剛架結構設計論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇剛架結構設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2鋼架加固

2．1加固設計方案

按照上述工程實例情況，基于目前加固設計標準和操作規范，結合事故檢測報告中提及的問題進行分析，本文設計了2種鋼架加固方案，進行篩選。方案一:通常廠房荷載計算只選取恒荷載，一般為50年最大風雪荷載量進行計算。這種方案計算所得的輕鋼廠房強度并不能滿足實際工作需求，也不能達到設計標準。為解決上述問題，本方案對承重梁進行加腋處理，以緩解焊接重量，柱翼緣選擇對稱焊接，以提高承載能力。該方案所需焊接工作量大，對生產過程的影響也大。方案二:對上述工程實測數據分析可知，廠房懸掛荷載較低，鋼架所承受恒荷載為0．3kpa。按照上述數據可知，輕鋼廠房外部構件穩定性不達標，在柱翼緣處加入剛性系桿，以緩解這一問題。該加固方案工作量較少，對廠房內部設備生產運行影響也小。對廠房實際工作情況進行分析，在廠房運行過程中不能有灰塵產生，兩種方案進行對比分析，選取方案二進行加固處理。

2．2荷載取值范圍

在計算過程中確定荷載取值范圍，選擇輕鋼結構設計可以按照相關設計規范選取合理數值。通常情況，雪壓、風壓選取50年內最大值，本工程分別選取0．5kpa和0．55kpa;恒荷載量取0．3kpa，懸掛荷載量取0．1kpa;房屋自重計算得0．2kpa。按照上述荷載取值范圍進行核算，該數值是按照單向剛接計算所得，而實際工作中是雙向剛接，應對上述數據進行處理。根據上述數據可見，輕鋼結構中主要存在超負荷工作現象，大部分鋼架外部穩定應力超過承受限值。經分析可知，保證鋼架柱穩定應力不超過1，面部長度應取5．5米進行計算。此外，鋼架梁所承受的應力也超極限運行，要保證穩定性達標，面外長度應取3米進行計算。

2．3剛架結構的加固

如圖2所示，剛架結果加固處理即在柱間設置剛性系桿，以降低軸面外部的長度，設計規范中規定，面積應小于5．5m2，該工程計算0．9m×5．85m=5．25m2，符合規范條件。

3維護結構的加固設計

3．1檁條的加固設計

在對檁條進行加固設計中，應首先確定檀條部分的荷載數值。參考本次雪災積雪分布規律進行計算。在進行加固處理時，應輕輕揭開廠房外頂板，為確保廠房能夠正常運行，廠房內部環境不受影響，應將廠房內頂板留于廠房頂部，為緩解承載應力作用，應增加檁條數量。檁條加固設計時應結合實際積雪荷載量和分布范圍，選擇最為經濟合理的檁條位置和數量進行加固設計。積雪較少的位置處檁條可以不改變布設位置，在原檁條位置加設2．5毫米厚的C狀檀條;在積雪符合較大的區域，在原檁條處加設3毫米厚的C狀檀條，加設的C狀檀條高度應與原檀條保持一致;在積雪最嚴重的區域，可利用25a熱軋槽或者H型鋼檁條焊接到原檀條位置，對受損部位進行焊接修復處理，以加強原檁條的承載能力。

3．2其他結構的加固設計

屋面支撐材料的加固應遵循設計規范中規定的設計方法進行設計，加設剛性系桿以提高屋面整體的承載能力，同時，設計者還應考慮實際加固施工的可操作性，選取最方便可行的設計方案。墻梁加固設計中，可在需要加固的墻梁部位增設一道墻。懸掛梁加固時應在連接處加設剛性系桿，以增強梁的承載力。雨篷加固，可將槽鋼焊接在橫梁上，增大衡量的抗扭強度。

篇（2）

2我國目前規范對鋼筋混凝土排架設計的不足

在鋼筋混凝土排架結構的抗震設計方面，GB50191—2012構筑抗震設計規范和GB50011—2010建筑抗震設計規范指導規范不同地域、不同排架結構的抗震設計。本文結合《構筑抗震設計規范》的具體條文，闡述了目前規范中鋼筋混凝土排架結構中設計的不足和缺陷。有關排架結構上部屋架結構計算的規定有:

1)《構筑抗震設計規范》6．2．19條規定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應該考慮屋架下弦的拉壓效應對結構的影響并核算屋架承載力;

2)《構筑抗震設計規范》6．2．22條規定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應驗算變形產生的附加內力。上述兩點敘述，規范使用“應”字，因此應考慮建立合適的屋架和支撐的桿系模型，否則無法得出上述內力值。在鋼結構排架設計方面，鋼排架結構施工進度快，造價低，但以后要經常維護保養。框架結構施工復雜，造價高，后期維護工作量低。在工程建設中，鋼架也就是在排架柱方向通過設置聯系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗縱向力下變形的鋼框架(局部開間或連續開間)，具體做法可采用實腹聯系梁或格構桁架———根據可設置高度選用，采用門式柱間支撐，可以留出工藝空間，還能對柱平面外予以加強。但我國處于高度使用水泥的情況，環境污染日益嚴重，從節能減排方面講，鋼排架結構應作為首選，但規范未給具體說明。

篇（3）

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

工程設計是復雜并且艱巨的任務，作為設計人員應該做到：對工作認真，有強烈的責任心和精益求精的工作態度；熟悉操作與規范，了解規范的真正含義；在實際工作中的靈活運用，從而保證工程施工的安全性。而鋼筋混凝土框架的結構作為一種廣泛運用的結構形式，具有明確的傳力、靈活的結構布置、整體性與抗震性等集聚一身的優點。已被廣泛的運用在各種多層的工業與民用的建筑中。隨著計算機不斷的發展，框架結構也由人工的轉為計算機來進行計算，憑著對高科技的依賴性，計算精度逐漸提高，設計人員工作的強度卻在逐漸的降低，但框架結構的設計依然存在一些實際性或者理念性的重要問題，需要引起設計人員的重視，保證設計的質量得到提高。

一、設計構造時出現的問題

（一）對框架結構而言，柱是保證豎向承載和結構抗側力工作的重要構件，其重要性遠大于梁，在框架柱相對完整的情況下框架梁即使呈酥碎狀態也不會引起惡性倒塌，要做到強柱弱梁，讓框架的塑性鉸首先出現在框架梁上，框架節點核心區的設計就尤為重要，在《建筑抗震設計規范》中（GB50011―2010第6.3.10中有明確的規定“一、二以及三級框架的節點核心區配箍的特征值分別不能＜0.08、0.10、0.12，并且由體積配箍率不能＜0.4%、0.5%、0.6%”。這樣的規定常常被設計人員忽略，尤其在柱的軸壓力比不大的時候，要求常常不得到滿足。這樣的規定能保證節點核心區的延性構造，應當嚴格遵守。

（二）底層的框架柱的箍筋加密區的范圍應該滿足《建筑抗震設計的規范》（GB50011―2011）中有明確的規定了：“凈柱身高的1/3不能超過底層下端的身高”這是設計中的重點說明。

（三）框架梁縱向的配筋率應當注意遵守《建筑抗震設計規范》（GB50011―2010）6.3.3中有明確的規定：梁端箍筋的最大間距、最小直徑以及加密長度的都必須使用表6.3.3中的數據，當縱向的鋼筋配筋率＞2%的時候，箍筋的最小直徑應該增加2mm。這個問題在目前的設計中常常被設計人員忽略，造成梁端的延性不足。

（四）梁柱節點處框架梁上部縱筋伸入節點的錨固長度應滿足《混凝土結構設計規范》（GB50010―2010）中9.3.4規定：“梁上部縱向鋼筋也可采用90°彎折錨固的方式，此時梁上部縱向鋼筋應伸至柱外側縱向鋼筋內邊并向節點內彎折，其包含彎狐在內的水平投影長度不應小于0.4Lab,彎折鋼筋在彎折平面內包含彎弧段的投影長度不應小于15d”。當截面的尺寸小于400×400mm的時候應注意上部縱筋直徑的選擇，否則這一項的要求極不容易得到保障。

