房屋钢结构设计论文十篇

房屋钢结构设计论文篇1

关键词：门式刚架钢结构

一。设计方面

1.屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。

2.屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

3.钢柱换砼柱

少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。

4.檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面

1.柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2.没有柱间支撑

这种情况最近较多，这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。

3.端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。

4.锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。

5.保温材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐渐渗入，为保温村所吸收。今年冬季落雪多次，迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时，当吸水量达至一定程序，超过了结构的承载能力，就要倒塌。

房屋钢结构设计论文篇2

本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题：其一是钢结构地震作用，由于多层和高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”（GB9001－2001）中。没有考虑钢结构塑性好和弹性阶段阻尼比较小的特性，使得钢结构地震作用较大，偏高用钢量；其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与母材强度低于焊缝强度的实际而不符，本文对现在抗震规范作用的相关要求、“抗震动态与建筑工程理论设计原则”和UBC关于美国规范的地震波动作用进行了比较和分析，按照钢结构的承受能力将体系化分为四大类，在上述理论将体系调整系数引入，对结构的抗震作用，提出恰当意见，对梁柱刚性连接体系，从抗震设计角度分析，对设防烈度区分别建议了适合采用的连接形式，并给出了小震和大震下的设计验算公式。

关键词：

钢结构；地震作用；梁柱刚性连接；门式刚架抗震设计

我国每年有超万亿吨之多的钢产量，加快我国的钢产业政策由长久采取的“节约钢材”变为“合理用钢”、“鼓励用钢”，所以钢结构的用量有良好的前景。我国为地震区的城市有很多，因此应该按照规范进行抗震分析和设计。

1钢结构抗震分析

1．1钢结构跃层加层动力分析概述古今中外，地震灾害造成的损失是难以估量的，在地震灾害中，我们付出的代价是惨重的，与此同时也取得了大量而宝贵的经验和知识。通过对震后的调查和研究表明，造成震害的主要原因之一是建筑立面与平面不规则。竖向抗侧力构件不连续是跃层加层房屋加固和改造形式的特点，从竖向看，抗侧力较小，在加层标高处，刚度易形成突变，因此从建筑立面规则性方面思考，此结构根本对抗震设计无用。所以为了避免抗震造成的不利影响，应采用有良好抗震性能的钢结构，能在一定程度上弥补跃层加层技术布置的不合理。钢材是匀质材料且各项同性，有延性好、质量轻、强度高的特点，为达到建筑抗震的要求，钢结构是使用的材料之一。当地震作用时，钢结构框架由于钢材强度高和均匀的材质，因而结构的稳定性和可靠性较大；钢结构房屋的自重轻，因为钢材的强度大和质量轻，从而地震波动作用对结构的作用会减小；因为钢结构延性性能较好，所以钢结构具的变形能力很大，房屋在很大的变形下也不会倒塌，从而结构的抗震安全性得以保证。

1．2抗震性能的特点良好的抗震性能是钢结构的特点，概括起来主要包括以下方面：（1）钢材材质均匀，受力性能各项同性，有韧性好、强度高、质量轻等优点，在震波的受力作用下，由于钢材的材质均匀，整体受力，质量轻，强度可靠，因而钢结构的房屋可靠性和稳定性大；（2）由于刚架结构自重轻和整体性好，较能承受地震的波动，使地震作用变小；（3）因为采用压型钢板，使墙面和屋面具有很好的蒙皮作用，使地震作用减少；（4）钢结构形式建筑的房屋，较低矮，亦使房屋能够承受地震波动；（5）采用端板半刚性连接梁一梁和梁一柱的刚架，当地震作用，外力很大，超过设计荷载时，弹塑性变形增大，弯矩增大，降低了受弯承载力，变形增大，具有良好的延性。

1．3结构地震反应理论分析方法从古至今，地震很难预测，预防措施是减少地震灾害最主要的方法，临时性的地震预报可减少经济的损失和人员的伤亡，但这是不可能的。结构抗震最好的预防措施是采取可行有效的设计方法，使结构抗震能力提高，避免结构的大裂缝和倒塌，避免经济损失和人员伤亡。随着科技进步、经济的发展、人们抗震理念的深入，建筑的抗震设计随着抗震理论的加深而成熟，抗震设计的科学领域已经形成且庞大。目前正在发展中的概率弹塑性理论和静力理论、反应谱理论、直接动力分析理论是结构抗震设计理论发展经历的4个阶段。结构地震反应分析方法的理论基础是根据结构抗震设计理论而定的，时程分析法、振型分解反应谱法和底部剪力法是地震作用分析方法的三个基本方法。

2钢结构抗震设计

2．1梁柱刚性连接抗震设计钢结构梁柱刚性连接脆性断裂是造成日本阪神地震和美国北岭地震人员伤亡和经济损失的直接原因。此后许多专家做了大量的实验，根据实验结论，提出了防止断裂的方法和预防措施，可以降低构件脆性，提高构件延性，防止节点处脆性破坏的发生，现行规范没有纳入这些成果。目前我国常用钢结构连接形式是栓焊混合连接梁柱刚性连接，它具有节省钢材、构造简单、节约工期等优点。但这种形式的节点不用于美国北岭，严重的脆性断裂是这次地震中房屋倒塌的主要原因，为此经专家分析发现，有效地提高节点塑性转动能力的方式就是在抗剪板和梁腹板之间补焊，为了避免现场焊接的梁柱连接缺陷也可以采用梁一梁拼接型式。

2．2门式刚架抗震设计门式刚架与传统的单层房屋有差距，因为自重相对较轻，采用轻型墙面和屋面。因此《抗规》规定，普通钢厂房的抗震规定对单层轻型的钢厂房不适用。《门规》对此做了如下规定：（1）从设计方面出发，单层轻型门式房屋钢结构的质量较轻，对7度以下抗震烈度设防地区，抗震验算不用进行，当抗震设防烈度大于s度时，结构的纵向和横向框架应该进行相关的抗震验算和分析以便于居住。（2）当由地震控制设计由效应组合作用时，在构造上，采取相应的抗震措施来针对轻型钢结构的特点。比如，按屈服强度的1．2倍来设计支撑连接处的承载力；宜加腋来提高斜梁下翼缘和刚架柱连接点处的承载力，应减小该处翼缘受压区域内的宽厚比；适当的用强度高的螺栓对构件进行加固和连接；把抗剪键设置造柱脚底板，要增强高锚栓的抗剪力和抗拔力应采取必要措施；适当的提高抗拔承载力和抗剪承载力和抗扭矩承载力。（3）低矮是单层轻型门式刚架钢结构房屋的特点（一般不超过18m，高度小于40m），且质量集中在上部，主要的受力形式是剪切受力，近似于单质点体系的结构，符合《抗规》第5．1．2条规定，进行抗震计算分析的方法可用底部剪力法；根据《抗规》第9．2．5条，结构阻尼比取0．045－0．050。应按照附录H．2和《抗规》9．2节来进行抗震设计单层及多层钢结构工业厂房（单层轻型钢结构厂房除外）。

3结语

在对美国UBC规范的地震作用、“建筑工程抗震性态设计通则”和现行抗震规范比较分析的基础上，从抗震设计原则出发，针对刚性连接的梁柱，对于结构，我国采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计理念，按大震验算和小震设计的方法来落实到设计规范上。线弹性和塑性是结构的特点，振型耦合的叠加原理可以来反应地震波动。结构的基础与土层之间无直接相互作用，所以全部支座处的地震波动相同，最大的地震反应是结构的最不利地震反应。

