学文网钢结构设计篇1
[关键词]钢结构 钢材 普通碳素钢 结构钢
提起钢结构用钢大家并不陌生,像Q235和Q345这样的钢材是最常用的,也是生活中接触最多的。的确,从材性、材质方面看,现在市场充分供应的Q235及Q345号钢的各类钢材,可以保证建筑钢结构的基本需求。钢结构是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。它的基本特点是强度高、自重轻、刚度大、材料匀质性和各向同性好。
因此,用什么类型的钢材对钢结构的影响很大。下面就从钢结构用钢的钢种钢号及版带钢中的钢结构用钢这两方面对钢结构的选用做一介绍。
一、钢结构用钢的钢种钢号
1.普通碳素结构钢
普通碳素结构钢,按用途可以分为:一般用途普通的普通碳素和专用普通碳素钢。
按含碳量及屈服强度高低分为5种牌号:Q195,Q215,Q235,Q255,Q275.QISH其中钢结构主要用Q235号钢。Q215和Q255也可作结构用,但是产量和用量相对较少。
使用该标准钢号要注意一下几点:
(1)该标准钢号主要用作工程用和一般结构用钢。
(2)该标准钢在在使用品种方面主要有钢板,钢带和型钢。
(3)该标准钢号可用作焊接和栓接结构用钢。但焊接结构不宜选用A级钢,除非有含碳量
(4)该标准钢号一般在热轧状态下交货和使用。
2.焊接结构耐候钢
在钢中加入少量合金元素,其耐候性较焊接结构耐候钢更好。其牌号为Q295GNH,Q295NHL,Q345GNHL。
3.低合金钢
低合金钢,按用途可以分为:低合金结构钢:耐腐蚀用钢:低温钢:钢筋钢:耐磨钢:特殊用途的专用钢。按屈服强度高低分为5种牌号,每牌号钢中分别包含了若干钢种,其中钢结构用为Q345, Q390, Q420三个牌号。
二、板带钢中的钢结构用钢
结构用的板带钢主要有:热轧钢板和钢带,冷轧钢板和钢带,花纹钢板以及高层建筑结构用钢板。
三、钢材选用的标准
1.用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板,应采用先行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢。
2.门式刚架、吊车梁、和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B或Q345A及以上等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用Q235A钢。当有根据时,门式刚架、檩条和墙梁可采用其他牌号的钢制作。
《钢结构设计规范》GB 50017-2003中3.3.1规定,承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢,其质量应分别符合现行国家标准碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。
这些都是钢结构的一些用钢,当然还有其他的。以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材,大大提高其屈服点强度;此外要轧制新品种的型钢,例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。由于钢结构的这些特点,它将会在建筑方面占有很重要的地位。
参考文献:
[1]中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检***总局.钢结构设计规范.
[2]低合金高强度结构钢―GB1597-94.
钢结构设计篇2
【关键词】住宅结构，架支撑体，混凝土，设计形式
钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“h”型截面物做主梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式钢架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点，因此结构更是非常理想。因此钢结构的结构及其设计形式更要更深刻了解
钢结构住宅结构的形式
1钢框架与混凝土筒体（墙体）的混合结构体系其特点是钢一混凝土混合结构的平面布置一般为楼电梯或卫生间采用钢筋混凝土，形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点有机地结合起来，外周梁柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢梁与混凝墙则采用铰结，由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移控制指标可参照钢筋混凝土结构采用，但框架部分承担的地震力不得小于结构底部剪力的20%和楼层最大剪力的1.8倍二者的较小值，在大多数情况下，后者往往起控制作用，这种体系的住宅平面上应限制无剪力墙部分框架的长度，否则楼面无限刚的假定将很难满足。这种的受力特点为结构整体破坏属于弯剪型，结构破坏主要集中于混凝土芯筒，特别是结构下部的混凝土筒体四角，对这部位应予加强，保证筒体的延性，此外钢梁与混凝土墙体的连接部位受力复杂，也是最易遭受破坏的地方，该节点应保证能承受钢梁可能出现的轴向力。这种体系的不足之为芯筒为混凝土，重量减少不是很多，现场浇捣混凝土的工作量仍然较大。从建筑平面布置的角度来看，柱子一般布置在阳台或转角部件，以利于住户的装修处理。
2.架支撑体系
对于多层及小高层建筑，可以建筑的外墙，结合门窗位置双向交叉支撑，支撑采用角钢、槽钢成圆钢，可按拉杆设计，而且在轻钢住宅结构中，撑也不一定必须从下到上同一位置设置，也可跳格布置，其目的主要是为了增加结构的刚度，对于外墙开有门窗时，也可在窗台高度范围内布置，形成类似周边带状桁架的结构形式，对结构整体刚度进行加强。对高层住宅，可选择山墙和内墙布置中心支撑或偏心支撑，值得注意的是当采用单斜柱体系时，应设置不同倾斜方向的两组单斜杆，以抵抗双向地震作用，在节点方面，若支撑足以承受建筑物的全部侧向力作用，则梁柱可部分或全部做成刚接。在高烈度地区，如果柱子比较细长，则大多采用偏心框架体系，这种体系的特点是，在小震或中等烈度地表作用下刚度足以承受侧向水平力，在强震作用下又具有很好的延性和耗能能力。支撑框架在水平力作用下，类似于竖向悬臂桁架，柱子像弦杆一样承担外部荷载产生的弯矩，斜支撑和梁如同腹杆承受水平力，腹杆承担水平剪力，弦杆的轴向变形对框架侧向变形的影响使结构产生弯曲的形而腹杆的变形对框架侧向变形的影响使结构产生"剪切的形状，最终形成的侧向变形形状是弯、剪两种曲线效果的组合，弯、剪效果的相对大小，主要取决了耗能支撑的刚度，一般在均衡的低层支撑结构中，剪切变形最为重要，有时它基本决定了结构的侧向变形，因此这种结构的底层层间变形较大；在中高层结构中，柱子中较大的轴向力和变形以及二者沿高度的大量积累使弯曲变形占主导地位，在高宽比大于8的单对角支撑区格中，全部水平位移的60%～70%通常是弯曲变形引起的，因此这种结构的顶端或接近顶端的层间变形最大，据此认为，对于剪切型的低层结构，应注意在结构的底部设置耗能支撑；对于弯曲型的中高层结构，不能忽视在结构的顶部设置耗能支撑，支撑布置时，不得采用支撑点在柱中的K形支撑，同时对支撑构件应控制其轴压比，7度时一般不得大与/fy。如果作为住宅结构层高较低，构件节间尺寸较小，导致支撑构件及节数量均较多，而且传力路线较长，抗侧效果差，支撑结构体系也可考虑采用跨层支撑。
