要求的设计验算过程、验算方法、验算指标，具体参见表1，并介绍波形钢腹板剪切验算方法。

1.2 验算方法

1.2.1 安全性验算结构在满足安全性能的条件下需要进行如表1的验算。对于公路桥梁，由于活载引起的振动、疲劳较小，基本上可以忽略这些因素，但是当波形钢腹板之间采用新的焊接构造时，需要另行单独验算安全性。

波形钢腹板在桥轴向呈褶皱形状，已有研究表明轴向等效弹性模量是钢材实际弹性模量的几百分之，腹板基本上不能抵抗轴向力，抗弯设计时可以不考虑它的作用，只计入上、下混凝土翼板，波形钢腹板箱梁桥的弯曲计算

波形钢腹板箱梁结构的抗扭刚度相比混凝土腹板箱梁桥要小，但是可以通过增加横隔板来克服这一缺陷，而且已有研究证实效果很明显[2-4]。

在对桥面板进行设计验算时，可以根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》4.1条中板的设计弯矩进行设计验算。由于波形钢腹板桥因腹板刚度比混凝土腹板桥要小，所以支承条件难以和混凝土腹板桥一样。根据本谷桥的设计研究表明，将简支板弯矩的90％作为设计弯矩可以满足结构的安全性需要[3，11]。

波形钢板的主要优势在于它的抗剪切屈曲能力，与传统的平腹板相比，波形钢板的抗剪能力有很大的提高。在波形钢腹板箱梁桥这种组合结构中，梁的抗剪能力一般由波形钢腹板的剪切失稳控制，因此对波形钢板剪切失稳的验算是设计过程中的一个重点。研究表明波形腹板的失稳模式有局部失稳、整体失稳和耦合失稳三种[2，3，11]，下面给出三种屈曲形式的临界剪应力计算方法[1，3，11]：转贴于

（1）局部剪切失稳局部失稳是指波形钢腹板在前后转折位置之间的平面钢板的失稳，弹性失稳强度用τecr，L表示，计算按简支钢板失稳强度计算

（2）整体剪切失稳整体失稳是指上下桥面板之间波形钢腹板整体发生失稳的现象，Easley将波形钢板的全部折板作为正交各向异性板，

（3）耦合剪切失稳耦合失稳强度

2.2.2安全系数各验算项目的极限状态安全系数

*1：活载为主要变化荷载时的荷载修正系数为1.65

*2：材料系数

γc：混凝土材料系数；γr：钢筋材料系数；γs：钢材材料系数

*3：用于按混凝土强确定抗剪强度的计算

*4：用于按钢材强度确定抗剪强度的计算

2 结论

本文主要介绍了波形钢腹板箱梁桥设计验算对象和方法，可为工程设计人员提供参考和借鉴。

随着西部开发战略的实施，波形钢腹板的施工方便且美观的优点很适合西部多山区的状况；并且随着我国钢产量的增加、波形钢腹板制作工艺的成熟以及理论研究工作的深入，波形钢腹板桥在我国会获得广泛的应用。