参考文献

［1］渡边邦夫．钢结构设计与施工．北京：中国建筑工业出版社，2006．

［2］王国周，瞿履谦．钢结构—原理与设计—．北京：清华大学出版社，2005．

房屋钢结构设计论文篇3

关键词:大跨度 房屋 钢结构 设计

中图分类号： TU391文献标识码：A 文章编号：

钢结构强度高，质量轻，塑性韧性较好，制造简单，与其他材料的结构相比，钢结构的比较适合大跨度结构的建筑。我们在进行钢结构设计时,应当从工程实际出发,合理选用钢材,选择高强度、具有较好经济指标的钢材;在结构方案选择上,应尽可能采用标准化、模数化的结构布置;在连接设计中,应选用构造简单、传力直接的节点形式,并应满足构造要求;另外,在钢结构设计中,还应保证钢结构在加工、运输、安装和使用过程中的强度、刚度和稳定性要求,并应针对钢结构的实际,满足防火、防腐的要求。宜优先选用通用的和标准化的结构和构件,减少制作、安装工作量。

1 大跨度房屋主要的钢结构划分

由于刚性差异以及组合不同，大跨度房屋钢结构一般分为三类:刚性结构(网架、网壳、空间精架)、柔性结构(索结构、膜结构、索一膜结构、张拉集成结构)和杂交结构。杂交结构既可通过刚性结构和柔性结构的有机组合获得,也可通过变更传统结构的特性得到,如拉索一网架结构、拉索一网壳、拱一索、索一桁架等。在此我们主要讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。

1.1 刚性大跨度房屋

刚性大跨度房屋钢结构主要是指由钢杆件或钢梁、钢柑架组成的结构,且其刚度由结构的组成和构件自身的刚度形成。当结构由规则的空间单元组成时,称为空间网格结构,否则称为空间结构。空间网格结构主要有网架结构、网壳结构、组合网架(壳)结构及预应力网架(壳〕结构等形式,一般由钢杆件组成。具有受力合理、计算简便、结构整体性强、刚度大、抗震性能优、用料省、制作安装方便、造价经济、造型丰富、适应性强等优点。空间结构一般由钢梁或钢析架组成,在跨度较大时还辅以预拉力索以增加结构刚度、减少用钢量。空间结构除了有与空间网格结构相同的优点外,还具有结构体系简洁、更易体现建筑造型等优点。但与空间网格结构相比,构件和节点类型一般较多,制作较为不便。

1.2 柔性大跨度房屋钢结构

柔性大跨度结构的受力体系可分为竖直平面、水平层面及空间三大类。其中,张力弦屋架、预张力索衍架体系属于竖直平面受力体系;单层预张力索网体系和张力膜结构体系属于水平层面受力体系;空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系属于空间受力体系。

2 大跨度房屋钢结构的设计要点

大跨度房屋主要按照荷载类型进行设计,其荷载主要分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。对于永久荷载,应采用标准值作为代表值。对于可变荷载,应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。对于偶然荷载,应按照建筑结构使用的特点确定其代表值。

2.1 永久荷载

对大跨度房屋结构,永久荷载主要包括屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。屋盖结构的自重计算可采用经验公式或由计算机自动完成,在有擦体系中,还应计入擦条的自重。屋面覆盖材料自重主要是指屋面板、屋面保温层、找坡层及防水层等的自重。若有吊顶等装修构造或设备管道,按实际情况采用。

2.2 可变荷载

作用在大跨度房屋钢结构上的可变荷载有以下几种。

(1)屋面活荷载。屋面均布活荷载一般按屋面的水平投影面计算。对于大跨度房屋钢结构,不上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用0.5kN/m2,但当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用,或在施工中采取特殊措施;上人屋面,屋面均布活荷载标准 值 采 用 2.0kN/m2。

(2)雪荷载。屋面雪荷载的大小主要与屋面的几何形状、朝向和风向等有关。大多数情况下,屋面雪荷载小于荃本雪压。这是因为雪可从坡度较大的曲面屋顶滑落,风可将松散的雪从平屋顶刮下,有时雪还可能被屋顶外皮的散热所融化。然而,有时也会产生积雪,如双坡屋面的背风一侧、双跨或多跨曲面屋顶的交接处等。此时必须考虑采用较大的雪荷载。

(3)风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍,就会在建筑物表面的法向形成压力或吸力,这些压力或吸力称为建筑物所受的风荷载。风荷载具有静力和动力作用的双重特点,其静力部分称为平均风或稳定风,动力部分称为脉动风。平均风对结构的作用可用静力学的方法求得;脉动风对结构的作用应采用动力学的随机振动理论求得。

(4)温度作用。大跨度房屋钢结构在因温度变化而出现温差时,由于杆件不能自由变形,会在杆件中产生应力,即温度应力。温差的大小与结构合拢时的温度与当地年最高或最低气温相关,在设计中应考虑。关于温度应力的计算原则按空问结构的相关规程执行。

(5)支座位移。大跨度房屋钢结构由于位移的不均匀沉降而引起结构杆件内附加应力。

2.3 偶然荷载

在大跨度房屋钢结构分析中,偶然荷载主要是指地震作用。地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用,属于动力作用。它的大小既与结构的固有振动特性有关,又与地面运动的特性有关。地震作用与风荷载的区别在于:①地震作用完全属于动力作用,而风荷载具有静力和动力作用的双重特点。②地震作用与建筑物的重量直接相关,重量越大,地震作用也越大;而风荷载主要与体型(或流形)和开洞情况关系较大。③建筑物的自振周期越长,对承受地震作用越有利,而对承受风荷载却是很不利的。地震作用包括水平地震作用和竖向地震作用两类。一般情况下,应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用,对于8度和9度区,还应计算大跨度房屋钢结构的竖向地震的作用。大跨度房屋钢结构的地震作用一般可采用振型分解反应谱法计算;对于某些规则的网架和网壳结构还可采用简化计算方法;对特别重要或体型特别复杂的空间结构,应采用时程分析法进行补充计算。

3 结语

大跨度房屋钢结构设计是经济和社会发展的需要。当今社会经济飞速发展,人民生活水平日益提高,世界各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。来满足人们对生活空间的追求。我们从业者在进行钢结构建筑的设计时,首先应根据建筑结构的使用年限,建筑结构的安全等级以及需要抗震建筑结构的抗震设防类别确定其基本要求。重点要依据可靠度的要求进行设计,在规定的时间,在规定的条件下,完成预定功能的概率设计。

参考文献

[1] 崔佳 .建筑钢结构设计 .2010

[2] 沈祖炎陈以一陈扬骥 .房屋钢结构设计.2008

房屋钢结构设计论文篇4

关键词：房屋建筑；钢筋混凝土；框架结构；设计措施

Abstract: according to the author in recent years practice, the housing the advantages of the reinforced concrete frame mainly reflects in: flexible space space, it is light weight, saving material, etc. The article to the housing construction steel reinforced concrete frame structure characteristics, the scope of application, this paper expounds the design principle, the combination of case and discuss the specific construction measures.

Keywords: housing construction; Reinforced concrete; Frame structure; Measures designed

中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：

0. 概 述

框架结构又统称为构架式结构。目前，房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数可以分有单层、多层；按立面构成可以分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是钢筋混凝土框架，它包括现浇整体式、装配式、装配整体式等。其中这里面的装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好，其余的适合房屋建筑使用。

1. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构特点

根据笔者近年来实践来看，房屋建筑钢筋混凝土框架结构的优点主要体现在：空间分隔灵活，它自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。

2. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构应用范围

根据现在建筑的使用性质来看，房屋建筑钢筋混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼等地方，也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度；框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如剧场、商场、体育馆等。但总体来说，现在施工框架结构种类比较多，在选择起来应灵活多变。

3.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计原则一般地，房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计应遵循一定的原则，这样方能确保房屋的建筑质量。

3.1遵循有抗震性能的原则。在结构设计中，对框架结构来说有足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。房屋建筑结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。

3.2遵循经济性原则。 在房屋建筑结构体系中，在保障节约资金的情况下确保工程质量是关键。根据笔者工作实践，通过对短肢剪力墙结构、框架一剪力墙结构、大开间剪力墙结构三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。

4. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计注意事项

房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计是个复杂多变的过程，笔者在此建议在设计中要注意以下几方面：

4.1抗震设计问题。房屋在抗震设计框架结构设计时，一般不要采用单跨框架。如果不可避免的话，建议可设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。但是，后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。