二、結構抗震的等級

在工程的設計中，大部分的房屋建筑按其《建筑防震設計規范》的分類屬于丙類的建筑，例如住宅以及辦公樓等的一般建筑，其抗震的等級可以根據結構的類型和房屋的高度來按照《抗震規范》的6.1.2來確定。而電訊、能源和醫療、交通等類型的建筑物以及大型商場和體育館等公共建筑，首先，根據《建筑抗震設防分標準》（DB50223―95）來確定哪些是哪一類的建筑。乙丙類的建筑按照本地區抗震的設防烈度進行計算。一般的情況下，當抗震的設防烈度在6~8度的時候，乙類建筑應符合本地區設防的烈度提高一度，應根據《抗震規范》表中6.1.2來進行抗震等級的確定。如：位于8度地震區的乙類建筑，應當按照9度由《抗震規范》確定抗震等級提高一級。當8度的建筑高度超過表6.1.2的范圍時，應當進行針對性的研究后再采取措施，但在一般情況下，設計人員會錯當成丙類建筑來進行設計，使其建筑的扛著能力下降，必須對設計計算做出修改。

三、框架計算簡圖的合理性

在沒有地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋的情況下，獨立基礎應該埋置較深，為了減小計算高度和底層側位的左移，應在標準以下的某個適當的位置設置基礎拉梁。如果按三層的設計來進行計算，首層層高為3.6m,這樣的簡圖是不合理的，假定房屋嵌固在基礎拉梁的頂面，這樣的底層的配筋就應該由基礎拉梁頂面的截面進行控制，而實際上房屋底層的配筋是基礎頂面出的截圖所控制的。所以在計算時，應將基礎層1輸入，層高實際為3.2m。

四、基礎拉梁的設計以及計算應符合實際的情況

（一)基礎拉梁的設計：

多層框架的房屋單獨的柱基埋置較深，或者柱基承受重力荷的能力差別較大，或著在受力層范圍之類，根據抗震的要求，應該沿主軸看、兩個不同方向設置基礎拉梁。基礎拉梁的設計應該要大一些，梁的高度應在柱中心距的1/10~1/15，截面的寬度應取梁高1/2~1/3.這樣可以使底柱彎曲的距離平衡，減少底層的位移。

（二）基礎拉梁的計算應符合實際情況：

用TAT或者SATWE等電算程序進行框架整體的計算時，在基礎拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應取零，并且定義彈性節點，采用總剛分析的方法進行分析以及計算。雖然樓板厚度取零，也定義為彈性節點，但未使用總剛分析，程序的分析會自動按照地面假定來進行計算，與實際的情況不符合。

五、框架梁、柱箍筋的間距處理

《抗震規范》第6.3.3條以及6.3.8條對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區的最小值以及最大值都做出了明確的決定。根據規定，工程在習慣上取梁、柱箍筋加密區的最大間距是100mm，非加密區的為200mm。從電算程序信息中得知內定梁、柱箍筋加密區的間距是100mm，并以此條件算出加密區箍筋的面積，再由設計人員根據箍筋的直徑與數量。但在程序的內定條件下，框架梁跨中的部位有次或者有較大的集中荷載作用卻用來支配兩肢箍筋的情況下，非加密區的間距采用200ram會導致非加密區的配箍不足，為此建議改成間距為200mm，這樣不但可以保證非加密區的抗剪承載力，還能增加梁端箍筋加密區的抗剪能力。

六、結構周期折減數數值的問題

框架結構因為充墻的原因，使結構的實際的剛度大于計算的剛度，計算是周期大于實際的周期。得出了地震剪力偏小，使結構不安全。因此對結構的周期進行折減是必要的。當采用磚砌體作為填充時，周期折減系數一般取0.6~0.7，當磚砌填充墻較少的情況下或使用輕質空心砌塊的時候，周期折減系數應該在0.7~0.8，當采取全部用輕質空心砌塊的時候，周期折減系數可取0.9。

七、結構方面需要注意的問題

（一）當雨篷梁、樓梯平臺梁的過梁支撐在框架上的時候容易形成短柱，所以應把短柱全長的箍筋進行加密。

（二）當縱向受拉筋的框架梁端的配筋率大于2%的時候，按照規定應該使其直徑增加2mm。

總結：

本文主要講述了鋼筋混凝土框架結構設計中存在的基本問題，設計框架結構，設計人應首先判斷實際工程中結構方案的可行性，以及可能碰到的所有問題，提前采取預防措施給予解決，并對計算的結果進行認真的分析、判斷，等處準確無誤的答案后方可用于實際工程的建設中去。

參考文獻：

[1] 劉雙慶.鋼筋混凝土結構設計常見問題解析[J].四川建材,2009,35(4):124,126.

[2] 楊新.淺談鋼筋混凝土高層結構設計常見問題[J].中華民居,2011,(6):46-47.

篇（4）

自我國《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》頒布和實施以來，大跨度的門式剛架結構在眾多工業廠房中得到廣泛應用。其平面布置靈活多變，不受模數限制，跨度大，自重輕，不僅抗震性能好，而且施工簡便，安全度高，有效提高了工業化程度以及企業的綜合經濟效益。歷經多年改革和發展，門式剛架結構也憑借其獨有優勢，在工業廠房等眾多領域得到了廣泛運用。然而，在實際使用過程中，由于大多數大跨度廠房建設中懸掛吊車所需的門式剛架跨度超過了傳統規程中建議的適宜的最大跨度，超規程大跨度工業廠房建設中的門式鋼架如何設計和構建，成為眾多企業在建設大跨度廠房時所遇到的難題。因此，研究大跨度工業廠房中懸掛吊車的門式剛架如何應用這個問題是非常有必要的。本論文將從門式剛架的結構選型和布置，結合算例分析，陳列計算結果，以及此結構的節點設計和施工安裝方式等幾個方面逐一進行以下陳述。

1　結構選型和布置

我國門式剛架結構應用大約從20世紀80年代初期開始，歷時二十多發展，門式剛架結構憑借自身顯著的適用性與優越性，在眾多剛架結構中脫穎而出。在大跨度工業廠房建設中，由于鋼屋架要直接承受吊車的荷載，并且跨度一般都較大，因此門式剛架結構的選型非常重要，因為它直接關系到整個結構的安全和穩定，以及企業的綜合經濟效益。

1.1　結構選型

由于門式剛架結構的空間剛度和整體性能好，在成熟的理論支撐下，其安全度高，在滿足抗震要求的同時，空間系統結構還能協調工作。在大跨度工業廠房中建設中，在滿足安全構建，經濟合理等原則條件外，一般以節約鋼材為最主要參考依據。從結構設計方案來講，一般是采用混凝土柱和短鋼柱相結合的設計理念。這種設計方式，可以增強整個結構的剛度，還可以有效減小門式剛架的擾度以及剛截面的高度，從而節省用鋼量。同時，因受混凝土柱較高的影響，一般在鋼柱腳和混凝土柱間采用鉸接方式連接，而在鋼梁和鋼柱間采用剛接方式連接，從而可以有效節省空間，同時減小柱截面，簡化工程。

1.2　結構布置

在結構布置方面，在大跨度工業廠房中采用的門式剛架結構的跨度大，而且梁截面也高，因此為了增強門式鋼架平面外的剛度，將吊車產生的水平剎車力等其他水平外力，以最短的途徑傳給基礎，一般在房梁屋脊，鋼梁兩端以及吊桿處鋼梁等位置設置H型鋼剛性系桿促進支撐，從而緩解梁上直接承受的動力荷載；鋼梁的平面外側，則利用隅撐作為支撐，從而減小鋼梁平面外的計算長度；在屋面、伸縮處、屋脊處設計中，采用封閉式圓鋼水平作為支撐，而在屋面以及短鋼柱所在的墻面則采用Z型冷彎薄壁型鋼檀條的彩色壓型鋼板體系進行支撐；在邊跨以及伸縮縫等地，要設置鋼管所制的柱間支撐，來維持整個構架的平衡和穩定。

2　計算和分析

為避免門式剛架結構中的鋼梁出現塑性鉸，一般情況下，鋼柱采用變截面H鋼，鋼梁采用等截面焊接H鋼，　吊車水平力由吊桿之間的縱橫垂直的剛架支撐和承受，因此在計算時，主要是考慮吊車產生在豎直方向直接承受吊車的動力荷載，利用SSDD軟件進行有限元分析計算以及復核。根據不同柱距時的剛架、檁條、墻梁及支撐的含鋼量，可計算得到不同柱距時的結構體系總用鋼量，如下圖所示：