3列桁架结构体系
错列桁架结构体系产生于20世纪60年代，由美国麻省理工学院首先提出，并成功用于多个公寓及旅馆建筑中。该体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。这种体系的受力特点为：水平力主要通楼板传至相邻桁架的斜腹杆，如此水平荷载最终通过落地桁架的斜腹杆或底层支撑传至基础，楼层间的柱子主要承受轴力，其所受的剪力和弯矩很小。由于桁架有整层高，所以整个体系刚度较大，一般不需要增加柱子刚度以控制位移，由错列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，其柱截面强轴可布置在纵向，故其纵向侧移刚度亦较大，这种体系的用钢量可较框架结构减少30～40%，因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系，目前湖南大学正对该体系作系统研究。
钢结构设计篇3
【关键词】钢结构；大悬臂构件；节点
【中***分类号】TU394 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0195-02
一、引言
随着城市建设的不断发展，钢结构大悬臂构件如钢雨篷应运而生。由于主体建筑的条件限制以及后期增设雨篷对构件造型等各方面的要求不同，使构件的设计采取不同的处理方法，不同的计算模型。在较大的风载或雪荷载的作用下发生结构破坏屡见不鲜。本文对钢结构大悬臂构件受力情况进行总结，分类，并对每种类型的构件适应的情况及优缺点，提出相应的设计要点。
二、大悬臂构件连接分类
以钢雨篷为例（见***一）：
根据实际情况，可分为四类。
1、为使用两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用，纵横杆件采用刚接节点。拉杆则按拉压杆考虑，考虑在风荷载作用下承受压力，以抵抗风吸力作用。该类型雨篷支座节点设计支座均较为简洁；纵横向水平杆件大小均匀，较为美观，但纵横梁刚接节点处理较复杂。
2、与前者基本相同。拉杆则按单位拉杆考虑，不考虑在风荷载作用下承受压力，风吸力作用由支座刚接节点抵抗。该类型雨篷支座节点设计制作均较为复杂；但拉杆由于是单拉杆，因此长细比限制较小，所以较细，感官上更为轻盈。
3、纵横向水平杆件大小相差较大。横向杆件截面较大，纵向杆件截面很小。并且为使两根拉杆对整片雨篷起到支撑作用，该类型雨篷纵向杆件很细，可在一定程度上满足建筑对雨篷结构的轻盈性的要求；但上部拉杆较粗，通长圆管杆略显复杂。
4、与前者基本相同，拉杆则按单拉杆考虑受压失效。该类型雨篷除前者的优缺点外，又改善了拉杆的粗度，使得雨篷更加轻盈。
三、荷载、作用及荷载组合
1、荷载
（1）永久荷载
（2）活荷载及施工检修荷载
活荷载按不上人屋面活荷载取用0.5kN/m²,组合值系数0.7；
施工检修荷载为每隔1.0m取集中荷载1.0 kN。
此两项荷载取其中一项。
（3）雪荷载
SK=μrs0
雪荷载组合值系数0.7。
（4）风荷载
ωk=βgzμs1μzω0
式中系数，按《建筑结构荷载规范》7.2条取用。
（5）地震作用
根据《建筑抗震设计规范》可按竖向地震反应谱方法计算或按（5）条简化计算。在采用反应谱方法计算时可取水平地震影响系数的0.65倍来定义竖向反应谱（《网壳结构技术规程》（JGJ61-2003）4.4.5条）。
2、荷载组合
根据《建筑结构荷载规范》采用荷载效应的基本组合对结构承载力极限状态进行验算，对基本组合的规定：
屋面活荷载不与雪荷载同时组合；屋面活荷载及雪荷载与风荷载反向，因此不同时组合；
在永久荷载对结构有利时分项系数取1.0。
由以上得到基本组合如下。
（1）由可变荷载控制的基本组合
S=γG SGK +γQ1 SQ1K + γQiψci SQiK
（2）由永久荷载控制的基本组合
S=γG SGK + γQiψci SQiK
（3）包括地震效应的基本组合
在只计算竖向地震效应时水平地震效应的分项系数γEh=0.0 ，且对一般结构在与地震效应组合时，对于一般结构构件风荷载系数ψw=0.0
S=γG SGE +γEvSEvk
按《建筑抗震设计规范》5.3.3条，对于8度取SEvk=0.1SGE 。
（4）正常使用状态荷载组合
对于结构的正常使用计算状态进行验算时，应采用荷载效应的标准组合
S7=1.0 SGK+1.0 Ssnow K
四、杆件截面控制
1、横向梁
主要由计算应力与变形控制，一般变形为控制因素。长细比控制一般150。
2、纵向梁
对于1、2两种类型仍然受应力与变形控制，一般长细比150。
3、拉杆
对于2、3、三种类型雨篷需按拉压杆控制，但由于在风载下受压控制250（《钢结构设计规范》5.3.9条注5规定为250）
对于B、D、三种类型按拉杆控制长细比400，考虑在风荷载作用下杆件失效。
五、关键节点处理
1、纵横梁连接节点见***2
上下翼缘建议采用贴板予以加强，以保证节点刚度，也使得实际的受力与计算模型吻合。
2、横梁支座刚接点见***3。
可采用一般栓焊连接方式，实现刚接节点。
3、拉杆与梁连接点
拉杆下端节点见***4、***5。
对于1、2两种类型雨篷可采用1方式连接，3、4两种类型雨篷拉杆可采用2连接方式。
六、各类结构形式分析
按雨篷在沈阳地区进行算例分析，在基本荷载及参数如表。
表1 沈阳地区雨篷基本荷载及参数
基本雪压s0/( kN/m²)基本风压w0/( kN/m²)地震烈度
0.50.557
表2 荷载标准值
恒荷载（DEAD） 活荷载
（LIVE） 雪荷载
（SNOW） 风荷载(WIND) 地震效应(QUIKE)
程序自动计算 0.5 1.0 -1.1 程序计算或组合计算
根据以上情况经计算，得到较为经济合理的构件截面尺寸及最终计算数据（表3）。
表 3 计算结果数据
雨篷数据 横向梁
应力比 纵向梁
应力比 拉杆
应力比 通长圆管
梁应力比 最大位
移/mm
A 0.467 0.469 0.209 无 4.5/-18.1
B 0.517 0.347 0.444 无 20.0/-16.1
C 0.452 0.044 0.200 0.401 4.4/-19.2
D 0.608 0.040 0.438 0.327 15.0/-18.3
（1）各种类型控制因素均为位移，在此情况下各种类型的杆件（除拉杆外）截面相差不大，另结合施工难度考虑，各类型雨篷的经济性相差不大。
（2）对于2、4三种类型雨篷，在风荷载作用下向上的位移客观，甚至2型向上位移已经达到位移限值，因此在风荷载作用下雨篷的受力体系应酌情严谨考虑。
（3）3型雨篷纵向梁应力比很小，设计时可直接按长细比控制。
（4）3、4型雨篷通长圆管梁应力比相对较大，在设计时可以作为主要调节对象，以使位移满足限值要求。
（5）对于2型、4型雨篷在设计计算时需要对拉杆进行设置，使其为单拉杆，受压时失效。
八、结语
大悬挑钢结构雨篷经常有不合理之处，在各种灾害或满载情况下出现事故也屡见不鲜。本文对大悬挑钢结构雨篷的设计过程进行详尽总结，提出了杆件控制因素与关键节点的设计方式，并通过具体算例给出了设计建议，为今后的大悬挑钢结构雨篷的设计提供参考。
参考文献
[1]GB50009-2001（2006年版）建筑结构荷载规范[S].
[2]GB50011-2010 建筑抗震设计规范 [S].
[3]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].