4.2框架结构选择。在目前的小高层结构体系里比较适合采用框架结构，笔者建议首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开。如果建筑专业不允许，可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的。具体可将边框架的角柱断面增大，加大框架梁的高度，如条件允许，中间增加框架住，既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。

5.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计措施

根据笔者实践，结合案例来简单阐述下这方面的措施。某小区工程为6-8层钢筋混凝土框架结构体系，按8度抗震设防，场地土类别为Ⅲ类，各建筑单体设计基准期为70年，建筑安全等级为2级，建筑抗震类别为丙类。根据有关要求，柱混凝土强度等级:一～三层为C25,三层以上为C20;楼面为C20,屋面板、为C25密实性混凝土。

5.1计算分析。根据工程建筑要求，在房屋建筑结构设计时要考虑建筑结构的强度、刚度、稳定性三个基本指标。我们一般采用弹性设计方法，即在正常使用情况下，建筑结构构件处于弹性受力状态中，结构具有较大的刚度，这一点施工人员要做好这方面的计算分析。

5.2防雷主要措施。我们可以采取该工程住宅屋面采用φ12镀锌圆做避雷带，组成不大于20m×20m的网格。所有突出屋面的金属构件均应与避雷带可靠焊接。

这其中引下线利用柱内的两根直径大于φ16的对角主筋通长焊接作为避雷引下线，上端与避雷带连接，下端与地梁两根主筋焊接。

5.3梁、柱节点的设计。我们在房屋设计梁柱节点时，通常出现多根梁交叉在一起的现象，主次梁的负弯矩钢筋多层也会叠加在一起，这样会对梁截面截面造成较大的影响。这也是房屋在建时它的成本很难控制的一方面。在此，笔者建议可采取降低次梁底面的标高和降低主梁底面标高的有关措施来加以控制。

5.4变形的分析。一旦结构产生了过度变形，就会产生对之相对应的裂缝。一般来说，结构的过度变形是结构稳定性不足或者刚度不足的标志，它并没有直接反映出结构强度。导致结构变形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的质量和荷载等，结构变形是鉴定房屋安全的重要内容。所以在进行房屋安全鉴定时，需要对房屋的综合情况进行考虑。

参考文献

[1]韩秀女. 钢筋混凝土结构裂缝产生的原因[J]. 民营科技, 2010,(12)

[2] 张楠;朱兴财;;钢筋混凝土框架结构施工中的问题分析[J];民营科技;2010年02期

房屋钢结构设计论文篇5

（晋城市建筑设计院山西晋城048000）

【摘要】随着社会和经济的快速发展，人们对于房屋建筑的外形美观以及功能实用等方面有了更高的要求，而且呈现多造型，功能多样化的趋势。于此同时在钢筋混凝土工程中也遇到了众多的实际问题。为了能够有效解决这些问题，本文作者结合自己多年来的设计经验，简单叙述了在进行房屋建筑混凝土结构设计过程中应该遵循的相关原则以及要求，同时提出了一些应对措施，期望能够为混凝土设计工作提供一定的参考价值。

关键词 钢筋混凝土；结构设计；房屋建筑；保障措施

Design of concrete structures housing construction

Wang Bo

（Jincheng Institute of Architectural DesignJinchengShanxi048000）

【Abstract】With the rapid development of society and economy， people in the building’s appearance and practical functions and other aspects of a higher demand， but also has many other， functional diversification trend. At the same time in the reinforced concrete engineering are encountered in many practical problems. In order to solve these problems， this paper based on the author’s experience for many years， the simple description of the principles that should be followed in the housing building concrete structure design process and requirements， and puts forward some corresponding countermeasures， in hope of providing some reference value for the concrete design.

【Key words】Reinforced concrete；Structure design；Building construction；Safeguard measures

1. 概述

不言而喻，钢筋混凝土在房屋建设过程中有着极其重要的地位，钢筋混凝土构成了房屋建筑的整体结构构件，因此在进行房屋结构设计过程中，应当认识到钢筋混凝土的重要性。然而在实际的结构设计过程中，不同的设计人员由于自身知识的限制以及学习能力的影响，在进行钢筋混凝土构件的设计过程中，在相关设计文件以及政策方面有着不同的理解，这样就会带来不同的设计处理方法，很容易出现设计问题。因此十分有必要对混凝土结构设计的方法和原则进行着重阐述。

2. 钢筋混凝土结构设计的发展历史

（1）混凝土结构设计理论对建筑结构物的可靠性与经济性有重要的影响。自从19世纪末混凝土结构在建筑工程中应用以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断深入，混凝土结构的设计理论也在不断地发展。

（2）最早的混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。这种方法要求混凝土结构构件在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。容许应力是由材料强度除以安全系数求得的，安全系数则根据经验和主观判断来确定。由于混凝土结构构件并不是一种弹性体，而是有着明显的塑性性能。因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能正确地反映混凝土结构构件的实际应力状态，也就不能正确地计算出混凝土结构构件的承载力。

（3）20世纪30年代，出现了破坏阶段计算方法。这种方法考虑了材料塑性性能对结构构件承载力的影响，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数得出的。安全系数仍是根据经验和主观判断来确定的。

（4）20世纪50年代，在对荷载和材料强度的变异性进行研究的基础上，又出现了极限状态计算法，它规定了结构的极限状态，并将单一安全系数改为三个分项系数（即荷载系数、材料系数和工作条件系数），故又称为“三系数法”。“二系数法”将不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，而部分荷载系数和材料系数基本上是根据统计资料，用概率的方法确定的。我国1956年颁布的BJG 21-1965《钢筋混凝土结构设计规范》即采用这一方法，1974年颁布的T110-1974《钢筋混凝土结构没计规范》也是采用这种计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。由上述可见，在容许应力计算法和破坏阶段计算法巾，都是采用定值的安全系数来表达结构的安全度，而这些系数主要是根据经验确定的。极限状态计算法中部分地应用了概率理论以确定荷载、材料强度的特征值（标准值）和分项系数，这是设计方法上的很大进步。

3. 钢筋混凝土建筑结构含义

（1）所谓的钢筋混凝土建筑结构，指的是在混凝土结构中配加相应的钢筋，有效提升相应受力能力的一种建筑结构，在工程中常常将薄壳结构、大模板现浇结构等承重构件设计为钢筋混凝土构件。钢筋混凝土与钢结构相比，具有的特点为节省钢材，造价水平较低。因此在房屋建筑以及工业厂房施工过程中有着较为广泛的应用。在实际工程中常见的施工方式为首先预制钢筋混凝土构件，施工过程中，运输到现场进行拼装。钢筋主要承受拉力作用，而混凝土主要承受压力作用。

（2）预应力钢筋混凝土的承载力作用原理为在混凝土的受拉区域布置一定数量的钢筋，钢筋与混凝土粘结为整体，这样才承受外力作用时候，混凝土内部产生相应的锚固作用，而钢筋则产生相应的摩擦力。承载压力原理是在混凝士受拉区域内或相应部位加人一定数；钢筋的端部加设弯钩、弯折或者在相应的锚固区焊接短钢筋或者碎钢筋才增强钢筋混凝土整体的锚固能力；钢筋与混凝土会在相应的接触面形成相应的胶结力，这样能够在彼此形成良好的化学吸附效果。当钢筋表面凹凸不平时候，会与混凝土形成相应的机械咬合力。

4. 混凝土结构的功能设计的想要求以及极限状态

4.1结构的功能要求。

结构设计基本目的是在一定的经济条件下，使结构在预定的使用期限内能满足设计所

预期的各种功能要求。结构的功能要求包括安全性、适用性和耐久性。《统一标准》规定，建筑结构必须满足下列各项功能要求：

（1） 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用（如荷载、温度和地震等）。

（2） 在正常使用时具有良好的工作性能（例如，不发生影响使用的过大变形或振幅，不发生过宽的裂缝等）。

（3）在正常维护下具有足够的耐久性（例如，混凝土不发生户，眨重风化、脱落，钢筋不发生严重锈蚀等）。

（4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。

4.2混凝土结构的极限状态。

极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。在使用巾若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