從上述圖表可以看出：隨著門式剛架中柱距的增大，整體用鋼量比率逐漸呈現遞降趨勢，并且隨著柱距的增加，用鋼量下降量幅度逐漸趨向于水平。此外，隨著柱距的增加，墻梁、檁條、柱間支撐、屋面支撐等方面的用鋼量也會增加，并且檀條用鋼量增加的幅度是其中最大的一項。

對于整個廠房的門式剛架的鋼結構體系來說，柱距的高度還是整個鋼結構體系總用鋼量的關鍵因素，當柱距較小時，總用鋼量可以得到一等程度的節省，并且這時候包括墻梁、檁條、柱間支撐、屋面支撐在內的其他各個方面的用鋼量只是相對較少的一部分。對于整個工業廠房的上部結構來說，墻梁、檁條、柱間支撐、屋面支撐等用鋼量總體呈現先增加后減少的，而后增加的趨勢，因此存在一個最優柱距，從圖上可以看出，一般情況下最佳柱距為8M，但是也會根據具體情況以及結構體系要求作相應的調整和改變。

3　節點設計和施工安裝

在大跨度廠房中懸掛吊車的大跨度門式剛架的設計過程中，由于擾度控制對整個結構起主導作用，因此在節點設計以及施工安裝方面必須考結構形式的剛度以及擾度的大小。

3.1　“強節點，弱構件”的設計原則

節點設計是鋼結構設計的重要環節和步驟，門式鋼架中各個構件之間的內力是依靠節點來傳遞的。在整個構架中，節點設計合理性至關重要，因為它關系到整個結構的承載力，可靠性，以及整個剛架結構的可行性，甚至是安全性。

在門式剛架結構中，一般遵從“強節點，弱構件”的設計原則，最常用的節點連接方式為剛接，比如剛架主梁和剛架柱，以及剛架主梁和主梁之間，都是使用高強度的螺栓進行剛接，同時，吊桿與剛架主梁之間的節點連接方式也是一樣，只是一般采用摩擦型高強螺栓進行剛接。在連接之前，還需要結合高強螺栓的總體使用數量，驗算節點以及剛架結構的承載能力，一般以“四面焊接”的方式來增強節點的承受能力。

除了剛架主梁與剛架和主梁之間采用剛接方式外，在鋼柱與混凝土之間則一般采用鉸接方式連接，在大跨度工業廠房懸掛吊車門式剛架結構中，因受鋼柱和混凝土本身屬性和質地等因素影響，需要進一步增強節點的設計，一般采用8M至39M地腳螺栓進行強化連接。這種連接方式不僅使得整個門式剛架結構傳力作用明確，結構體系更加安全可靠，而且還使施工更為方便。

3.2　施工安裝

在大跨度工業廠房中，由于鋼梁的截面高度一般都較高，因此，在門式剛架結構安裝時，除保證整個安裝過程簡便而易于操作外，還需要確保剛架平面外穩定性。在吊裝過程中，需要進行多次檢查和校正，確保每一步驟的明確度和精準度。

在鋼柱吊裝完成后，還需要以簡易的平面外施工支撐作為整個剛架結構的第二道防護。此外，為了保證整個門式剛架結構形成剛度較大的結構體系，待兩榀剛架吊裝工作以及校正工作完成之后，需要及時安裝柱間支撐，屋面剛性系桿以及水平支撐部分并條，從而進一步保證整個剛架結構中各個部件的穩定以及整個施工過程的質量和安全。

經濟的發展促進了我國大跨度工業廠房的發展，作為我國工業建筑中最為主要的結構形式，門式鋼架結構體系也憑借其適用性、經濟性等優勢成為眾多大跨度工業廠房中剛架結構應用的首選。總而言之，在大跨度工業廠房懸掛吊車的門式剛架設計中，前期的策劃與理論設計是非常有必要的，而合理的結構選型是整個結構體系能否正常發揮其優勢的關鍵。在大跨度門式剛架結構設計過程中，要盡量去減小擾度，在保持平面外穩定的同時，選用剛度較大的結構形式，才能使得整個門式剛架結構發揮其最佳工作狀態。

參考文獻：

篇（5）

 

輕鋼結構即輕型鋼結構建筑體系，是以熱軋輕型H 鋼、輕型焊接型鋼、高頻焊接型鋼、冷彎薄壁型鋼、薄鋼板和薄壁鋼管等高效能結構鋼材和高效功能材料為主，以各類高效裝飾連接材料為輔組裝而成，能滿足建筑特定使用功能和特定空間需求的輕型全裝配鋼結構建筑。輕鋼結構是一種年輕而極具生命力的鋼結構體系，已廣泛應用于一般工農業、商業、服務性建筑，如辦公樓、別墅、倉庫、體育場館、娛樂、旅游建筑和低、多層住宅建筑等領域，還可用于舊房增層、改造、加固和建材缺乏地區、運輸不便地區、工期緊、活動式可拆遷建筑等，倍受業主青睞，主要有以下特點：①采用高效輕型薄壁型材，自重輕、強度高、占用面積小。②構配件均為自動化、連續化、高精度生產，產品規格系列化、定型化、配套化。各部分尺寸精確。③結構設計、詳圖設計、計算機模擬安裝、工廠制造、工地安裝等以較小時間差同步進行。④基礎以上干式工法沒有濕作業，內裝飾等易于一次到位。型材經過鍍鋅、涂層后外觀優美且防腐，有利于減少圍護和裝修費用。論文大全。⑤便于擴大柱距和提供更大分隔空間，可降低層高和增加建筑面積（住宅實用面積可達92%）。在增層、改造、加固方面優勢明顯。⑥新墻材應用范圍廣，大量使用采光帶，通風條件好。⑦室內水暖電氣管線全部隱蔽在墻體中和樓層間，布置靈活，修改方便。⑧房子可以搬遷、材料可全部回收利用，不會造成垃圾，符合可持續發展戰略。由于鋼結構本身具備自重輕、強度高、施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結構更是非常理想。輕型金屬板材及其配套的門式剛架等系列輕型鋼結構已得到了較為廣泛的應用。下面簡單談一談輕型鋼結構工程中常見的一些質量問題及預防措施。

1.柱腳的制作安裝

1.1預埋地腳螺栓與砼短柱邊距離過近。在剛架吊裝時，經常不可避免的會人為產生一些側向外力，而將柱頂部砼拉碎或拉崩。在預埋螺栓時，鋼柱側邊螺栓不能過于靠邊，應與柱邊留有足夠的距離。同時，砼短柱要保證達到設計強度后，方可組織剛架的吊裝工作。

1.2往往容易遺忘抗剪槽的留設和抗剪件的設置。柱腳錨栓按承受拉力設計，計算時不考慮錨栓承受水平力。若未設置抗剪件，所有由側向風荷載、水平地震荷載、吊車水平荷載等產生的柱底剪力，幾乎都有柱腳錨栓承擔，從而破壞柱腳錨栓。

1.3柱腳底板與砼柱間空隙過小，使得灌漿料難以填入或填實。一般二次灌料空隙為50mm。

1.4有些工程地腳螺栓位置不準確，為了方便剛架吊裝就位，在現場對底板進行二次打孔，任意切割，造成柱腳底板開孔過大，使得柱腳固定不牢，錨栓最小邊（端）距亦不能滿足規范要求。

2.梁、柱連接與安裝

2.1多跨門式剛架中柱按搖擺柱設計，而實際工程卻把中柱與斜梁焊死，致使實際構造與設計計算簡圖不符，造成工程事故。所以，安裝要嚴格按照設計圖紙施作。

2.2翼緣板與加厚或加寬連接板對接焊縫時，未按要求做成傾斜度的過渡。對接焊縫連接處，若焊件的寬度或厚度不同，且在同一側相差4mm 以上者，應分別在寬度或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。

2.3端板連接面制作粗燥，切割不平整，或與梁柱翼緣板焊接時控制不當，使端板翹曲變形，造成端板間接觸面不吻合，連接螺栓不得力，從而滿足不了該節點抗彎受拉、抗剪等結構性能。

2.4剛架梁柱拼接時，把翼緣板和腹板的拼接接頭放在同一截面上，造成工程隱患。拼接接頭時，翼緣板和腹板的接頭一定要按規定錯開。

2.5剛架梁柱構件受集中荷載處未設置對應的加勁肋，容易造成結構構件局部受壓失穩。

2.6連接高強螺栓不符合《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接的技術條件》或《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈型式尺寸與技術條件》的相關規定。高強螺栓擰緊分初擰、終擰，對大型節點還應增加復擰。擰緊應在同一天完成，切勿遺忘終擰。一定要在結構安裝完成后，對所有的連接螺栓應逐一檢查，以防漏擰或松動。