钢结构设计篇4
关键词：钢结构；抗火设计；传统方法；现代方法；性能化结构设计
中***分类号：TU319 文献标识码： A
一、引言
钢结构是现代建筑工程中较普遍的结构形式之一，随着我国经济的发展和建筑技术的日新月异，钢结构这种建筑结构形式以其重量轻承载力大、塑性韧性好、施工简便、布置灵活等特点广泛应用于超高层建筑、体育馆和大型厂房等建筑中，中国钢结构代表性建筑有国家体育馆、水立方、国家大剧院、上海环球金融中心、南京长江大桥等。但是钢结构耐火性差，钢结构在耐火方面有两个致命的缺点，一是钢材的导热系数很大，火灾下无防火保护的钢构件的温度随着环境温度的上升在15min内就可能超过600℃；二是钢材的强度和弹性模量随着温度的上升而下降，温度为600℃时，钢材的强度和弹性模量将降至常温下的一半，承载力大大下降，因此在火灾中钢结构极易受到破坏或倒塌。
二、钢结构火灾危害
钢结构在火灾下很容易遭到破坏甚至倒塌。例如,1993年我国福建泉州一座钢结构冷库发生火灾,造成3600m2的库房倒塌；1996江苏省昆山市的一轻钢结构厂房发生火灾 , 4320m2的厂房烧塌；1998年北京某家具城发生火灾, 造成该建筑 (钢结构)整体倒塌；2001年美国“9.11”事件中纽约世贸大厦的倒塌,普遍认为飞机撞击后引起的火灾是主要原因；而同年台湾一幢26层的高层钢结构建筑发生火灾,造成了梁、梁柱连接及楼板的严重破坏[1]；2003年上海某钢结构厂房发生火灾,造成整体结构倒塌。钢结构火灾给人类的生命、财产安全造成了重大损失，因此，钢结构抗火设计至关重要
三、钢结构抗火设计目的
钢结构抗火设计,一般期望达到如目的:
(l) 减轻结构构件在火灾中的破坏,避免构件在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散困难；
(2) 避免结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡；
(3) 减少火灾后结构的修复费用 , 缩短灾后结构功能恢复周期 ,减少间接经济损失；
四、钢结构抗火的计算模型
结构分析模型可采用构件模型、子结构模型和整体结构模型。构件模型相对简单，但难以准确模拟边界约束条件。而子结构模型可以解决这一问题，但计算要比构件模型复杂。整体结构模型可以准确反映火灾下钢框架整体的行为，但计算工作量最为复杂。构件模型和子结构模型可用于火灾下构件层次的结构承载力极限状态分析，整体结构模型主要应用于火灾下整体结构层次的结构承载力极限状态分析。
五、钢结构抗火设计要求
钢结构抗火设计中，无论是构件层次还是整体结构层次，均需满足下列要求：
1.在各种荷载效应组合下，钢结构耐火时间应不小于规定的结构耐火极限；
2.在规定的结构耐火极限内，钢结构的抗力应不小于荷载组合效应。
上述两个要求是等效的，满足其一即可,可统一表示为：
结构抗火能力≥结构抗火需求
六、钢梁抗火设计方法
1.传统钢结构抗火设计方法
这种方法是基于试验的构件抗火设计方法，该方法以试验为依据，对构件在一定荷载分布与标准升温条件下进行耐火试验，从而确定采取不同的防火保护措施后构件的耐火时间。通过进行一系列的耐火试验，可确定各种防火措施下构件的耐火时间。进行钢结构抗火设计时，可根据不同构件的耐火时间要求，直接选取相应的防火保护措施。这种方法简单、直观，我国现行GBJ 16-87 《建筑设计防火规范》[2]中关于梁和柱的防火措施的要求正是基于此法。然而该试验方法存在很多缺陷。
（1）构件的端部约束难以实现。钢梁在整体结构中受到相邻构件（柱子）对其的约束构件端部约束状态不同，构件的承载力以及火灾升温所产生的构件温度内力将不同[3]，而这两方面对钢梁的耐火时间有重要的影响，结构中构件的端部约束千变万化，试验很难全面准确的模拟。
（2）钢梁上的荷载分布及大小难以模拟。而荷载分布及大小对构件耐火时间的影响很大，实际构件受力各不相同 , 试验难以概全。
（3）结构的耐火时间基于ISO834升温曲线确定,而现有的研究表明真实火灾与火荷载密度、通风条件、建筑形式等因素密切相关, ISO834曲线并不能反应火灾的真实情况。而火灾升温曲线对结构耐火时间有很大影响。
（4）构件受火后在结构中会产生温度应力 , 而这一影响在构件试验中也难以准确反映。
鉴于试验的上述缺陷, 结构抗火设计方法已开始从基于试验的传统方法, 转为基于计算的现代方法, 特别是英国、瑞典、美国、日本等从20世纪70年代就大规模地开展了考虑上述诸因素的结构抗火计算与设计方法的研究。
2.现代钢结构抗火设计方法
为解决基于试验的结构抗火设计方法存在的问题，可利用热传导理论和结构分析理论，考虑构件的受力大小和形式，构件的截面尺寸、构件的约束形式对构件抗火能力的影响，通过计算确定构件的抗火能力，更符合客观实际。现代人们建立了完善的工程结构计算理论 , 有限元理论更是解决了复杂工程结构 (如大坝、大垮桥梁、高层建筑等) 的分析计算问题,这些结构分析和承载力计算理论经试验验证后 , 被各种设计规范采纳 ,各种结构仅依据计算即可完成设计。这种依据计算进行结构设计的方法,可称为现代结构设计方法,其用于结构设计的步骤为:
（1） 进行结构在外荷载下的分析,确定结构内力 ；
（2）计算结构构件承载力 ；
（3）判别构件承载力是否大于构件内力。如果是, 则结构安全,如果否,则结构不安全。
3.性能化结构抗火设计方法[4]
这种方法对结构抗火需求进行改进，根据具体结构对象，直接以人员安全和火灾经济损失最小为目标，确定结构抗火需求；另考虑实际火灾升温及结构整体性能对结构抗火能力的影响。由于性能化方法以结构抗火需求为目标，最大程度地模拟结构的实际抗火能力，因此是一种先进的抗火设计方法。但是要使钢结构性能化抗火设计方法得以具体实施,除需解决有理论问题外,业主、设计人员、消防主管部门的观念更新也是一个重要的方面。
七、总结
本文分析了钢梁抗火设计的目的、要求和方法，指出了传统钢结构抗火设计方法的优缺点，随着结构抗火理论研究的深人和结构抗火计算理论的完善,依据计算就能实现的基于结构高温承载极限状态的现代钢结构抗火设计方法必将得到推广应用。2000年颁布的上海市标准《建筑钢结构抗火技术规程》中，首次采用了基于计算的方法进行钢结构抗火设计。目前，国内外已将性能化方法引入建筑消防安全设计，性能化抗火设计设计方法将会是今后钢结构抗火设计方法的发展趋势。
参考文献
[1] 李国强．现代钢结构抗火设计方法．消防科学与技术[J]，2002年第1期．
[2] 中华人民共和国国家标准．建筑设计防火规范(GB16－87,修订本)北京：[S]，北京：中国计划出版社．
钢结构设计篇5
关键词：轻型轻型钢结构设计；刚度；稳定性；连接
Abstract: based on the basic condition of steel structure gently and gently steel structure characteristics of the development of understanding, introduces the light of light steel structure design principle, and then to steel structure stiffness, gently overall stability, high strength bolt connection, support, and weld in design are discussed in this paper.