4.2.1承载能力极限状态。

承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大的承载力，出现疲劳、倾覆、失稳、漂浮、连续倒塌等破坏或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：

（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、漂浮、滑移等）。

（2）结构构件或连接因达到材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载。

（3 ）结构转变为机动体系。

（4）结构或结构构件丧失稳定（如月、屈等。

4.2.2正常使用极限状态。

正常使用极眼状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用和耐久性能的某项限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：

（1） 影响正常使用或外观的变形。

（2） 影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）。

（3）影响正常使用的振动。

（4）影响正常使用的其他特定状态。

4.3混凝土结构的设计状况。

4.3.1建筑结构设计时，应根据结构在施工和使用巾的环境条件和影响，区分以下三种设计状况：

（1）持久状况：在结构使用过程巾一定出现，且持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

（2）短暂状况：在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况，如施工和维修等。

（3）偶然状况：在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状沉，如火灾、爆炸、撞击等。

4.3.2对建筑结构的三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计；对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计；对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。

5. 混凝土结构耐久性设计

混凝土结构在预期的自然环境的化学和物理作用下，应能满足设计工作寿命安求，即混凝土结构在正常维护下应具有足够的耐久性。因此，对混凝土结构，}涂进行承载能力极限状态计算和正常使用极眼状态验算外，尚应进行耐久性设计。

5.1设计内容。

混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计，耐久性设计包括下列内容： （1）确定结构所处的环境类别； （2）提出材料的耐久性质量要求； （3）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度； （4 ）满足耐久性要求响应的技术措施；（5 ）在不利的环境条件下应采取的防护措施；（6）提出结构使用阶段检测与维护的要求。对临时性的混凝土结构，可不考虑棍凝土的耐久性要求。

5.2混凝土环境类别。

根据工程经验，并参考国内外相关规范，《规范》规定，混凝土结构的环境类别划分应符合相应的规范要求。

5.3混凝土构件的设计。

影响混凝土结构耐久性的主要内因是棍凝土材料抵抗性能退化的能力。因此，从建筑材料的角度控制混凝土的质量是保证结构耐久性的根本措施。设计使用年限为5年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合相应的规范规定。

在一类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构应符合下列规定：

（1）钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30；预应力混凝土结构的最低强度等级为C40。

（2）混凝土中的最大氯离子含量为0.050% 。

（3）宜使用称碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0Kg/m3

（4）混凝土保护层厚度应按附表18的规定增加400Ja ；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减小。

（5）在设计使用年限内，应定期进行检测和维修。

6. 房屋钢筋混凝土建筑结构的设计要求

在房屋钢筋混凝上结构设计过程中，设计者往往具有不同的设计经验，因此在问题处理时候往往会采取不同的处理方法。但是无论什么设计方法都应使房屋建筑满足稳定性的结构要求。对于房屋建筑的结构设计应着重做好房屋的高宽比，巨大的倾覆力矩会在柱和基础中产生相应的拉力和压力作用。作者根据多年以来的工程实践经验，认为为了使房屋建筑达到相应的安全性和可靠性，应配合相应的施工机械和施工技术，这样才能最终满足房屋建筑的使用功能。

7. 房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施

为了保障房屋建筑施工质量水平，应在混凝土结构设计过程中遵循下面的几个方面：

7.1地基与基础的设置。

房屋建筑的地基和基础结构的设计应该引起相关结构设计工作者的重视。具体来说，一是应重视地方性的设计规范，我国是一个幅员辽阔的国家，地域条件也不尽相同，因此在进行地基基础的结构设计时应结合当地的实际情况，同时配合地方性的设计规范，进行科学配置。

7.2要采取必要的构造措施。

对于一些跨度较大的柱网框架结构，在楼梯间位置的框架柱，由于房屋梁体以及楼梯平台的阻隔作用往往会形成几段短柱，在结构设计过程中应对这些柱进行全长箍筋加密，这样才能保证柱子的稳定性。当框架结构的外立面为带形窗时候，会在窗的上方设置相应的过梁，这样会使外框架柱形成相应的短柱，针对这种情况，应对外框架柱进行箍筋加密，进行构造加固；当框架结构的实际长度超过了规范要求值，同时建筑的功能要求不允许留缝隙时候，为了减少有害裂缝，可以使用补偿性混凝土进行浇筑，同时用较细的钢筋进行双向配置，构造间距应小于150毫米；此外对于设置后浇带的部位，也应采取必要的构造措施。

7.3传力路线的设计应简化。

（1）一般而言，混凝土结构所设置的传力路线越直接，越简单，那样构件相应的工作性能越好，同时建材消耗也越少，因此在进行混凝土结构设计时候应力求平面、立面简单化。

（2）但是在进行钢筋混凝土抗震结构设计过程中，设计应使结构满足相应的抗震规范要求，即为：当地基主要受力层范围内没有软弱粘性土层时，对于高度小于8层，同时在25米以下，的民用建筑或者具有相当荷载的多层框架厂房，可以不用进行地基基础的抗震承载力的计算。

7.4碳纤维加固法的应用。

（1）在碳纤维片材的延伸长度范围之内应该通长设置一些垂直于纤维方向的压条。这些压条应该在相应的延伸锚固长度方向进行均匀布置，同时在延伸长度不应小于加固碳纤维布条带的宽度的一般。同时相应的压条的厚度不应小于受弯加固碳纤维布条厚度的一半。

（2）碳纤维加固法是一种近几年发展起来的新型混凝土结构加固技术，这种技术通常将高强度碳纤维织物或者成型板材通过改性的环氧树脂粘贴在构件的表面，进而有效增强混凝土结构的受力性能。这种混凝土加固技术的缺点为受环境温度的影响较大，同时需要进行专门的防护以及处理工作，当使用不当时，很容易发生火灾或者人为的破坏。

7.5预应混凝土加固法。

（1）这种混凝土结构加固方法能够有效改变混凝土构件的内力分布，便于卸载和加固，能够有效消除混凝土构件中常见的应力应变滞后现象。正是由于这种优点，预应力钢筋混凝土结构在重型结构、大跨度构件以及高应力、高应变构件的加固中有着较为普遍的应用。

（2）此外在进行围护结构设计时候应着重采用轻质材料，这是因为，在民用建筑以及公共建筑的平面布局之中，应使柱网按照相同的开间和跨度进行布置，这样能够有效减少边跨柱距，进而能够减少混凝土构件的弯矩，各个跨梁截面趋于一致，这样能够有效提高混凝土结构的笔整体刚度。

8. 总结

通过上文的论述和分析，我们可以得出这样的结论，即为在房屋建筑工程最基本骨架的钢筋混凝上建筑的结构设计的质量水平，会对工程的施工质量产生显著的影响作用，同时还会对业主的经济利益产生影响作用。因此在进行房屋钢筋混凝构件的结构设计时，应切实加强对于整个设计过程的质量控制工作，同时相应的施工人员应严格按照相应的设计文件进行施工，问题出现时候应积极与设计人员进行沟通交流，这样才能够充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。

参考文献

［1］李杰等，钢筋混凝土房屋结构设计浅析［J］城市建设理论研究，2012（04） .

［2］蔡一鸣，框架结构申钢筋混凝土施工质量控制初探［J］.品质理论月刊2010（12）.

［3］曹长龙.，多层钢筋混凝土土框架结构设计探讨［J］科学技术与工程；2009（2）.