2.7有些工程中高強螺栓連接面未按設計圖紙要求進行處理，使得抗滑移系數不能滿足該節點處抗剪要求。必須按照設計要求的連接面抗滑移系數去處理。

2.8有的工程缺乏有針對性的吊裝方案，吊裝剛架時，未采用臨時措施保證剛架的側向穩定，造成剛架安裝倒塌事故。應先安裝靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架，而后安裝其他剛架。頭兩榀剛架安裝完畢后，應在兩榀剛架間將水平系桿，檁條及柱間支撐，屋面水平支撐，隅撐全部裝好，安裝完成后應利用柱間支撐及屋面水平支撐調整構件的垂直度及水平度，待調整正確后方可鎖定支撐，而后安裝其他剛架。

3.檁條、支撐等構件的制作安裝

3.1為了安裝方便，隨意增大、加長檁條或檁托板的螺栓孔徑。檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構件，而且也是剛架梁柱隅撐設置的支撐體，設置一定數量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩定性。若檁條或檁托板孔徑過大過長，隅撐就失去了應有的作用。

3.2隅撐角鋼與鋼梁的腹板直接連接，當剛架受側向力時，使腹板在該處局部受到側向水平力作用，容易導致鋼梁局部側向失穩。

3.3有的工程所用檁條僅用電鍍，造成工程尚未完工，檁條早已生銹。論文大全。檁條宜采用熱鍍鋅帶鋼壓制而成的檁條，且保證一定的鍍鋅量。論文大全。

3.4因墻面開設門洞，擅自將柱間垂直支撐一端或兩端移位。同一區隔的柱間支撐、屋面水平支撐與剛架形成縱向穩定體系，若隨意移動其位置將會破壞其穩定體系。

3.5有些單位為了節省鋼材和人工，將檁條和墻梁用鋼板支托的側向加勁肋取消，這將影響檁條的抗扭剛度和墻梁受力的可靠性。故施工單位不得任意取消設計圖紙的一些做法。

3.6有的單位擅自增加屋面荷載，原設計未考慮吊頂或設備管道等懸掛荷載，而施工中卻任意增加吊頂等懸掛荷載，從而導致鋼梁撓度過大或坍塌。任何單位均不得擅自增加設計范圍以外的荷載。

3.7屋面板未按要求設置，將固定式改為浮動式，使檁條側向失穩。往往設計檁條時，會考慮屋面壓型鋼板與冷彎型鋼檁條牢固連接，能可靠的阻止檁條側向失穩并起到整體蒙皮作用。

3.8剛性系桿、風拉桿的連接板設置位置高低不一，使得水平支撐體系不在同一平面上，從而影響剛架的整體穩定性。剛性系桿與風拉桿構成水平支撐體系，其設置高度在同一坡度方向應保持一致。

4.結論

目前，我國鋼結構住宅產業已進入一個新的發展階段，有關規范和標準已經出臺，國內鋼材產量充足，有了一批鋼結構住宅試點與示范的建設經驗和科技成果，鋼結構住宅的發展已具備了較好的物質和技術基礎。當然，在鋼結構住宅發展方面，還有一些技術問題有待解決。鋼結構住宅的推廣還需要做大量的工作，完善不同類型結構設計規范和施工技術標準，研制新型的輕質保溫墻體材料以及與住宅部品的配套問題，同時還要廣泛宣傳開發輕鋼住宅的益處，讓更多的開發商、設計師和用戶認識了解鋼結構住宅的優點。

參考文獻

[1]劉玉株.鋼結構住宅技術問題討論.建筑創作，2003，2.

篇（6）

中圖分類號：TU33+7文獻標識碼：A 文章編號：

Abstract：Frame instability has two modes, respectively, lateral instability and no lateral instability. Correct understanding of lateral displacement and lateral instability, is the application of member effective length method conditions. At present domestic to frame instability mode comparison across studies, put forward a variety of relevant frame stability concept, especially in the lateral shift problems. This article briefly summarizes the stability of rigid frames in sideway questions related concepts, the lateral displacement and lateral displacement were compared systematically. The full text of the understanding of rigid frame instability have a very good help.

Key words：Frame stability; Lateral instability; Strong support frame; Sway frames

1引言

目前在剛架穩定設計中，國內外應用比較廣泛的方法就是構件計算長度法。就是先將作用有荷載的剛架按一階彈性分析的方法確定內力，再利用按照彈性理論得到的剛架柱的計算長度系數，把柱轉化為具有如此計算長度的壓彎構件作彎矩作用平面內的穩定計算[3]。顯然，在剛架穩定設計中，確定構件的計算長度非常重要，在規范中對有側移失穩和無側移失穩采用不同的計算公式，得出的計算長度系數相差很大，那么如何確定剛架失穩是無側移失穩還是有側移失穩就顯得首當其沖了。本文介紹剛架失穩問題中有關側移問題的概念解析，清晰明了的闡述剛架側移問題。

2有側移失穩和無側移失穩

2.1 基本概念

剛架穩定分析中一個很重要的問題就是確定剛架的失穩模態，這對于計算剛架的穩定承載力是很重要的。同一個結構在相同的荷載作用下發生不同形式的失穩，其穩定承載力存在巨大差異[1]。

設計工作所用的單層剛架柱計算長度，是以荷載集中于柱頂的對稱單跨等截面框架為依據的[2]。我們以單層單跨剛架為例說明剛架的失穩形式。

圖1 剛架的失穩形式

圖1 (a)所示單跨對稱剛架，受兩相同的柱頂集中荷載，可能發生圖1 (b)所示的對稱性變形失穩，也可能發生圖1 (c)所示的非對稱性失穩。發生對稱性失穩時，變形大致呈左右對稱形狀，剛架節點無側移但有轉角，通常稱之為無側移失穩；發生非對稱性失穩時，變形大致呈左右反對稱形式，剛架同層節點向同一個方向發生相等側移并有轉角，這種失穩形式稱為有側移失穩。

3有側移失穩和無側移失穩的判斷

3.1 判斷失穩模式的框架分類

目前國內在判斷剛架失穩形式時，都是將框架分為無支撐的純框架和有支撐框架，其中有支撐框架根據抗側移剛度的大小分為強支撐框架和弱支撐框架[4]。在文獻[4]中，框架的定義如下：

純框架：依靠構件和節點連接的抗彎能力，抵抗側向荷載的框架。

強支撐框架：在支撐框架中，支撐結構（支撐桁架、剪力墻、電梯井等）抗側移剛度較大，可將該框架視為無側移的框架。

弱支撐框架：在支撐框架中，支撐結構抗側移剛度較弱，不能將該框架視為無側移的框架。

這樣的定義比較模糊，而且沒有和剛架穩定聯系起來。而在文獻[5],[6]中對這種分類給出了直接與穩定相關的定義。其中分類的前提是當內力采用線性彈性分析，采用計算長度法計算框架柱的穩定性時，才采用上述分類。即

(1) 強支撐框架：當框架―支撐結構體系中，支撐的抗側剛度足夠大，使得框架以無側移的模式失穩時，這個框架稱為強支撐框架。

(2) 弱支撐框架是支撐架的抗側剛度不足以使框架發生無側移失穩的框架。

(3) 純框架是未設置任何支撐的框架結構，它的整體失穩是有側移失穩[6]。

3.2 強支撐框架和弱支撐框架的判斷

文獻[4]（鋼結構設計規范）中5.3.3給出了設計中判斷強支撐框架和弱支撐框架的判斷公式。內容總結下來就是，當支撐結構的側移剛度 滿足公式

（1）

式中 ， ――第i層層間所有框架柱用無側移框架和有側移框架柱計算長度系數算得的軸壓桿穩定承載力之和，則為強支撐框架。框架柱的計算長度系數 按規范中的無側移框架柱的計算長度系數確定。

當支撐結構的側移剛度 不滿足公式（1）的要求時，為弱支撐框架，框架柱的軸壓桿穩定系數 按公式（2）計算。

（2）

式中 ， ――分別是框架柱用文獻[4]的附錄中無側移框架柱和有側移框架柱計算長度系數算得的軸心壓桿的穩定系數。

上述的判斷方法是在實際應用中的簡化方法，當考慮到實際結構的支撐體系（剪切型支撐、彎曲型支撐、彎剪型支撐）不同時，強支撐框架的判定準則會產生變化。文獻[5],[6]對雙重抗側力體系的框架進行了全面的分析，也給出了更全面的強弱支撐框架的判斷準則。

3.3 有側移失穩的本質

結構（構件）失穩表示其不再能承受附加的水平力或豎向力，代表了其水平抗側剛度或豎向抗壓剛度的喪失（剛度=0）[10]。軸心壓桿受壓失穩的本質是壓力使受壓構件的彎曲剛度減小，直至消失的過程[2]。這是穩定分析中一個很重要的概念。那么對于框架有側移失穩，就是表明框架的抗側剛度消失。

框架每一層的抗側剛度可以從結構的線性分析直接得到。例如 是第 層的總剪力， 為這一層的層間位移，得到的層抗側剛度為

是什么使這個框架層從抗側剛度 變為等于0？顯然是豎向荷載，豎向荷載就像是一種負剛度的因素，抵消了框架的正剛度[6]。怎么得到框架豎向荷載的負剛度呢?