Keywords: light of light steel structure design; Stiffness; Stability; connection
中***分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
引言： 轻型钢结构在高层建筑使用已经几十年。轻型钢结构建筑的许多优点,比传统的混凝土结构、砌体结构等,它具有性能稳定、强度高、质量轻、抗震性能好、施工可厂方制造现场装配,不仅加快了施工进度,能大大缩短施工周期，而且基本的成本低,材料可回收再生、节能、节地、节水。作为一种绿色环保建筑,近年来,轻型钢结构建筑被列为重点推广项目。由于炼钢技术和成型制造技术日益成熟,它给用轻型钢结构工程带来了新的生命,工程建设也不断增加,因此,它将不断完善自身的轻型钢结构的设计。一、轻型钢结构工程设计原则 1、轻型钢结构的稳定设计
轻型钢结构的一个突出问题就是稳定性。在各类轻型钢结构中,都会遇到稳定性问题。对这种问题,将造成严重的后果。所以,我们轻型钢结构设计必须掌握稳定设计。目前,轻型钢结构出现在失稳的事故是由于设计师的缺乏经验、结构和成分的稳定性的概念,使总体结构设计中存在的薄弱环节的稳定性设计。另一方面是由于新出现的结构,如空间网架、网壳结构,设计了如何设计还没完全理解。
2、结构计算简***和计算方法的简***相一致
框架结构的稳定性计算是非常重要的,目前在设计单层及多层框架结构,往往不分析框架的稳定性,而只是框架柱稳定性计算。在使用计算简***这种方法,使用的框架柱计算长度系数稳定,整体稳定分析框架应当是通过使稳定性计算框架稳定计算效果。然而,实际的框架不同的,而且设计为了简化计算工作,需要设置一些典型的条件。
二、轻型钢结构的设计
1、刚度设计
国标GBIl7 - 88《钢结构设计规范》多层架与重级工作制吊车的厂房变形控制要求一个明确的规则。对于普通的单层结构、国标CECSIO2:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》作出了明确规定。构造变形主要涉及适应性的问题,系统总体结构安全涉及不太深。与单一轻钢结构屋面通常不上人。设计时轻钢结构厂房变形控制是可适当放宽。放松变形对那些主要由变形控制架构是非常重要的经济意义。
2、整体稳定设计
2．1框架构件设计
整体稳定系数计算公式：
（1）
式中：Φb一梁整体稳定系数；
βb―梁整体稳定等效弯矩系数；
λy―梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比；
Wx―按受压纤维确定的梁毛截面抗矩；
A―梁毛截面面积；
h―梁截面全高；
tw―梁受压翼缘厚。
由式(1)知，构件整体稳定承载能力与λ²y成反比。由于λy与受压翼缘的自由长度Ly，成正比，故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少Ly。因为在轻型钢结构设计中，由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200―1500mm)，梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘，增加用钢量。设计时还应注意，檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻型钢结构屋面往往较轻，风荷的改变往往会改变内力的方向，因此粱下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况，设计时可在构造I通过设置隅撑来解决(隅撑一般可用L45×3小角钢)。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条，使之形成侧向约束，来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。
2．2檩条设计
采用z型、c型檩条时，设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。尉为连续梁模式比简支梁模式的刚度大，稳定性优于简支梁。在美国钢结构***纸与技术中，他们计算稳定的自由长度Ly取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。它比我国现在一般取的自由长度要小，因此稳定性也优于简支梁。接连续粱模式设计成的檩条，其檩条的拼接处一般都在跨度的三分之一处，现场安装往往会有高空作业。这一点施工时应注意。
3、局部稳定设计
根据弹性理论，四边简支板的临界剪应力为：
（2）
由式(2)知：板的局部失稳临界剪应力与(h／tw) ²成反比，故h／tw越小越好，设计时为了节省钢材就须增大h／tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw，一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标GBJl7―88《钢结构设计规范》中，h／tw≥80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻型钢结构，因为荷载较小，往往剪应力也很小，要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下，即使h／tw≥80也不会产生局部失稳现象。因此设计时，只要剪应力未达屈服剪应力，就可不设加劲肋。但实际设计时往往做不到这一点，往往h／tw≥80时都设加劲肋，这样一般情况下，多用了约10％的钢材。这一点设计轻型钢结构时须考虑。
4、高强度螺栓连接设计
在大跨度、振动的结构中，反向应力较大，甚至正、反向应力基本持平。在这种情况下，建议用摩擦型高强螺栓连接。在别的一般情况下，均可用承压型高强螺栓。但是设计承压型高强螺栓时，亦应注意国标GBJl7―88《钢结构设计规范》之规定：承压型高强螺栓的承载能力不得大于按摩擦型高强螺栓计算出的承载能力的1．3倍。
5、支撑设计
轻钢结构,经常使用交叉式杠杆、花篮螺栓安装支撑体系(拉压杆系统支持经常被用来在重型厂房)。拉压杆支持系统一般很少使用轻钢结构。但拉杆设计支持,实际工程设计中,常常不单独设置此直接压杆,一般来说,加强檩条充当。此外,布局的数量通常支持3 ~ 4列布置的距离。
6、焊缝设计
在设计规范的受力已经明确的焊缝的强度。这里所讲的焊接指梁、柱腹板和翼缘板之间的焊缝。因为这些焊接在轻钢结构制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板的焊缝和翼缘之间是转移主要翼缘和腹板剪切应力之间的。翼缘之间和腹板剪力很小,所以他们可以焊接是非常小的。在美国钢结构施工***,焊缝的处理是单面焊缝的广泛使用,这使得焊接大大减少工作量。自动焊接机能力的一次左右。那么为什么不使用国内施工***单面焊缝吗?究其原因大致有:一是目前国内最轻钢结构的制造商还没有解决单面焊缝不对称变形;二是长设计人员已形成一种习惯,不想改变原有的施工方法。只要很好地解决非对称变形的问题,对梁翼缘之间的单面焊焊缝金属网都可以使用。然而,对于那些力大的重要的部分是必须使用双面焊接,如吊车梁、支架等。