房屋钢结构设计论文篇6

关键词：钢结构 厂房设计 注意问题 保温 防火

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

Abstract: with the continuous development of society and progress, and pay attention to the steel structure plant design problem is of great significance. Combined with the engineering practice in 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 problems in the heat preservation fire prevention

引言

随着国家经济的快速发展，钢结构在建筑领域起到了举足轻重的作用，扮演着越来越重要的角色，无论在工业还是民用建筑中，钢结构以其突出的特点迅速地占领着越来越广的市场。其特点有：其整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高，在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构，但也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点，在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用，现在就钢结构工业厂房在设计中的几个问题作简单阐述。

一、钢材的保温隔热与防火措施探讨

钢材具有很高的导热性能，其导热系数为50w(m.℃)，当受热达到100℃以上时，其抗拉强度就会降低，塑性增大；温度达到250℃时，钢材抗拉强度会稍提高，但塑性却降低，出现蓝脆现象；温度达到500℃时，钢材强度降至很低，会致使钢结构塌落。所以当钢结构所处环境温度达到150℃以上时，就必须做隔热防火设计。其做法一般为：钢结构外侧包耐火砖、混凝土或硬质防火板材。或者钢结构刷厚涂型防火涂料，厚度按《钢结构防火涂料技术规程》计算。

有效的防火分区是建筑必须采取的保护措施之一。防火分区可以在厂房内部防止火势向其他区域蔓延、扩散，有效地控制火灾的范围。不过对于现代钢结构厂房的大跨度、大空间及其所需要的生产工艺流程来说，防火分区的设置具有一定难度。常用的分区方法有以下几种：

1、防火墙。在生产工艺流程和生产管理中没有特殊要求的情况下，采取防火墙是简单、有效并且.造价低廉的一种方法。

2、防火门。防火卷帘，可用于小跨度分区中。

3、自动喷水灭火系统。在只需分两个分区及厂房高度不超过8 m的情况下，可设置自动喷水灭火系统，使所允许的防火分区面积增加一倍，以达到规范要求。

4、独立水幕。这是一个较好的分区方法，不存在跨度问题，水幕喷头防火水幕带宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头，喷头的排列不应少于3排，防火水幕带形成的水幕宽度不宜小于5m，流量21./ (s-m)。但存在维护保养困难的问题，为防止误操作，应采取人工、自动两种启动方式。

5、防火带。由于生产工艺流程和生产管理需要而无法设防火墙时，可设防火带进行防火分区。即在有可燃构件的厂房中划出一段区域，这个区域内的构件全部采用不燃性材料，并采取措施防止烟火在分区间流窜，也可起到防火分隔的作用。

二、钢结构相关设计计算注意事项分析

按排架结构进行计算，有几个设计要点需要注意：

1、基础。

除发生冲切、剪切破坏之外，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏。在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开和半敞开的结构，轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。为了防止这些破坏的发生，最经济有效的办法是增加基础埋深，对于轻钢结构基础，还须预埋地脚螺栓，用于上部结构和基础的连接，若锚栓离混凝土基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，因此，锚栓离基础边缘的距离不得小于150mm，若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致基础破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度。

2、 柱脚。

柱脚为刚性固定连接，刚性固定连接分为三种形式: 露出式柱脚、埋入式柱脚、包脚式柱脚，本设计采用了露出式柱脚即靴式柱脚，在设计手册中有详细的计算过程，可以做到精确计算，对于跨度较大，吊车荷载吨位较高的情况，认为采用埋入式更为合适，对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利。

3、牛腿处设钢系杆。

下柱截面高度为1100mm，吊车梁与牛腿连接距下柱形心距离偏心太大，不能保证柱的侧向稳定，所以在牛腿标高处增设钢系杆，以减小柱的计算长度，以防柱失稳，计算时考虑与吊车梁共同传递纵向水平力，同时作为排架柱的侧向支撑点。钢系杆截面计算如下：

当支撑杆位于距柱端αl处时( 0 ＜ α ＜ 1) ，

Fb1 = N/240α( 1 － α)

式中：N―――被撑构件的最大轴心压力。

4、屋架。

对于具体工程，屋架设计时应考虑到排架柱对屋架下弦产生的附加拉力或压力，以及在吊车荷载设计值和永久荷载标准值组合下下弦杆是否受压，如受压时其长细比不宜超过200，根据具体情况对下弦杆进行强度和稳定性验算。当风荷载较大，屋架下弦杆在永久荷载标准值和风吸力荷载设计值共同作用下受压时，为满足λ≤200，可加密下弦系杆。

三、屋面支撑系统及屋面设计

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。

一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用，但考虑到施工条件的限制和安装需要。无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。

屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5％，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在70m以内。

目前，市场上钢结构屋面的做法常用的有两种：①刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；②复合柔性屋面：由屋面彩钢板内板、隔气层、保温层、卷材防水层组成。

四、钢结构立面设计

轻钢结构的建筑主要有把握以下四个方面的特征：规模、线条、色彩、变化。

钢结构厂房的立面主要由工艺布置来决定，在满足工艺的要求下力求立面简洁恢宏同时使节点尽量简单统一。彩色压型钢板使得轻钢厂房的建筑表现得体形轻盈色彩丰富，明显优于传统钢筋混凝土结构的沉重单一。在轻钢厂房的设计中常采用跳跃性色彩和冷色调，重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等地方，既体现了现代化厂房的恢宏气势，又丰富了立面效果。

传统的钢筋混凝土结构厂房，外墙维护为砖砌体，外装修为涂料或面砖，辅以色带，由于混凝土屋面设置采光窗效果不理想，设计时通常在墙面设置大量的采光窗。但对于维护墙为彩色压型钢板的钢结构厂房来说则不然。线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征，均匀的线条或横或竖，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。若在墙面设置大量采光窗，则破坏了墙面的线条造型，同时，轻钢结构屋面可以大量使用屋面采光板，采光均匀，同时兼可解决厂房通风问题。

五、钢结构防锈处理

钢结构表面直接暴露在大气中就会锈蚀，当钢结构厂房空气中有侵蚀性介质或钢结构处在潮湿环境中时，钢结构厂房锈蚀就会更加明显和严重。

钢结构的锈蚀不仅会使构件截面减小，还会使钢构件表层局部产生锈坑，当构件受力时将引起应力集中现象，使结构过早破坏。因此，对钢结构厂房构件的防锈蚀问题应予以足够的重视，并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施，以确保厂房结构的安全。

一般钢结构的防腐常采用防锈底漆和面漆，涂装层数及厚度常根据其使用环境和涂层性质来决定。一般室内钢结构在自然大气介质作用下，要求涂层厚度100μm，即底漆两道，面漆两道。露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构，要求漆膜总厚度为150μm～200μm。且在酸环境中的钢结构要求使用氯磺化防酸漆。钢柱柱脚在地面以下部分要用不低于C20的混凝土包裹，其保护层厚度不小于50mm。

结语

今后，随着钢结构设计和施工技术的日益成熟，钢结构建筑必将得到更大发展。设计师也要与时俱进，把握时代脉搏，掌握钢结构设计的新理念，做出更经济、更合理、更低碳环保的钢结构设计。总之，钢结构厂房在满足工艺布置的前提下，选择合适的结构体系能使结构受力合理、安全可靠，且能有效降低结构造价。

参考文献：

【1】《钢结构设计手船》编辑委员会．钢结构设计手册(第三版)【K】目．北京：中国建筑工业出版社，2004．

【2】GB50009-2001建筑结构荷载规范(2006年版)【S】．

房屋钢结构设计论文篇7

关键词：单层钢结构厂房；工业厂房；加固；设计

Abstract: In recent years, with the rapid increase of the newly built workshop around the country, the steel strutrures with lightweight, high strength and good seismic performance has been widely applied in the construction of industrial workshop. While due to the unqualified design, manufacture and construction, part of the workshop requires reinforcement and repair. This paper analyzes the problems in the design of monolayer steel structure plant, and the puts forward the testing and reinforcement methods, so as to ensure the safety of the structure workshop and prolong its service life.