我們從最簡單的結構受力情況說起。

圖2 豎向荷載的負剛度

如圖2(a)所示桿件沒有抗側剛度，作用了壓力P之后，因為豎向荷載是負剛度，桿件很快就會垮掉（幾何可變）。必須給以側向支撐才能保持穩定（圖2(b)）[10]。側向支撐的剛度 時才能使桿件穩定。反過來可以推論：P的負剛度為 。側移失穩時

即負剛度+抗側剛度=0.

對于懸臂柱，臨界荷載為 ，當作用的豎向荷載 時，抗側剛度 ，記 為P的等效負剛度，要求 得到 。參照 的形式可以假定：

得到 ，此時。

再對如圖2(c)的柱上下端均為彈性轉動約束的情況，可以推導出 式中 在1.0～1.216之間變化，絕大多數在1.1～1.16之間變化，偏安全可以取 [10]。

應用到多層多跨框架中，文獻[6]給出了說明。根據規范查表得到框架柱的計算長度系數，求得各柱子的臨界荷載 之后，從而得到豎向荷載的等效負剛度，即

（3）

因此框架有側移失穩時

（4）

式中， 即層間抗側剛度， 是第 層的總剪力， 為這一層的層間位移，通過線性分析可以得到。 是這一層的第 個柱的軸力； ，這個系數變化非常小，從工程實際的角度來看，取1.1的情況下，得到的臨界荷載最大值誤差為10%，如果換算到計算長度系數，則最大的誤差只是5%[6]。

這樣得到的公式（4）有非常重要的實際應用價值，在幫助我們理解框架愛有側移失穩本質的基礎上，能解決框架中各柱子軸力分布不均時的臨界荷載及計算長度，也能分析框架各層的穩定性。

4有側移框架和無側移框架

文獻[3]中在4.1節中提到：按規定，對于有支撐的剛架，當其抗側移的剛度大于或等于同類無支撐剛架抗側移剛度的5倍時，方認為支撐系統有效，否則仍按無支撐剛架計算其穩定性。但又在4.9節中拋棄了這種說法，采用了文獻[4]的規定。這里面涉及到一個概念性的問題，就是有側移框架和無側移框架到底指的是什么？它們與框架有側移失穩和無側移失穩有什么區別和聯系？

4.1 有側移框架和無側移框架的概念解析

《鋼結構設計規范》(GBJ17-88) [7] 第5.2.2條最末尾有這樣一個注釋：無側移框架系指框架中設有支撐架、剪力墻、電梯井等支撐結構，且其抗側移剛度等于和大于框架本身抗側移剛度的5倍者。有側移結構系指框架中未設上述支撐者，或支撐結構的抗側移剛度小于框架本身抗側移剛度的5倍者。

這樣的概念讓人困惑。因為稍有結構常識的人都清楚的知道，所有的結構及框架-支撐結構中的框架在水平風力或地震力作用下，都會產生側移。那么文獻[7]中的分類又是什么意思呢，或者具有什么用途呢？

實際上，文獻[7]中的準則是對國外規范誤解的結果。5倍關系最早由歐洲鋼結構協會于1977年提出，提出5倍關系的最早本意是對支撐部分和框架部分分擔水平力的比例進行界定，當支撐抗側剛度大于純框架抗側剛度的5倍時，框架分擔的水平力可以忽略不計，框架因不承擔水平力而無側移，并不是框架發生無側移失穩[8]。

那么，對于有側移框架和無側移框架的定義，其實是針對雙重抗側力結構體系中的框架，根據其水平力的分擔比例來劃分的。

(1) 在雙重抗側力結構中，框架承受的總水平力小于等于總剪力的20％，則可以以足夠的精確度假設所有的水平力都由支撐架（剪力墻）承受，框架本身不承受水平力，從而這個框架可以看作無側移框架。

(2) 不滿足上述規定的框架―支撐結構體系中的框架，是有側移框架。

這樣的區分，在沒有計算機的時代，可以帶來計算上的簡化，在計算機時代，實用上已經沒有必要。但是仍然可以根據這個分類，對結構的受力特性有一個初步的總體上的了解：有側移框架是要承擔水平力的，而無側移框架依靠其他剛度更大的子結構來承擔水平力[6]。

4.2 兩種框架分類的區別

有側移框架和無側移框架的區分，不涉及到框架的穩定性計算，只是通過了解建筑物各子結構在承受水平力上的相對比例，對框架進行一個分類。在框架分擔的水平力小到一定程度時可以進行簡化的力學分析。

強支撐框架和弱支撐框架的區分是用于判斷雙重抗側力結構中框架部分的失穩模式的。根據框架結構是發生有側移失穩還是無側移失穩，或者介于兩者之間，選擇和計算對應的框架柱的計算長度及承載力。

5結語

本文從整體上對剛架穩定中側移問題進行了闡述，據此可以更好地學習剛架穩定內容，理解鋼結構穩定性設計的有關規定，更準確地選擇鋼結構穩定計算的圖表或公式。

參考文獻：

[1] 郭耀杰.鋼結構穩定設計[M].武漢:武漢大學出版社,2003.

[2] 陳紹蕃，顧強.鋼結構上冊：鋼結構基礎(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[3] 陳驥.鋼結構穩定理論與設計（第三版）[M].北京:科學出版社,2006.

[4] 鋼結構設計規范（GB50017-2003）[S].北京,2003.

[5] 童根樹.鋼結構平面內穩定[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[6] 童根樹.鋼結構設計方法[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[7] 鋼結構設計規范（GBJ17-88）[S].北京,1989.

[8] 季淵.多高層框架-支撐結構的彈塑性穩定分析及其支撐研究[D].浙江大學博士學位論文，2003.

篇（7）

近年來，在火力發電廠工程設計中, 尤其是高參數、大容量的火力發電廠，鋼結構棧橋的應用日趨廣泛。同時, 鋼結構計算程序的應用, 如STAAD.Pro、STS、SAP6等三維空間設計計算軟件, 又為設計提供了更便利的途徑。本文結合實際工程的設計實踐經驗,談談在火力發電廠鋼結構棧橋設計中的一點體會。

1 棧橋的橫斷面尺寸的確定

桁架寬度方向的軸線尺寸一般參照工藝專業要求確定，比如，根據工藝專業資料，要求棧橋凈空寬8900，高2800。在做結構設計時，應預留出桁架自身寬度及擋水沿寬度。故總寬度應算至桁架中心, 通常a = 250～300。

桁架高度方向的軸線尺寸取決于棧橋的跨度,也與桁架相鄰節點間距離有關， 且為100 的倍數。棧橋一般可視為簡支梁，單跨棧橋跨度一般情況下為30～36m 。橋跨尺寸的確定除上述條件外, 還要考慮到所用鋼材的經濟性、制做簡單及安裝方便。理論上，鋼材消耗最少的桁架其h/ L ( h 為桁架高度,L 為桁架跨度)在1/ 10 左右。這樣，假設不加下撐的桁架高度為3.3m , 最優跨度為33～39m，但由于受到型鋼截面等因素的限制，棧橋不宜過長。綜合考慮，實踐中一般棧橋h/ L 在1/ 10左右，并且如果多跨棧橋的跨度不等, 通常為了使棧橋的高度統一, 小跨度的桁架高度就要隨大跨度的桁架高度而加大。