结束语
随着经济的发展，轻型钢结构生产的标准化，轻型钢结构会在建筑市场占据越来越重要的地位。而有关轻型钢结构的设计方法也将越来越科学，从而推动了轻型钢结构的发展。
参考文献
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[2]编写组、轻型钢结构设计资料集[M]北京：中国建筑工业出版社．1980．
钢结构设计篇6
1.1稳定性设计分析钢结构容易发生失稳的现象，这会对钢结构的稳定性造成很大的破坏。钢结构的稳定性主要是指钢结构的变形问题，钢结构的内部构建所承受的抵抗力和外部所承受的和在两者之间是不平衡的。因此，稳定性的设计的关键是要在不平衡的受力当中，寻找一个相对比较平衡的契合点，以免钢结构产生出比较大的变形，进而造成钢结构失稳，对建筑结构造成很大的破坏。
1.2钢结构稳定性设计所应当坚持的基本原则在进行钢结构设计的过程中，要综合的考虑建筑的实际情况以及在进行使用过程中的一些具体的要求，以最大限度的确保所设计的钢结构可以很好的符合标准。在进行设计的过程中，应当满足稳定性和强度的前提下，最大可能的减少钢材的使用。减少钢材的主要目的是减少本身的自重，以便可以在出现较大负荷的情况下，使得钢结构具备良好的承载能力。在开展施工的过程中，应当最大限度的减少不必要的安装实践和制造实践，以便可以更好的运输和维护钢结构，使得总的成本能够有效的降低。除此之外，所设计的钢结构还应该具备一定的审美价值。
1.3进行稳定性设计过程中所应当注意的问题探究在住宅钢结构的设计过程中，应当注意钢结构的设计应当区分为高层和低层住宅两种。为可能够满足抗震和抗压的需要，钢结构类型的住宅应当确保控制在12层以下。实践中对钢结构规则性会对于住宅建成之后的抗震性造成比较大的影响。所以，在进行钢结构的布置时，应该尽力的做到规则和堆成，以免在发生地震时，产生比较大的破坏。随着科学技术的不断发展，计算机软件技术也得到了比较好的发展，所以在进行钢结构的设计过程中，可以引入计算机辅助系统，通过计算机的帮助完成平面强度和钢结构稳定性的计算。因此，钢结构稳定性的设计过程中，可以发挥计算机的作用，最大限度的提升工作效率。
2小结
钢结构设计篇7
【关键词】建筑；钢结构；设计
中***分类号：TU391文献标识码： A
【引言】
伴随着科技的快速发展，在房屋建筑中广泛使用了新型材料。由于高层建筑与高耸大跨度结构中具有的优越性，使其在非居住建筑领域获得更加广泛的应用，这同时也成为二十一世纪建筑行业的重要发展方向。
一、建筑钢结构设计特点
1.钢结构材料具有较高的强度，塑性与韧性要比其他钢材建筑材料好，例如与木材、砖石作比较，其强度要高出很多。因此，在大跨度和大荷载的结构构件中频繁使用。钢材的特点还有良好的塑性与韧性。良好的塑性，在一定的条件下结构不会因为超载而产生断裂；良好的韧性，结构能够很好的适应动力荷载。钢结构具有的延伸性与吸能力还令其抗震性能十分优越。另一方面，钢材具有极高的强度，制作的构件截面极小且薄，受到压力时能够符合稳定的要求，有时无法充分发挥强度。
2.均匀的材质，钢材内部组织十分接近向同性和匀质，同时在一定的应力幅度范围内几乎是完全弹性的。因此，钢结构实际的受力状况比较符合工程力学计算的结果。在冶炼与轧制过程中钢材的质量能够获得十分严格的控制，材质在极小的范围内波动。
3.钢结构的制造比较简便，施工时间比较短。钢结构需要的材料比较单纯并且属于成材，加工十分简便，并且利用机械进行操作，因此，通常在专业的金属结构厂将钢结构制作为构件，具有较高的精确度。在工地上拼装构件，可以使用安装便捷的普通螺栓和强度较高的螺栓，有时候还能够在地面上进行拼装及焊接成比较大的单元之后进行吊装，以便能够尽量缩短施工时间。除此之外，已经建好的钢结构进行加固和改建也比较容易，采用螺栓对结构进行连接时可以根据需求实施拆迁。
二、建筑钢结构设计原则
钢结构设计必须具有充足的强度、刚度以及稳定性，整体结构达到可靠和安全要求；结构应当满足建筑使用的要求，具有较好的耐火性；设计结构方案尽量节省材料，减轻钢结构自身重量；最好能够缩短制造与安装的时间，节省工作日；钢结构构件应当方便维护和运输；在有可能的条件下，尽可能保证美观，尤其是外露结构，需要符合建筑美学的要求。按照以上原则，结合实际情况的各项要求，整体考虑结构具有的经济性、设计特点和施工合理性等。
1.梁柱体系。平面一般利用梁柱普通体系。梁使用热轧焊接钢梁，焊接柱为箱型钢柱，设计整个结构为刚性框架结构，由梁、板和柱承担竖向荷载。框架中的梁和柱、梁和基础全部按照刚性进行设计连接，现场利用高强螺栓与焊接共同发挥连接作用。2.抗剪设计。计算分析表明，在整体水平荷载与地震力发挥作用下，上述局部结构体系的刚度比较弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷载。钢框架剪力墙结构系统中间部分的楼梯和电梯之间利用钢筋混凝土剪力墙，以便能够很好的抵抗水平外力造成的冲击。3.楼盖体系。各层楼盖通常使用钢筋混凝土，按照结构计算楼盖厚度为110mm，在计算结构中，该楼盖具有足够的厚度，符合无限刚性的平面假定。
三、建筑钢结构设计问题及对策
(一) ***基础设计荷载取值不恰当
多层钢筋混凝土框架建筑大部分使用***基础，当主要地基受力层没有软弱粘性土层时，没有达到8层并且高度不会超过25米的民用框架房屋或者多层框架厂房，可以不验算地基与基础的抗震承载力。也就是说，在8度之内的地震区域，大部分多层钢筋混凝土框架房屋可以不实行地基与基础的抗震能力的检验。可是设计这些房屋的基础时应当考虑风荷载造成的影响。整体计算多层钢筋混凝土框架房屋时，必须记录风荷载，不要因为风荷载不发挥作用就不进行考虑。
(二) 基础结构实施的设计
为了确保构件具有的延性，应当在梁内配置符合要求的钢筋。耐火极限是两小时，预应力筋无粘结的保护层厚度应超过40mm。当前高层断肢剪力墙系统出于埋置深度的考虑，通常会设计地下室。基础则会利用桩筏基础。怎样对桩实行合理造型，将会对地下室的整体设计产生重要的经济影响。
比如某一建筑工程，上部十九层带地下室，经过详细勘察，可以选择25米的预应力管桩，单桩桩长是34米，承载力特征值是900kN。使用25米桩共计290根，使用34米桩共计200根。通过比较桩身分析两种设计方案，总体桩延米数量相当，可是需要满樘布置25米桩，筏板厚度需要1200mm，而34米桩则采用墙下布置，可以将筏板减少到900mm，具有显著的经济性。因此，应当对基础选型的设计方案进行比较，才可以确定最终的合理经济方案。
(三) 平面结构设计
一般来说，针对高层建筑，除了特殊的设计要求以外，高层建筑物不适合应用不规则的平面设计，应当尽量要求形状规则和简单，尽量均匀分布的承载力与刚度。对于不同抗震等级的建筑，其平面和突出部位尺寸的数值都应当在适合的范围内，同时最好不要使用重叠角部的平面***形。设计抗震结构时，高层建筑物应当尽可能调整布置结构与平面形状，防止出现防震缝。当必须设计防震缝时，针对框架结构来讲，高度不会超出15米时，缝宽不应当比100mm小，当高度已经超过15米时，应按照不同程度的烈度适当增加高度。断肢剪力墙在高规中具体是指不超过300mm的截面厚度，各肢截面的厚度与高度比值超过4但是不会超过8的剪力墙。按照实验获得的数据以及经验得出的数据，在高层建筑中对短肢剪力墙的应用增加了较多的限制，因此，在建筑钢结构设计过程中，设计人员需要尽量或者不使用短肢剪力墙。