Key words: monolayer steel structure workshop; industrial workshop; reinforcement; design

中图分类号： TU391 文献标识码：A 文章编码：

0 引言

随着现代企业生产规模的扩大，对厂房的要求越来越高，结构材料越来越多样化，结构形式也越来越复杂，传统作坊式的模式已经不能适应工业生产的需求。钢结构具有轻质高强、抗震性能好、工厂化加工制造、装配化施工安装以及施工速度快、外型美观、环保等的特点，钢结构逐渐替代了笨重的钢筋混凝土结构，在工业厂房建设中得到了广泛的应用[1]。随着近年来各地新建厂房的数量迅速增加，许多钢结构厂房在建设过程中出现了设计、制造和施工不符合规范的现象，为结构的安全性、适用性和耐久性埋下了隐患。因此，有必要对既有结构的检测鉴定、安全性评定、加固设计、寿命评估和长期监测进行研究，尽早发现问题，及时采取加固措施，最大限度减少生命财产的损失，保障社会的安定。

1 单层钢结构厂房的设计现状

1.1 单层钢结构厂房及其特点

单层钢结构厂房是一个复杂的空间受力体系，由屋盖结构、柱子、吊车梁等重要承重构件组成[2]。屋盖结构由排架柱顶以上各部分构件所组成，横向平面排架由横梁、横向柱列及其基础所组成的平面骨架，纵向平面排架由连系梁、吊车梁、纵向柱列、柱间支承和基础等构件组成，围护结构包括纵墙、山墙、抗风柱、连系梁、基础梁等。

与钢筋混凝土结构相比，钢结构厂房具有承载力大、动荷载适应性强、抵抗变形大、自重小、施工简便、耐热性好等特点。因此，随着我国经济迅猛发展，轻型钢结构厂房得到大规模建设，同时也建设了一大批重型钢结构厂房。

1.2单层钢结构厂房的设计现状

工业厂房的级别主要取决于吊车的吨位，一般可以分为重型厂房、中型厂房和轻型厂房等三类。随着钢结构厂房的发展，地方企业或私人企业的工业厂房设计量剧增，但这些业主方对项目的要求往往提不出很具体的要求，工业设计指标不全，而且由于设计工期紧迫，对造价要求苛刻，容易因不确定因素导致出图后的变更量、返工量比较大。

我国重点工程的钢结构工业厂房的设计一直是由少数实力较强的国有大设计院承担，但随着单层钢结构的大量应用，民用设计院借助设计软件的帮助，多数中小设计单位都能设计出合格的单层钢结构厂房，同时积累了宝贵的设计经验，也开始进入工业项目的设计领域，对单层钢结构厂房的建设起到了重要的推动作用。

2 单层钢结构厂房的检测与加固

2.1单层钢结构厂房的检测

单层钢结构厂房由于受到纵横向荷载、温度应力、风荷载等影响，在长期的使用过程会产生基础和钢结构的变形及其他问题，需要对其进行检测鉴定，以便对病害严重的结构进行加固与修复。

目前，对单层钢结构厂房的检测可以沿用一般建筑物的检测鉴定方法，可以采用传统经验法、实用鉴定法、可靠概率鉴定法等三种方法对单层钢结构厂房进行检测鉴定[3]。传统经验法是指依据经验丰富专家的现场观察和简单的计算分析对建筑物进行检测鉴定，这种方法一般比较保守。实用鉴定法是在传统经验法的基础上，从安全性、适用性等多个方面综合评定建筑物的状态，这种方法十分强调检测手段和试验数据，是我国目前普遍采用的方法。可靠概率鉴定法是通过对建筑物本身和建筑物环境信息的采集分析，采用非定值统计规律得出的建筑物失效概率来判断结构的健康状态，这种方法评定结论更符合实际情况，是检测鉴定方法的发展方向，但由于材料强度的差异和计算模型的差异带来的结构物的不定性，实际应用中还有一定的困难。

2.2单层钢结构厂房的加固原则与方法

从对众多厂房的加固经验可以知道，对结构构件的加固应先全面了解原有结构的材料和结构体系，并制定具有技术可靠、经济合理、方便施工的结构加固技术方案，尽量利用原有结构的承载力，减少对原有建筑的损伤，在加固施工过程中加强对实际结构的检查，并随时消除隐患。

对于单层钢结构厂房的加固设计还需要根据具体的情况进行合理的技术比较，但主要还是从减轻荷载、改变结构的静力计算图形、原结构的构件截面和连接进行补强三个方面进行加固技术的设计[4]。

3 单层钢结构厂房的加固设计

3.1 屋盖体系的加固设计

为增强单层钢结构厂房屋盖体系的承载能力，可以通过在增设屋面拉条、斜拉条和檩条撑杆和增设屋面水平支撑和系杆的方法进行屋盖体系的加固设计。

通过在原来的单层钢结构厂房屋面檩条间设置拉条、斜拉条和檩条撑杆，可以使各条组成一个稳定的受力体系。在檩条间设置拉条可以采用圆钢，用螺栓与檩条连接。屋脊和檐口处，可以屋脊和檐口的檩条间增设由拉条外套圆钢管组成撑杆，为形成几何不变体系，同时还应增设斜拉条。但由于冷弯薄壁C型檩条自身抗扭刚度很弱，在竖向荷载作用下容易产生了扭转力矩，需要在距檩条上翼1/3腹板高度的范围内设置拉条，防止檩条发生扭转失稳。

屋面水平支撑和系杆可以有效传递水平风荷载，使得各钢架形成空间稳定体系，同时提高房屋的纵向刚度。采用交叉单角钢水平支撑，并将圆钢管系杆沿厂房纵向通长布置，可以有效减少屋架平面向外的侧移。

3.2 柱间支撑的加固设计

为确保房屋承重结构的正常工作，一般需要沿房屋纵向柱之间设置柱间支撑，防止单层厂房的纵向侧移。柱间支撑与框架柱形成刚强的纵向构架，可以保证房屋的纵向稳定和空间刚度，同时为框架柱在框架平面外提供可靠的支承，并承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，以保证单层厂房的稳定性。

柱间支撑主要有十字形交叉支撑、空腹式门形支撑、八字形支撑和人字形支撑四种形式。针对单层厂房的实际情况以及柱间支撑的布置原则，采取其中一种较为合适的支撑方式进行加固，以保证厂房的纵向稳定和空间刚度。

3.3 排架柱的加固设计

对于排架柱的加固，一般可以采用加大截面、改变结构计算简图、托梁换柱等三种方法。对原结构的构件截面和连接进行补强方法由于涉及面窄，施工较为简便，是钢结构加固中是常用的方法，但对其加固设计应能适应原有构件的几何尺寸或己发生的变形清况，注意加固时净空的限制，尽可能使补强构件的重心位置不变，当采用焊接补强时，应采用合理的焊接顺序，补强后构件应便于维护和油漆。通过加设支撑可改变结构承载力和结构动力特性，增设的支撑或辅助构件可以增强构件刚度和提高其稳定性，集中加强某一列柱的刚度以减轻其他列柱的负荷，从而改变结构计算简图，起到加强厂房结构稳定性的作用。临时支柱可以起到卸去屋架和吊车梁荷载的作用，当仅需要加固上段柱时，利用吊车桥架支托屋架使上段柱卸荷，当下段柱需要加固或工艺需要截去下柱时，可以使用托梁换柱的方法进行整根柱子的更换，还可以用托梁换基的方法进行柱子基础的加固。

4 结论

钢结构具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快、外型美观、环保等的特点，逐渐替代了笨重的钢筋混凝土结构，在工业厂房建设中得到了广泛的应用。针对单层钢结构厂房使用上出现的问题，可以从减轻荷载、改变结构的静力计算图形、原结构的构件截面和连接进行补强三个方面进行加固技术的设计，从而实现对单层钢结构厂房结构承载力的恢复和提高。

参考文献：

[1] 陈骥. 钢结构稳定理论与设计[M]. 北京:科学出版社,2003.