2 桁架的跨間結構

桁架一般設計成簡支梁式或懸臂式, 一般不采用連續梁式超靜定多跨桁架, 懸臂桁架的懸臂長度一般不超過6～8m 。桁架的節點間距離主要由桁架高度、樓板形式及跨度綜合考慮確定的。設計原則是使桁架中桿件間夾角接近45°，如不能，至少也要在30°～60°之間。支撐樓板的橫梁應該放在桁架的節點上。

桁架一般采用兩種形式: ①帶有輔助豎桿的三角式腹桿系桁架。②斜桿受

拉、豎桿受壓的下斜式桁架。

三角式腹桿體系的桁架中只有向跨度中心傾斜的腹桿才是受拉的, 另一半的斜桿和輔助豎桿受壓。兩種形式桁架各有優劣。第一種桁架，優點是由于在桁架純受彎時，平面內，兩端豎桿為零桿。這樣在桁架平面外，兩端豎桿只承受整個桁架的水平力作用，受力比較單一明確。缺點是計算長度大的斜腹桿受壓，要按壓桿長細比設計，截面會較大。第二種桁架正好彌補了第一種的缺點，計算長度短的垂直腹桿受壓，按壓桿長細比設計。

桁架桿件布置時應使桁架節間數為偶數, 若不能則中央節間可采用交叉斜腹桿。承重桁架所受豎向荷載(恒載、活載包括風在豎向產生的荷載) 應通過桁架的節點變成桁架的軸力傳遞到支座。桁架中，除兩端豎桿外，應控制所有桿件盡量只承受軸向力。在staad空間三維設計計算中，可以真實的模擬水平風荷載棧橋的作用。通常將水平風荷載加在上下弦或垂直豎桿上。

3 水平支撐系統

上弦水平支撐系統用來承受棧橋的橫向荷載, 是保持桁架的空間穩定及空間剛度的重要組成構件, 也是棧橋構件中除主桁架以外很重要的構件。它布置在兩桁架間的上弦平面內。水平支撐系統由兩側桁架上弦、支撐斜桿、屋面橫梁等構件組成。桁架的上弦桿同時是支撐的組成桿件。下弦水平支撐系統由桁架下弦、樓面梁、樓板等組成。由于目前樓板都設計成壓型鋼板做底模的現澆鋼筋混凝土組合樓板，所以剛度較大，下弦一般不再設支撐斜桿。

4 棧橋兩端門架

按照《火力發電廠土建結構設計技術規定》，桁架端豎桿應與端部橫梁組成∏形剛架。以保證棧橋的橫向穩定，承受整個棧橋的水平荷載。根據這個要求，棧橋兩端門架為剛接的剛度較大的∏形剛架。兩端門架應成為水平支撐系統承受水平力的支點。水平支撐系統將棧橋的水平作用力通過兩端門架傳向支座, 以保證棧橋在橫向的剛度及穩定。在連接節點設計時必須保證兩端門架端豎桿與端部橫梁的連接點為剛接。同時，端豎桿又是桁架組成部分。端豎桿截面的選擇必須考慮兩者的內力組合。端門架的橫梁及立柱通常均選用H型鋼。 立柱的底部基板應與地面平行, 從而保證斜棧橋桁架在重力作用下不產生整體水平滑移。

5 桁架構件截面選擇與桁架桿件的計算長度

桁架上下弦一般采用H型鋼，在第一種承重桁架中腹桿全部由雙角鋼組成的T形截面構成。在第二種承重桁架中，不難看到，在豎向力作用下，斜桿全部受拉，垂直腹桿全部受壓。這是一種比較理想的受力狀態。斜桿按拉桿長細比選擇雙角鋼組成的T形截面，垂直腹桿按照壓桿選擇截面。桁架受豎向荷載較小時可以選擇雙角鋼，荷載大時可以選擇H型鋼。實踐中一般選擇等邊雙角鋼組合。

6 棧橋支座

篇（8）

由于鋼結構本身具備自重輕、強度高、施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結構更是非常理想。輕型金屬板材及其配套的門式剛架等系列輕型鋼結構已得到了較為廣泛的應用。下面簡單談一談輕型鋼結構工程中常見的一些質量問題及預防措施。

1 柱腳的制作安裝

1.1 預埋地腳螺栓與砼短柱邊距離過近。在剛架吊裝時，經常不可避免的會人為產生一些側向外力，而將柱頂部砼拉碎或拉崩。在預埋螺栓時，鋼柱側邊螺栓不能過于靠邊，應與柱邊留有足夠的距離。同時，砼短柱要保證達到設計強度后，方可組織剛架的吊裝工作。

1.2 往往容易遺忘抗剪槽的留設和抗剪件的設置。柱腳錨栓按承受拉力設計，計算時不考慮錨栓承受水平力。若未設置抗剪件，所有由側向風荷載、水平地震荷載、吊車水平荷載等產生的柱底剪力，幾乎都有柱腳錨栓承擔，從而破壞柱腳錨栓。

1.3 柱腳底板與砼柱間空隙過小，使得灌漿料難以填入或填實。一般二次灌料空隙為50mm。

1.4 有些工程地腳螺栓位置不準確，為了方便剛架吊裝就位，在現場對底板進行二次打孔，任意切割，造成柱腳底板開孔過大，使得柱腳固定不牢，錨栓最小邊（端）距亦不能滿足規范要求。

2 梁、柱連接與安裝

2.1 多跨門式剛架中柱按搖擺柱設計，而實際工程卻把中柱與斜梁焊死，致使實際構造與設計計算簡圖不符，造成工程事故。所以，安裝要嚴格按照設計圖紙施作；

2.2 翼緣板與加厚或加寬連接板對接焊縫時，未按要求做成傾斜度的過渡。對接焊縫連接處，若焊件的寬度或厚度不同，且在同一側相差4mm以上者，應分別在寬度或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。

2.3 端板連接面制作粗燥，切割不平整，或與梁柱翼緣板焊接時控制不當，使端板翹曲變形，造成端板間接觸面不吻合，連接螺栓不得力，從而滿足不了該節點抗彎受拉、抗剪等結構性能。

2.4 剛架梁柱拼接時，把翼緣板和腹板的拼接接頭放在同一截面上，造成工程隱患。拼接接頭時，翼緣板和腹板的接頭一定要按規定錯開。

2.5 剛架梁柱構件受集中荷載處未設置對應的加勁肋，容易造成結構構件局部受壓失穩。

2.6 連接高強螺栓不符合《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接的技術條件》或《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈型式尺寸與技術條件》的相關規定。高強螺栓擰緊分初擰、終擰，對大型節點還應增加復擰。擰緊應在同一天完成，切勿遺忘終擰。一定要在結構安裝完成后，對所有的連接螺栓應逐一檢查，以防漏擰或松動。

2.7 有些工程中高強螺栓連接面未按設計圖紙要求進行處理，使得抗滑移系數不能滿足該節點處抗剪要求。必須按照設計要求的連接面抗滑移系數去處理。

2.8 有的工程缺乏有針對性的吊裝方案，吊裝剛架時，未采用臨時措施保證剛架的側向穩定，造成剛架安裝倒塌事故。應先安裝靠近山墻的有柱間支撐的兩榀剛架，而后安裝其他剛架。頭兩榀剛架安裝完畢后，應在兩榀剛架間將水平系桿，檁條及柱間支撐，屋面水平支撐，隅撐全部裝好，安裝完成后應利用柱間支撐及屋面水平支撐調整構件的垂直度及水平度，待調整正確后方可鎖定支撐，而后安裝其他剛架。

3 檁條、支撐等構件的制作安裝

3.1 為了安裝方便，隨意增大、加長檁條或檁托板的螺栓孔徑。檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構件，而且也是剛架梁柱隅撐設置的支撐體，設置一定數量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩定性。若檁條或檁托板孔徑過大過長，隅撐就失去了應有的作用。

3.2 隅撐角鋼與鋼梁的腹板直接連接，當剛架受側向力時，使腹板在該處局部受到側向水平力作用，容易導致鋼梁局部側向失穩。

3.3 有的工程所用檁條僅用電鍍，造成工程尚未完工，檁條早已生銹。檁條宜采用熱鍍鋅帶鋼壓制而成的檁條，且保證一定的鍍鋅量。

3.4 因墻面開設門洞，擅自將柱間垂直支撐一端或兩端移位。同一區隔的柱間支撐、屋面水平支撐與剛架形成縱向穩定體系，若隨意移動其位置將會破壞其穩定體系。

3.5 有些單位為了節省鋼材和人工，將檁條和墻梁用鋼板支托的側向加勁肋取消，這將影響檁條的抗扭剛度和墻梁受力的可靠性。故施工單位不得任意取消設計圖紙的一些做法。

3.6 有的單位擅自增加屋面荷載，原設計未考慮吊頂或設備管道等懸掛荷載，而施工中卻任意增加吊頂等懸掛荷載，從而導致鋼梁撓度過大或坍塌。任何單位均不得擅自增加設計范圍以外的荷載。