(四) 竖向设计结构
高层建筑物中最为重要的就是竖向结构，他对建筑物整体质量造成了直接影响。高层建筑物竖向应当尽量的均匀和规则，避免产生较大的内收和外挑。为了确保中心的稳定性，建筑物整体竖向结构应当属于上小下大的造型，同时逐渐发生变化。假如竖向结构不垂直或者并不是规则的上小下达的造型，此时就要单独外加设计来保证整体建筑物的平衡，维持稳定性。建筑物假如属于竖向内收造型，站在抗震角度分析，建筑楼层侧向上的刚度应超过上一楼层的70%。
(五) 楼盖设计结构
高层建筑物中的楼盖设计，也会对整体建筑物质量造成影响。许多公司出于对成本的考虑，一般选择楼板预制作，这样就会增加建筑物抗震设计风险。国家明确规定，当高层建筑物超过50米时，高层建筑物的复杂结构应当使用现浇楼盖设计，混凝土等级强度不能小于C20。
(六) 设计抗震等级
高层建筑物更加应当重视合理设计抗震等级，设计抗震时，建筑混凝土钢筋结构构件应当按照抗震设防分类、强烈程度、结构类别等采取不同的抗震级别，并且应当满足对应的结构要求。
钢结构设计篇8
关键词 大跨钢结构；建筑；设计
中***分类号TU2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0039-02
1 大跨钢结构建筑发展概述
作为大跨钢结构的重要组成部分的网架结构，自上世纪 60 年代在我国得到应用以来，进过几十年的发展，大、中、小跨度的网络结构已遍及各地。以2008年北京奥运会的鸟巢为例，其将了中国传统文化与现代建筑的形式予以结合，鸟巢的用钢量达到9万多吨。而今，两种或两种以上不同的钢结构结构形式构成的杂交结构也被应用的越来越广泛。大跨钢结构不仅可用于屋盖结构，而且可用于楼层结构、墙体结构和特种结构，越来越多的汽车、机械、化工等行业的企业的厂房建筑中都使用了大跨钢结构设计，此外，越来越多的公共建筑也采用了大跨钢结构。把现代预应力技术引入大跨钢结构建筑中，可以使得结构更加丰富，且更加的经济、合理。
2 大跨钢结构的分类及特点
大跨钢结构主要分为网架结构、桁架结构及门式刚架几大类，下边将分别对这几类钢结构进行论述。
2.1网架结构
网架结构即是由多根杆件拼接而成的空间结构，它具有重量轻、刚度大、抗震性能好等几个方面的优点。从外形上我们可以把它分为双层板型网架结构、单层和双层壳型网架结构。其中双层板型网架和双层壳型网架所用的杆件又分为上弦杆、网架下弦杆以及腹杆三种，他们主要起到承受拉力及压力的作用；而单层壳型网架所使用的杆件，不但要受拉力和压力，还要承受弯矩以及切力。目前，我国的网架结构大部分都采用双层板型网架结构。从组成形式上来看，网架结构主要分为以下三类：一类是由平面桁架系而组成的网架，它又具体包含两向正交正放、两向正交斜放、两向斜交斜放以及三向网架；二是由四角锥体单元所组成的网架，其又具体分为正放四角锥、正放抽空四角锥、斜放四角锥、棋盘形四角锥和星形四角锥五种形式；三是由三角锥体单元所组成的网架，具体可以分为三角锥、抽空三角锥和蜂窝形三角锥三种形式。
钢架结构应用范围较为广泛，可用作体育馆、候车厅、工业厂房、剧院、展览厅等建筑的设计之中。但是美中不足的是其所用的杆件数量较多，施工较复杂。
2.2桁架结构
桁架即为桁架梁，它是一种是格构化的梁式结构。它的结构布置比较灵活，可以应用的范围非常广。桁架梁的抗弯强度比较大，能够使材料的强度得到充分的发挥。此外，更为有意义的是，它可以让我们直观地了解到力的分布及传递，便于结构的变化和组合。根据桁架的外形我们可以把桁架机构分为平行弦桁架、折弦桁架以及三角形桁架三种，其中平行弦桁架有利于双层结构的布置，可以进行标准化生产；折弦桁架的材料使用较为经济，但构造复杂；三角形桁架有助无屋顶的排水，但是杆力分布不均匀，构造布置较难。从桁架几何组成上看，桁架结构可以分为简单桁架、复杂桁架和联合桁架三种。此外，从是否受水平推力可以分为：.无推力的梁式桁架和有推力的拱式桁架两类。无推力的梁式桁架弦杆不易弯曲、受力比较合理而且用材经济；有推力的拱式桁架的拱圈和拱上结构的整体性比较好，施工较为容易，而且跨越能力强，用料也比较经济。
桁架结构往往被用于大跨度的厂房、体育馆以及桥梁等公共建筑之中。
2.3门式刚架结构
门式刚架结构是一种较为传统的结构体系，其上部主构架主要有刚架斜梁、支撑、檩条、系杆等。它有着受力简单、传力方向清晰、便于制作、便于加工、施工周期短、结构坚固耐用、质优价廉、经济效益较为明显等一系列特点。
门式刚架结构因以上的特点，被广泛地应用于工业厂房、文化娱乐公共设施以及民间超市等民用建筑之中。
3大跨钢结构的设计要点
近些年来大跨钢结构建筑迅速发展，数量和规模不断变大，但是对大跨钢结构建筑的稳定性、强度及抗震设计重视不够，以致出现一些造型奇特、结构很不规则，但是稳定性差、强度低、抗震性能差的建筑。为此，结合多年的实践经验，对大跨钢结构的其设计要点归纳如下。
3.1计算分析要准确
在进行计算分析时，要重视结构整体的的协同工作，要考虑到建筑的稳定性、强度等多方面的因素，选择科学合理的计算模型及计算方法，要使其与实际工作情况相符合，加强计算分析的准确性及可靠性。
3.2要做到整体分析并优化设计
根据上边的大跨钢结构计算模型精确度高的特点，在大跨钢结构设计中，不能随便简化计算模型，要应尽最大的可能选择与实际工作情况相符合的分析模型。在提倡可持续发展的今天，我们要在设计中优化设计方案，充分体现经济、环保安全的设计理念，最终达到有效节约原材料，降低工程造价的目的。
3.3节点构造比较复杂
在进行大跨钢结构建筑设计时要从分考虑到钢结构构件的节点构造复杂的特点。在进行节点设计时应该结合钢结构的受力情况、建筑要求以及构件截面形式与连接方法等因素来确定相应的节点构造形式。
3.4稳定设计要求高
稳定性作为任何一个建筑都是避不开的设计因素，在大跨钢结构建筑中更是如此，它的稳定性设计贯穿于整个设计过程，而且稳定性设计要充分考虑到构件整体的稳定设计和局部的稳定设计，此外整体结构的稳定设计也是必不可少的。
3.5刚度应严格控制
多年的实践表明，强度条件和稳定条件并不决定钢结构构件的截面，最终决定解密那的是结构的整体刚度条件，在大跨度钢结构建筑中更是如此。这就需要在设计的时候要充分的重视结构的整体刚度分析。
3.6要进行疲劳强度的验算
要对那些可能长期承受频繁的荷载作用的结构及其连接处进行疲劳强度测算。防止设计的载荷与实际载荷相差过大，而导致建筑出现质量安全问题。
3.7做好防火、防腐设计
钢材的耐火性及耐锈蚀性比较差，因此必须对钢结构建筑做防火和防腐的处理。大跨钢结构建筑往往要容纳很多人，其安全措施的设计必然要比普通的钢结构建筑更高，防火和防腐处理更要重视。但由于相关防火、防腐的处理措施的方法较多，价格差异也比较大，因此应该根据实际情况选择具体的处理措施。
3.8设计施工***
施工***是一个工程项目实施所必须要求的。一个好的设计必须要靠好的施工***纸表现出来。大跨钢结构的结构比较复杂，施工***所要表达的内容多且复杂，这就要求设计人员不仅要有较强的***纸表达能力，更需要其能全面的理解钢结构设计所需要表达的内容。