[2] 王济川,王玉倩．建筑可靠性鉴定与试验诊断[M]. 长沙:湖南大学出版社,2004

房屋钢结构设计论文篇8

【关键词】主厂房 钢结构 钢筋混凝土结构 经济 技术

0 前言：

大型火力发电厂主厂房的结构形式取决于多因素的考虑，近年来国内建设的火电厂由于工程施工进度、建设资金、施工技术条件等因素，除主厂房框架梁柱采用钢筋混凝土结构外，已不同程度的采用了钢结构，如钢梁―钢筋混凝土组合结构楼板、钢煤斗、钢吊车梁、钢屋架等。

采用轻型封闭的钢筋混凝土主厂房与钢结构厂房相比，两种方案的屋架形式、汽机房大平台及除氧煤仓间各层楼屋面板的结构形式均相同，其工程量主要差别在于主厂房框架结构及其地基处理。

目前随着我国钢筋混凝土技术的不断发展，近年来高强混凝土、预应力混凝土等新技术日渐成熟。目前的主厂房混凝土标号多以C40～C50为主，混凝土质量及施工质量均能得到有力保障。高强度混凝土的使用可以减小主要构件的截面尺寸，为工艺布置提供更大的空间。高强度和高性能钢筋提高了钢筋混凝土结构的受力性能，同时也提高了适当的安全储备。

本文针对主厂房采用前煤仓方案就钢筋混凝土结构形式及钢结构形式进行经济技术比较，充分分析了两种结构形式的优缺点、两种结构体系的异同点，通过综合技术经济比较分析，两方案均是可行的。

从技术角度比较，钢结构材料延性好，其抗震性能要优于混凝土结构，但通过建立空间钢筋混凝土框排架结构模型计算分析表明：该结构柱轴压比、结构自振周期、振型、位移、剪力比等主要参数指标均能完全满足国家现行规范、规程的要求，结构抗震性能能够得到保证；从经济角度比较，钢结构主厂房总造价高于钢筋混凝土结构主厂房总造价近三千万，钢筋混凝土结构经济性要明显优于钢结构方案。

综合上述技术经济比较，本着“技术先进、安全可靠、经济适用、符合国情”的设计原则，推荐本工程主厂房采用钢筋混凝土框排架结构方案。

1 工程概况：

某百万电厂工程，规划容量4×1000MW超超临界燃煤机组，一期建设2×1000M发电机组。主厂房相当于《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）中乙类建筑，属于重点设防类，主厂房地震作用按7度计算，抗震构造措施按8度考虑。

2 主厂房布置

本工程主厂房采用常规四列式布置，按序列布置分为汽机房-除氧间-煤仓间-锅炉房。汽机房跨度30m，柱距分别为12.0m、10.0m，汽机房纵向总长度为177.50m，汽机房各层标高分别为±0.00m层、7.10m层、15.50m层。汽机房布置两台140/32t桥式吊车，吊车跨度28.50m，吊车梁轨顶标高为29.10m。

除氧间跨度9.50m，总长度177.50m，除氧间各层标高分别为±0.00m层、7.10m层、15.50m层、28.00m层，其中28.00m为除氧器层。

煤仓间跨度13.50m，总长度177.50m。±0.00m层布置磨煤机，15.50m层布置给煤机，39.50m～39.70m为输煤皮带层，煤仓间屋面标高为47.30m～47.70m。输煤由扩建端接入主厂房皮带层。

主厂房典型剖面图见下图所示：

主厂房的结构设计，应充分考虑我国国情，积极采用新技术、新材料，在满足生产运行、检修维护、缩短施工周期、控制工程造价的要求下，对主厂房结构选型和结构体系进行方案优选论证，使业主的投资达到经济及社会效益最大化的目标。

根据主厂房布置方案的受力性能、地震设防要求及场地类别，对主厂房采用钢筋混凝土结构和钢结构进行了综合比较后，认为钢筋混凝土结构在防腐、防火、运行维护、及工程造价等方面较钢结构有较大优势。

3 钢结构与钢筋混凝土结构的比较

《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）中规定：“主厂房结构可采用钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架-抗震墙（钢支撑）结构、钢结构，并应根据抗震设防烈度、场地土类别、电厂的重要性以及厂房布置等综合条件确定。”目前国外大型火电厂的主厂房结构大多采用钢结构，但国内绝大多数火力发电厂主厂房采用钢筋混凝土框架结构。大型火力发电厂主厂房的结构形式需取决于多因素的考虑，近年来国内建设的火电厂由于工程施工进度、建设资金、施工技术条件等条件，除主厂房框架梁柱采用钢筋混凝土结构外，已不同程度的采用了钢结构，如钢梁―钢筋混凝土组合结构楼板、钢煤斗、钢吊车梁、钢屋架等。

下面根据主厂房前煤仓方案就钢筋混凝土结构及钢结构方案进行经济技术比较如下。

3.1钢结构与钢筋混凝土结构主厂房在技术上的比较

3.1.1钢结构的技术特点

钢结构主要具有以下优点：

1）安装简便、施工周期短、厂房的有效利用面积大；

2）钢结构强度高、延性好，对抗震具有很好的适应性和优越性，特别在高地震设防烈度区，钢结构体系抗震性能具有明显的优越性。

3）构件断面小，结构自重轻，减小地震作用的影响，同时减少基础的建设费用，具有较高的性价比；

4）钢结构构件的制造可在车间内进行，有利于保证加工质量，可以不受自然条件影响，生产及安装的机械化程度高，利于施工文明。

钢结构的缺点主要有：

1）一次性投资费用比混凝土结构高；

2）耐火极限低，防火性能比钢筋混凝土厂房差；

3）钢结构厂房在运行期间维护工作量大，维护费用较高；

4）加工精度高、焊接工作量大，对施工单位要求较高；

5）柱间支撑体系常与工艺布置冲突。

3.1.2钢筋混凝土结构的技术特点

钢筋混凝土结构主要具有以下优点：

1）应用广泛，施工技术日趋先进成熟。施工中如采用新机具、新设备，并合理安排施工顺序，可缩短与钢结构施工工期的差距；

2）工程造价低，钢筋混凝土厂房是目前使用的最经济的结构形式之一。尤其是在大体积厂房中，与钢结构结构相比，其经济效益是相当显著的；

3）可与钢结构组合使用，充分发挥钢结构和混凝土结构的特点，有利于缩短与钢结构的工期差别，同时降低工程造价；

4）耐腐蚀防火性能好，维护工作量小等。

钢筋混凝土结构的缺点主要有：

1）构件截面比钢结构大，给工艺布置带来较多不利影响，使厂房高度提高、跨度加大，厂房体积增大；

2）结构自重大，基础及地基处理费用增加；

3）混凝土结构需要现场施工，临时设施多，施工周期长，受气候条件影响大；

4）钢筋混凝土结构延性、抗震性能差；

5）由于受工艺布置影响，厂房长度超过规定的温度伸缩缝间距限值，需考虑结构温度应力，增加造价。

3.1.3两种结构形式材料的选用

主厂房采用钢结构，框架梁柱主要以Q345B级钢为主，目前随着我国钢筋混凝土技术的不断发展，近年来高强混凝土、预应力混凝土等新技术日渐成熟。我国目前的混凝土多为程序控制的混凝土搅拌站生产，避免了以往施工单位自行拌制造成的混凝土质量不易保证的问题。目前的主厂房混凝土标号多以C40～C50为主，混凝土质量及施工质量均能得到有力保障。高强度混凝土的使用可以减小主要构件的截面尺寸，为工艺布置提供更大的空间；但对于以受弯、剪为主的梁以及以控制裂缝为主的楼屋面板，可采用较低标号的混凝土，满足技术要求的同时降低造价。

新修订的《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）推广以HRB400、HRB500级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋，以HPB300光圆钢筋取代HPB235级光圆钢筋。 HRB400、HRB500级高强热轧带肋钢筋具有强度高、延性、可焊性、机械连接性能好等优越性。高强度和高性能钢筋提高了钢筋混凝土结构的受力性能，同时也增加了适当的安全储备。

3.2两种结构形式的模型计算

3.2.1设计输入条件

本工程抗震设防烈度为7度，设计地震加速度为0.15g，抗震分组：第二组；场地类别II类，50年一遇风压：0.39Kpa，地面粗糙度：B类

3.2.2混凝土结构：

混凝土标号：运转层及以下主厂房框架梁柱：C50

运转层以上框架梁柱：C40～C45

主要纵向受力钢筋：HRB400级；箍筋：HPB300级

3.2.2.1混凝土主厂房计算过程及结论

主厂房承重结构采用现浇钢筋混凝土框排架结构。横向由A列柱-汽机房屋盖-除氧间-煤仓间组成框排架结构体系；汽机房屋架与A、B排铰接。汽机房外侧柱、除氧间及煤仓间纵向为多层框架体系，在每一机组单元之间设一双柱温度伸缩缝，双柱插入距为1.50m。