3.7 屋面板未按要求設置，將固定式改為浮動式，使檁條側向失穩。往往設計檁條時，會考慮屋面壓型鋼板與冷彎型鋼檁條牢固連接，能可靠的阻止檁條側向失穩并起到整體蒙皮作用。

3.8 剛性系桿、風拉桿的連接板設置位置高低不一，使得水平支撐體系不在同一平面上，從而影響剛架的整體穩定性。剛性系桿與風拉桿構成水平支撐體系，其設置高度在同一坡度方向應保持一致。

目前，我國鋼結構住宅產業已進入一個新的發展階段，有關規范和標準已經出臺，國內鋼材產量充足，有了一批鋼結構住宅試點與示范的建設經驗和科技成果，鋼結構住宅的發展已具備了較好的物質和技術基礎。當然，在鋼結構住宅發展方面，還有一些技術問題有待解決。鋼結構住宅的推廣還需要做大量的工作，完善不同類型結構設計規范和施工技術標準，研制新型的輕質保溫墻體材料以及與住宅部品的配套問題，同時還要廣泛宣傳開發輕鋼住宅的益處，讓更多的開發商、設計師和用戶認識了解鋼結構住宅的優點。

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中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1.建筑設計與結構設計的概念

1.1建筑設計的概念

建筑設計指的是建筑工程在建造之前，建筑設計師充分按照工程任務，把可能在工程施工過程中或者使用過程中出現的問題作好通盤的設想，并擬定好解決問題的方案。建筑設計的主要內容包括：初步方案、初步設計、搜集資料、技術設計施工圖、技術設計施工詳圖等。隨著科學技術的不斷發展，建筑設計中越來越深入廣泛的利用各種科學技術的成果。

1.2結構設計的概念

結構設計指的是建筑工程的結構設計，主要包括建筑工程的基礎設計和上部結構設計。建筑工程的上部結構設計的主要內容和步驟包括：(1)根據建筑工程設計來確定建筑物的結構體系和結構的主要材料；(2)建筑物的結構平面布置；(3)初步篩選建筑材料的類型和強度等級，并根據以往經驗初步確定建筑物構件的截面尺寸；(4)建筑物的結構內力分析、各種荷載作用分析、結構荷載計算；(5)建筑物結構荷載效應組合；(6)建筑物構件的截面設計。

2.現代建筑設計與結構設計存在的問題

2.1現代建筑結構設計中的扭轉和共振問題

在現代建筑工程的結構設計中要求建筑三心要盡量匯于一個中心點，建筑三心指的是建筑物的結構重心、剛度中心和幾何形心。現代建筑結構設計中的扭轉問題主要是指在建筑物的結構設計過程中沒有做到三心匯于一點，在建筑物的水平荷載作用下建筑結構出現了扭轉振動效應。所以，為了避免建筑工程因水平荷載作用而出現的扭轉破壞，就必須在對建筑物的結構設計時盡量選擇合理的平面布局和結構形式，讓建筑物的三心盡量匯于一點。還有現代建筑結構設計中出現的共振問題，如果發生地震，而建筑場地的特征周期與建筑物的自振周期又很接近，那么建筑物和建筑場地就有可能發生共振。所以，在設計建筑工程方案時，必須要針對預估建筑場地的特征周期，選擇合適建筑結構體系和結構類型，并通過調整建筑物結構的層數，擴大建筑場地特征周期與建筑物的自振周期之間的差別，從而避免共振問題的發生。

2.2現代建筑結構的水平側向位移問題

現代建筑工程設計的水平側向位移即便能夠滿足建筑工程結構規程的要求，也不能代表該建筑結構設計是合理的，因為這其中還要充分考慮到地震力的大小和周期等因素。在對建筑工程進行抗震結構設計時，建筑物的結構剛度和地震力的大小有著直接的關系。當建筑物結構剛度小，而建筑工程的結構設計并不合理，但由于地震力比較小，所以結構位移也比較小，位移也就控制在規范允許的范圍內，但是這并不是合理的結構設計。因為地震力小、結構周期長是很不安全的，并且位移的曲線變化應該具有連續性，除了沿著豎向發生剛度突變之外，不能夠有其他明顯的折點或者拐點。在一般情況下位移曲線有三種類型：(1)剪力墻結構的建筑工程發生的位移曲線應該是彎曲型；(2)框架結構的建筑工程發生的位移曲線應該是剪切型；(3)框一筒結構和框一剪結構的建筑工程發生的位移曲線應該是彎剪型。

3.建筑設計與結構設計的關系

3.1建筑設計與結構設計的相互配合

在建筑工程的建設過程中，無論是公共建筑、工業建筑還是民用建筑大致可以分為分為兩類：(1)擁有完善的使用功能，優美的建筑造型，通過專業化的施工工藝和制造技術與先進的結構體系有機地結合，創造出經濟適用的、新穎的、技術先進的建筑物；(2)主要追求新奇的藝術效果為主，沒有合理的建筑結構方案，創造出奇特的建筑物。在現代建筑物中主要實施和提倡第一類建筑。以具體的工廠廠房設計來談結構設計和建筑設計相互配合。工廠廠房的設備較大，車間要求十分寬敞，防火要求比較高，并且不改隔墻。以往的設計大都采用的是排架結構，廠房的墻體為240磚墻，廠房的屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結構，這樣的廠房才能滿足使用要求。但這種排架結構的設計不足之處施工周期長、跨度受限制、不經濟。

根據結構設計必須要考慮到廠房施工方便和經濟合理的條件，在現代的工廠設計中可以采用門式剛架輕型房屋鋼結構，在標離1米以下的地方為磚砌體，而墻體則用壓型彩鋼板，屋蓋也一樣。這樣的設計不但能克服上述廠房結構形式的不足，而且還滿足了廠房的使用要求。比如在對棉花加工廠這類廠房進行結構設計時，要充分滿足廠房的生產工藝要求，在廠房的功能布局上要充分考慮運輸活動和生產活動的方便，要為工廠創造良好的工作環境，這是這類廠房的設計原則。所以，在滿足基本要求的前提下，施工最方便、最經濟、施工周期最短的設計方案必然成為首選方案。對于公共建筑來說，建筑的設計不能離開具體的設計對象。一個優秀的建筑必然是結構設計和建筑設計之間密切配合的結果，同時還要分清配合的側重點。一個好的建筑設計能夠將建筑物完善的使用功能和優美的建筑造型與結構設計充分地結合在一起。

3.2建筑設計與結構設計之間的密切聯系

在建筑設計過程中，有少數的建筑設計師把結構總是放在第二位，并一直強調結構必須服從建筑，這種觀念不但忽略了最基本的力學規律，還分割了科學的完整性。這種最大滿足使用功能和片面地追求建筑藝術與建筑技術結合的要求，往往會給建筑工程的質量帶來嚴重的隱患。在建筑設計過程中，任何一個建筑設計方案都會對建筑具體的結構設計產生一定的影響，并且建筑結構設計的技術水平也制約著建筑設計得層次。所以，在建筑工程的設計過程中，建筑設計師必須要具備一定的結構方面的基礎，并且能夠與結構設計相互協調，適當的結合，讓二者互相統一，從而創作出優秀的、完美的建筑設計作品。

有的建筑設計師在設計中過分強調創作的標新立異、新穎、美觀，從而不能與結構設計有效的結合。而建筑物本身承受著巨大的地震力、自重荷載與活載、扭矩力、水平風力等，要是建筑設計師不按照建筑的結構受力特征和基本的結構技術原理進行豎向設計和平面設計，也不征詢結構設計師的意見，這樣就會導致結構設計師不能合理的選擇結構體系，從而出現建筑結構不穩定問題發生。比如可以講建筑物的截面設計成為三角形，這樣建筑物的抗側能力和抗彎矩力就會小很多。還有些建筑設計師經常忽視結構力學的基本規律。比如：對于需要抗震設防的地方，建筑的高層電梯設置在建筑物的一側，不能與建筑物的剛度中心相互重合，電梯筒就會受到很大的剛度，從而造成結構偏正，產生扭轉。