3.9注重施工质量
大跨钢结构建筑的施工质量直接关系到整个建筑的质量。大跨钢结构建筑的结构比较复杂，原材料安装比较费时，因此施工的质量好坏对整个建筑的质量和安全性有着很大的影响。
4 在保证结构安全的情况下如何减少含钢量
含钢量是大跨钢结构建筑成本的的重要部分。在进行大跨钢结构建筑设计时，为了有效的减小成本，要充分的对设计全过程做出优化，在保证建筑结构安全的前提下，减少含钢量，降低施工成本，提高经济效益。具体应从建筑方案设计、结构方案设计、配筋阶段等几个方面来进行。
4.1建筑方案
在建筑方案设计阶段，就应该考虑到建筑方案对含钢量的多少有着很大的影响。如僵住的长宽、高低等都会影响着整个建筑的含钢量。此外，建筑方案的柱网布置、开间进深等对含钢量也有着较大的影响。想要合理有效地控制含钢量，应该在在建筑方案阶段就着手进行。
4.2结构方案设计
和建筑方案类似，结构方案设计也影响着大跨钢结构的含钢量。具体来说就是结构构件的布置方式，如竖向构件的布置、主次梁的布置等，都直接影响着整个建筑的含钢量。因此，我们要根据建筑方案的具体要求，选择合理的结构方案。
4.3配筋阶段
要根据建筑方案和结构方案科学合理的对建筑物的配筋进行设计。人为因素在钢筋用量的多少上有着较大的差距，因此必须得细化各部分构件的配筋的大小，选择科学的计算方法确定钢筋用量。
参考文献
钢结构设计篇9
【关键词】钢结构；稳定性；设计探讨
中***分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着城市化进程的不断加快，一座座高层建筑拔地而起，高层建筑中应用最普及的也便是各式各样的“钢结构”——轻钢结构、混组合结构、重型钢结构等多种钢结构体系均已在当前建筑行业中得到了重要的运用。其主要原因在于钢结构具有易安装、环境污染少、自重轻、抗震性能好等优势。目前国内对钢结构设计时，考虑最多的是其稳定性的设计，其主要原因是钢结构失稳的问题时有发生，因此在钢结构的应用中，掌握其稳定性的设计方法至关重要。
二、钢结构建筑的优势和不足分析
1.建筑钢结构的优势
首先钢结构具有自重轻，延性好的特点，因此将其应用在建筑中，可以很好的突出抗震优势。主要因为钢结构的总质量较小，其地震力效应自然也小。良好的延性同样对地震效应有着很好的缓冲作用。通常混凝土施工时管道需要通过梁底，占用了较大的空间，迫使楼层的净高减少。而通过采用钢结构，可有效提高各楼层之间净高效果。除此之外，与传统“肥梁胖柱”才能建造出开间较大的结构相比，钢结构由于其轻质高强的特点，可简单实现复杂结构及大跨结构，有效实现开放式住宅建造目的。
其次，钢结构建筑还具有地域应用优势。与其他结构相比，钢结构施工速度较快，这一特点对于不利于施工冬季较长的西部地区来说，优势非常明显，它不但保证了施工质量、缩短了施工周期而且还可有效减少因施工带来的温度等问题。
第三，钢结构建筑具有较好的保温性能。北方地区冬季室内采暖期较差，部分地区可达半年之久，引起对外墙保温措施的要求相对较高。钢结构与传统砖墙结构相比，其墙体通过选用相配套的建筑板材，可有效确保其良好的保温性能，从而满足北方用户居住的基本需求，同时也有效实现了建筑节能的发展趋势。
2.建筑钢结构的不足
因其优势，钢结构得到了广泛的应用，同时钢结构住宅也促进了国内住宅产业化的发展，尤其是钢结构的环保性能，更是符合当今世界所提倡的可持续发展方向和基本额需求，给社会带来了良好的效益，但其自身也存在一定的不足。如钢材本身耐火性和耐腐蚀性差，因此使用过程必须严格注意其防护工作，且防护工作的费用远远高于钢筋混凝土结构。虽然钢材本身具有一定耐热性，但温度一旦达到150℃，钢结构必须由隔热层进行保护。钢材不耐火的缺点，因此对于一些重要结构，必须采取相应的防火措施进行保护。钢材强度高，多数构建壁薄且截面小，因此往往在受压时为了使稳定和强度之间取得最优，在满足了稳定要求时，却使得强度不能充分发挥其作用等。
三、钢结构稳定设计特点
1．失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
2.稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。
3.稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理 。在弹性稳定计算中不能应用，这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提
a．材料服从虎克定律变成正比；
b．结构的变形很小。
而弹性稳定计算一般均不能满足b条件，非弹性稳定计算则两个前提都不符合。了解了一些在钢结构设计中应该明确的一些基本概念，有助于我们在设计中更好地处理稳定方面的问题，随着新型钢结构体系地不断发展，我们对稳定问题的研究要求也不断地提高，之所以在设计中出现结构失稳问题，另一个重要原因就是我们对新型结构稳定知之甚少，也就是目前钢结构稳定研究中存在的问题。
四、钢结构稳定性设计
通过对钢结构的优势和不足进行分析以后，得知钢结构设计中必须注意一个最为突出的问题——钢结构的稳定性设计。各类钢结构中，因钢结构的失稳而造成的伤亡事故屡见不鲜，为了确保其足够的刚度、强度以及稳定性，确保其工程质量和使用安全，必须对钢结构的稳定性进行详细设计，以便发挥其最大优势。
1.钢结构设计的基本原则
了解钢结构设计原则之前，必须清楚钢结构稳定和强度的问题，二者的区别及联系，钢结构的强度属于一个应力问题，通常我们所说的极限强度取决于材料基本特性：如混凝土等一些脆性材料，必须取其最大的强度：对于钢材这种材料则通常取其屈服点。但强度和稳定问题却并非同一概念，要想解决强度问题，必须先找出不稳定的平衡状态，该状态主要存在于构件内部抵抗力和外部荷载之间，也就是变形快速增长的那个状态，由此我们可知强度问题实质上是一个变形的问题。基于此，钢结构设计必须遵循以下原则：
（一）钢结构整体布置必须符合所有组成部分及全部整体稳定性的要求。当前钢结构大多以平面体系进行设计的，如框架的设计等。若想确保这些平面结构不出现失稳的问题，必须通过整体布置，综合考虑钢结构的整体布置，也即是设计必要的支撑构建，防止失稳现象的出现。这一点也充分说明了平面结构构建的结构布置和平面稳定计算必须具有一致性。
（二）设计结构中的细部结构和各构建之间稳定计算必须一致。设计工作者在处理构造的细部时，对于传递弯矩及不传递弯矩的节点连接做出相应要求时，均要考虑其应具备的柔度和刚度，还必须注意桁架点的位置，尽量减少杆件的偏心，一旦构造上特殊情况需特殊考虑时或不同于强度的要求时，这些涉及构件稳定性能时，必须对其进行综合考虑．
2.钢结构稳定性分析的方法
通常我们对钢结构稳定的分析均是针对外荷载作用下钢结构存在的变形的条件进行的，此变形与所要研究的构件或结构失稳时所出现的变形相互对应。荷载与结构变形之间呈非线性关系。稳定计算过程采用二阶分析方法，属于非线性的几何问题。因此所确定的无论是极限荷载还是屈曲荷载，都可视为计算构件或结构的稳定承载力。
（一）能量法