結束語：

從建筑結構效益的角度來看，片面追求建筑物的藝術表現，忽視結構原理，設計出來的建筑作品往往只能作為雕塑作品或者是虛假的造型。只有符合正確的結構邏輯的建筑，充分發揮結構本身造型特點，充分融合結構設計構思和建筑設計構思去實踐個性的建筑，才能算得上是成功的建筑作品。同時，建筑設計師要不斷提高自身的藝術修養，勇于創新，充分利用結構設計原理來完善建筑設計。而建筑結構設計師也要充分了解建筑設計師的意圖，促進結構設計和建筑設計的有機融合和密切配合，從而設計出更高水平的建筑作品。

參考文獻：

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篇（10）

多格水池是城市給水排水工程重要的水工構筑物，因具有占地面積少、便于工藝設備布置和操作等優點，被廣泛應用于生活污水處理、市政工程供水、工業廢水等工程，尤其近年伴隨大型自來水廠及城市生活污水處理廠工程的增多，多格水池的建設數量也隨之增多。水池內力計算方法及理的發展歷程是一個在不斷總結積累工程經驗的基礎上逐步完善的過程，并且它與結構力學及計算分析理論的發展密切相關。作用于水池的外荷載通常有池頂活荷載、覆土荷載、過車荷載、土的側向壓力及內外水壓力等，求解多格水池內力時，需將上述荷載作為邊界條件并建立于未知數相等的條件方程，聯立進行求解。多格水池常見的內力計算方法有：傳統的結構力學計算方法（包括位移法和力法）；利用Ansys、SAP2000、Midas/civil2006、世紀旗云等有限元結構分析軟件模擬并計算內力；采用彈性地基梁法的結構內力計算，這些方法也各有其優缺點。

力矩分配法是以位移法為基礎的一種數值漸近方法，由美國H.克羅斯于1932年發表的，主要用于桿系剛結結構（如連續梁和剛架）的受力分析。隨著結構力學理論水平的不斷提高力矩分配法在土木工程界已經廣泛應用，其涉及工民建、市政、道橋、水利、港工等領域，也得到工程界專業人士的認可。力矩分配法主要用于連續梁和無結點線位移（側移）剛架的計算。其優點是不需要建立和解算聯立方程組，而在其計算簡圖上進行計算或列表計算，就能直接求得各桿斷彎矩，正在被更多的設計者所接受和應用。

1 多格水池底板計算原理

1.1 計算原則

對于底板跨度較小的水池，底板內力適用于地基反力直線分別假定，分別在底橫、縱向取單位截條進行計算。但對于多格水池底板，由于組合工況繁多，截條計算方式非常繁瑣，總結以為工程經驗，可對多格水池在滿足以下原則情況下進行簡化計算。

（1）底板與外墻池壁按簡支考慮，底板與內隔墻池壁按固結考慮，池壁在側向荷載作用下的底端彎矩作為力偶荷載傳遞在底板上。

（2）地基反力計算時僅考慮池底板以上所有豎向荷載，不含池內液體重和底板自重。

（3）底板根據每格水池平面尺寸長寬比，分為單向和雙向受力底板，分別根據底板四周支承條件查取《建筑結構靜力計算手冊》中均勻荷載作用下板的計算系數表，得出各格底板在地基反力作用下跨中和支座的彎矩。

（4）底板位于外墻池壁根部的支座彎矩即為該處池壁底板彎矩；各池格底板跨中彎矩等于地基反力作用產生的跨中彎矩加上該池格滿水工況下相應方向池壁底端彎矩；各池格底板在中間隔墻處的支座彎矩等于地基反力作用產生的支座彎矩加上該池格滿水工況下相應方向池壁底端彎矩。

1.2 力矩分配法的基本原理

1.2.1 基本方程

力矩分配法的理論基礎是位移法，為此通過位移法基本體系來說明力矩分配法的基本原理，如圖1所示的剛架，該剛架僅有一個基本未知量（只有角位移無線位移）。

如圖1中（a）、（b）所示，可得系數和自由項為

表示匯交于結點1的各桿端轉動剛度之和。

是附加約束上的約束力矩，它等于匯交于結點1的各桿端固端彎矩的代數和，它同時表示各固端彎矩所不能平衡的差額，故又稱為結點上的不平衡力矩。由此解基本方程得：

基本未知量求出以后，由疊加原理求最后的各桿端彎矩，即匯交于結點1的各桿端為近端，另一端為遠端。則各近端彎矩為：

以上各式中的第一項表示荷載單獨作用時所產生的彎矩，即固端彎矩。第二項表示結點轉動角度為時所產生的近端彎矩，相當于把約束力矩或不平衡力矩反號后按匯交于同一結點的各轉動剛度所占的比例分配給近端，故稱為分配力矩，其中、、、稱為分配系數，可統一寫為：

顯然，匯交于同一結點各桿端的分配系數之和應等于1，即，此條件主要用于校核。各遠端彎矩為：

以上各式中的第二項為近端結點轉動時產生的遠端彎矩，如果我們暫不考慮固端彎矩，它就等于近端分配力矩乘以傳遞系數，因此稱之為傳遞彎矩。

1.2.2 基本運算步驟

為此，在畫連續梁、無結點線位移的剛架或雖有結點線位移但線位移已知的剛架彎矩圖時，不必繪制圖和圖，也不必列位移法的基礎方程，直接計算各桿的桿端彎矩，其步驟如下：

（1）鎖住結點，求約束力矩。約束力矩等于匯交于同一結點的固端彎矩之和，以順時針轉向為證。

（2）放松結點，求分配力矩和傳遞彎矩。分配力矩等于將約束力矩或不平衡力矩反號后乘以匯交于同一結點的各近端的分配系數，傳遞彎矩等于分配力矩乘以傳遞系數。

（3）疊加以上結果。各近端的桿端彎矩等于固端彎矩加上分配力矩，各遠端的桿端彎矩等于固端彎矩加上傳遞彎矩。

2 算例驗證

2.1 設計資料

以《湖南省新化縣經濟開發區污水處理項目》預處理組合池為例，水池平面尺寸為26.4m×20.6m，水池高H=5.9m，池壁頂部簡支于頂板，底部固定支承于底板上。水容重，修正后的地基承載力特征值。由于底部較大，選取比較有代表性的四格底板進行計算。

2.2 荷載計算

（A）已知，在水側壓力作用下，

甲板

乙板

（彎矩以池壁內側受拉為正）

（B）頂板和池壁自重

底板自重：

一格水池重：

2.3 地基承載力驗算

2.4 內力計算

（彎矩以底板上面受拉為正）

（1）自重作用

查《給水排水工程結構設計手冊》表3.2.7-3，X31=0.74

跨中彎矩

支座彎矩

（2）根據工藝要求，只存在（Ⅰ）（Ⅱ）池放空其余滿水最不利工況

（3）底板計算彎矩

利用文章方法所求結果如表1所示，同時為作比較，將理正結構工具箱及世紀旗云軟件計算結果也列于表1中。從表1的底板各彎矩值分析可知，底板板跨中都為正彎矩，表明底板最不利工況時底板上部受拉，且底板邊緣彎矩與跨中彎矩相比呈逐漸增大的趨勢，結果符合板一般受力特點。變1中顯示，兩者求解的彎矩所得結果基本吻合，相對誤差基本控制在5%之內。

3 結語

（1）通過將力矩分配法與理正結構工具箱及世紀旗云計算軟件所得彎矩圖進行對比，表明力矩分配法對多格水池底板進行內力計算所得結果是科學合理的且具有較高的精確度，為多格水池底板計算提供了新的計算方法。

（2）力矩分配法不必求解聯立方程組，而且可以直接求得底板邊緣彎矩，運算式可以按照一定得步驟重復進行，比較容易掌握，適合手算。通過該方法計算內力可以加深對結構受力的理解并復核計算軟件的合理性及準確性，對實際工程有一定指導意義。

（2）通過上述計算結果對比，表明文章提出的計算方法對多格水池底板內力進行計算是很有效的，它能較好反映上部結構和底板的相互作用，該方法還可以適合于市政工程中常見的泵房、沉井、涵洞等給排水工程結構的設計及計算。

參考文獻

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