该方法是求解稳定承载力的近似方法，能够通过势能驻值原理和能量守恒原理求解临界的荷载。势能驻值原理可实现临界荷载的求解。势能驻值原理也即是指：由于结构受外力的作用，当位移出现微小变化，但总势能保持不变，其表达式为：
dII=dU —dW =0 式1
式1 中d u—— 指虚位移动引起的结构内应变化，其总正直dW ——指外力在虚位移上所作的功。能量守恒原理来求解临界的荷载。通常将保守体系处于平衡状态时，结构体系中贮存的应变能等于外力所作的功，并将其成为能量守恒的原理。通常将临界状态能量关系表达为：
U = W式2
式2中的u ——也即是应变能的增量；
w——也即是外力功的增量。
（二）静力法
静力法又称静力平衡法，主要根据已经发生了的微小变形结构的受力条件来建立平衡微分方程，并以此解出临界荷载。建立平衡微分方程的过程中，必须进行事先假定，并根据相应假定来建立平衡微分方程，并将其带入相应边界的基本条件，从而解得临界荷载。
五、结束语
钢结构自身的强度高、自重轻等特质，使得它在建筑工程中得到了广泛应用，相信通过对其进行局部稳定、整体稳定及平面稳定等方面的设计，克服其自身存在的缺陷，必定使其应用领域更加广泛。
参考文献：
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[6]张媛媛 程健 建筑钢结构及其施工稳定性建材世界-2011年5期
钢结构设计篇10
【关键词】钢结构；结构设计；要点分析
21世纪是一个科技高速发展的时代，我国处于社会主义初级发展阶段。我们只有大力发展生产力，增加科研投入，不断地进行改革探索最后一定会取得很好地成绩。在我国的建筑行业近几年呈现良好的态势，我们在这个领域取得了很好地效果，尤其在钢结构的改革方面更是取得了很好地效果。在传统的观念，钢结构的做大的作用就是稳固的作用，对于工程的质量起到很好的保证作用；如今想在原有的基础之上更好的使钢结构具有更好的强度，质量轻便，施工的过程简单易行。面对于市场需求的要求，我们的建筑企业就要不断地改革创新，如今的压力主要来自于两个方向：第一，近几年建筑企业呈直线型上升，之间形成了强烈的竞争关系，很多的企业进行价格战，这样减少了收益；第二，想要占领市场就要加大科研投入，具有强大的质量保证，及时出现更新换代的产品，只有这样才会更好地具有竞争力。
一、明确钢结构设计所涉及规范、规程
钢结构设计中所涉及规范、规程总体上可分为三种：1.国家规范（GB），如《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等等；2.行业规程（JGJ）或地方规程（DBJ）有：《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）、《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）等等；协会规程（CECS）有：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（2012年版）》（CECS102：2002）、《预应力钢结构技术规程》（CECS212：2006）等等。
二、理解钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的概念
钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的区别。所谓的设计的年限，通常是指在设计之初规定的时间之内，该项产品不会出现大的问题进行大型的维修，只需进行日常的维修保养即可，就能达到设计之初的设计理念。对于设计基准期，是指在设计的过程中确定活荷载代表值选用的时间参数，根据某一特定的区域与关系，进行不同年段进行统计，确定其失效率，最后定下基准。在我们这里提到的建筑的寿命，指的是建筑最终的使用时间，一般情况下，这个时间是按建筑开始，一直到完全报废退出历史的舞台的整个的时间。在我们的如今的钢结构设计中这几方面的参数数据是不可缺少的。
三、区分钢结构设计的承载能力极限状态和正常使用极限状态
承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适宜继续承载的变形。正常使用极限状态指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限。钢结构设计中，对承载能力极限状态进行严格的控制，保证结构不发生安全破坏；对正常使用极限状态，要结合建筑物的安全等级，使用功能等要求进行有效地控制。既满足建筑物的使用要求，又要兼顾建筑结构的经济性。
四、单层钢结构厂房设计注意事项
1.注意单层厂房的温度区段的分隔措施。随着我国工业建筑规模的扩大，近年来建成了一些特大面积的厂房，有的纵向长达数百米，有的横向十余跨相连。《钢结构设计规范》有关温度区段的分隔长度应按《钢结构设计规范》或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的相关要求。纵向温度区段的分隔以双柱伸缩缝为宜，对有托架的厂房，也可采用铰接短钢柱或吊挂钢板支撑的构造来实现双柱伸缩缝。纵向温度区段的分隔如采用双柱伸缩缝会影响厂房的使用功能，以采用滑动支座的方法为宜。
2.注意单层厂房屋面支撑系统的布置。厂房屋面支撑系统保证了结构在安装和使用过程中的稳定性，提高结构的整体刚度，控制了屋面杆件的平面外计算长度以较少杆件的截面尺寸。屋面支撑系统包括横向支撑、纵向支撑、竖向支撑（仅用于梯形屋架）和系杆。
3.注意单层厂房柱间支撑系统的布置。厂房的柱间支撑保证厂房纵向的稳定和空间刚度，承受厂房所受纵向的风荷载、吊车荷载及地震力并传至基础，控制了柱的平面外计算长度以较少柱的截面尺寸。柱间支撑的设置除按规范要求满足其上述功能外，还要注意与屋面支撑系统相协调，与屋面支撑设在同一柱距内。对于屋面支撑形式，应首选十字形交叉支撑，这种支撑传力直接、构造简单、用料省、刚度大；对于柱间距与支撑高度比值大于2的上柱支撑，可采用人字型或八字型支撑以减少用料；当支撑位置处要考虑人员出入或放置设备，应考虑空腹式门形支撑，但这种支撑用料费、刚度差，所以柱间支撑，尤其是下柱支撑尽量设于无人员或设备的柱距处。
五、钢结构制***注意事项
钢结构的设计***纸和很多的设计***一样也是分为两部分，设计之初的设计***和施工***两部分，我们严格按照设计审核的相关的规定，***纸的设计者主要的方向是在设计***方面进行深入的钻研探索，钢结构的相关的施工单位根据实际的工程方向进行设计。在设计的过程中这两部分的设计人一定要进好工作的协调工作，互相渗透自己的思想理念，达成共同的目标，以保证工程的进度顺利地实施，最后达到工程的目的。
六、结语
激烈的竞争的形式是今天我们必须要面临的，我们可以想象每天报道的中小企业的倒闭的现象很多，正由于面对着严峻的压力，没有很好的处理好这方面的关系，想要企业有很好的发展，就要不断地发开发新的产品，提高品质，与同类产品相比较更具竞争力。我们的钢结构就是面临着这样的问题，经过自身不断的改革创新，使自身更具竞争力。目前，钢结构的设计取得了一定的成绩但是还有很多的问题存在，想要更好地发展，我们还要不断的走下去，一步一个脚印的解决问题，不断地满足市场的需求，用先进的科学技术说活，我相信在不久的将来我们的钢结构设计一定会取得更大的成绩。
参考文献