根据工艺专业提供的大荷载，主要结构断面尺寸试算如下：A列柱断面尺寸为700×1500，B列柱断面尺寸为800×1700，C列柱断面尺寸为1000×1800，D列柱断面尺寸为900×1600，煤斗大梁尺寸为700×3000，除氧器大梁尺寸为700×1800。

各列柱轴压见下表所示：

各列柱轴压比 表1

注：除氧煤仓间柱运转层以下采用C50混凝土，运转层至煤斗层采用C45混凝土，煤斗层以上采用C40混凝土。

3.2.3钢结构：

梁柱：Q345B，柱间支撑：Q235B

3.2.3.1 钢结构主厂房计算过程及结论

本工程汽机房结构受工艺设备、管道以及纵向通道布置的限制，横向框架无法合理布置柱间垂直支撑，采用梁柱刚接断面其横向变形控制有一定的难度，不能完全发挥钢材的强度优势。结构计算模型如下图所示。

通过试算，A列柱断面尺寸为H1200×650×30×40，B列柱断面尺寸为H1500×750×45×50， C列柱断面尺寸为箱型700×1000×45，D列柱断面尺寸为箱型700×900×45，煤斗大梁尺寸为H2200X600X40X50。

图三 主厂房钢结构布置图

以上数据表明，钢结构的抗震计算分析中的各项计算指标均能满足现行规范的要求。考虑工艺设备及管道布置需要，柱间垂直支撑布置受到限制，结构抗侧力体系主要靠框架柱，结构钢材用量比较大，所以对主厂房不推荐钢结构方案。

总之，仅从抗震性能分析，结构体系采用钢结构要优于钢筋混凝土结构，但本工程厂址位于地震基本烈度7度区，II类场地土，主厂房采用钢筋混凝土结构其抗震性能分析均能很好的满足抗震规范的各项要求。

3.3两种结构形式的经济性比较

采用轻型封闭的钢筋混凝土主厂房与钢结构厂房相比，两种方案的屋架形式、汽机房大平台及除氧煤仓间各层楼屋面板的结构形式均相同，其工程量主要差别在于主厂房框架结构及其地基处理方面的比较，经初步经济比较，钢筋混凝土结构方案较钢结构方案约节省造价近三千万。

3.4 钢结构主厂房与钢筋混凝土框架结构主厂房工期比较

根据调研，钢结构主厂房自浇筑第一罐混凝土至主厂房封顶工期约为17个月，钢筋混凝土框架结构主厂房自浇筑第一罐混凝土至主厂房封顶工期约为20个月，采用钢结构主厂房可缩短约3个月。

综合上述技术经济比较分析，两方案均是可行的，钢筋混凝土结构经济性明显好于钢结构方案；从技术角度，钢结构的抗震性能优于混凝土结构，但按照现行的《建筑抗震设计规范》要求进行设计，同时保证施工质量，现浇钢筋混凝土结构的抗震性能是完全可以保证的。从施工工期角度考虑，虽然钢结构的施工周期短于钢结构，但当工程采用压型钢板做底模的钢筋混凝土楼板结构可以加快施工工期，同时考虑采用商品混凝土并配合采用良好的施工组织及现场施工管理，都可以适当缩短主厂房的建设工期。

4 结论

综合以上比较分析，本着安全适用、方便施工、节约投资的原则，本工程主厂房框架建议采用现浇钢筋混凝土结构。

参考文献：

[1] 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）

[2] 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

[3] 《火力发电厂土建结构设计技术规程》（DL 5022-2012）

房屋钢结构设计论文篇9

关键词:钢结构工业厂房 防火措施 工艺要求

1引言

钢结构由于具有强度高、自重轻、施工速度快等特点,故一直是人们喜爱采用的一种结构。近百年来得到了快速的发展,尤其是在上世纪下半叶,随着世界钢产量大幅度增加,钢结构也相应更加扩展了应用领域,特别是在大跨度、高耸、超高层、重型、动力荷载结构范围内钢结构大量被使用。伴随国家经济的快速发展,轻钢结构建筑也在中国建筑领域迅猛发展。钢结构建筑是继钢筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新发展和新应用。轻钢结构建筑的特点突出:整体刚度和抗震性能好、施工速度快、结构占有空间面积小、承载力高,在工业厂房中钢结构已逐渐代替了较多的钢筋混凝土结构,以其大跨度、大空间的表现在建筑规模上相当出色。

2钢结构工业厂房的优点

前文所叙述的是钢结构作为一种结构形式在设计及施工中的优势,下面着重探讨一下钢结构工业厂房所具有的优点。

钢结构工业厂房的主要优点在于:首先,在施工速度方面:钢结构构件可以工厂化批量生产,施工简单,安装快捷,大大缩短施工周期;其次,钢结构工业厂房在自重方面:可减轻建筑物结构质量约30% ,特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方,其综合经济优于钢筋混凝土结构体系;最后,从环保方面考虑:钢结构体系属于环保型绿色建筑体系,钢材本身是一种高强度高效能的材料,具有很高的再循环价值,并且不需要制模施工。

3钢结构厂房设计中需要注意的几个方面

3．1保温隔热与防火设计

钢材对温度相当敏感,但温度升高与降低都使钢材性能发生变化。钢材具有非常好的导热性能,其导热系数达到50W /(m・ ℃ ) ,对于钢结构建筑,如果不进行保温隔热处理,势必会造成大量能源浪费和消耗,同时还要满足工艺性要求和舒适性要求。相比之下,低温性能更重要。下图为钢材的机械性能与温度间的关系曲线。

因此,当钢结构表面温度处于150 ℃以上时,必须做隔热及防火设计,做法一般有两种:

高温屈服强度与室温屈服强度之比

高温弹性模量与室温弹性模量之比

(1)在钢构件外包耐火砖,混凝土或硬质防火板材。

(2)采用厚涂型防火涂料,厚度按《钢结构防火涂料应用技术》。

3．2温度伸缩缝的设置

温度变化将引起钢结构厂房变形,使结构产生温度应力,其大小与柱子刚度、吊车轨顶标高和温差有关。当厂房平面尺度很大时,为避免产生过大的温度应力,应在厂房横向或纵向设置温度缝,将平面尺寸很大的厂房分成若干温度区段(又称结构单元) 。温度区段的长度可根据钢结构设计规范执行。温度伸缩缝一般采用设置双柱方法处理,也可采用设置单柱方法处理,对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置滚动支座,对横向温度伸缩缝可在框架梁与檩条连接处采用椭圆孔滑动方式或槽钢夹板滑动方式。

3．3立面设计

轻钢结构的建筑表现主要有以下4 个方面的特征,即规模、线条、色彩和变化。彩色压型钢板使得轻钢结构建筑表现得丰富多彩,给人一种明显区别于传统钢筋混凝土建筑的耳目一新的感觉。在钢结构工业厂房的设计中,厂房的体型受工艺的约束,同时体型变化过于丰富会形成复杂的节点处理,从而提高工程造价。因此在设计中常用手法是采用跳跃性色彩和冷色调,重点突出主要出口、外天沟、收边泛水等,既丰富了立面又体现了现代化工业厂房的恢宏气势。

3．4屋盖支撑系统及屋面设计

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车设置及吨位大小、振动设备情况等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑,在无檩体系中,大型屋面板有三点和屋架焊接,可起到上弦支撑作用,但考虑到施工条件限制和安装需要,无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12 m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。屋面设计的重点是防水。屋面防水设计涉及屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度等因素。

根据《屋面工程技术规范》的规定,屋面坡度最小为5%。但在实际工程中,一些外资钢构公司屋面坡度经常做到3 % ,甚至2 %。考虑到目前国内钢构厂家技术力量、节点的处理、材料性能方面参差不齐,人们将屋面坡度控制在5 %。在积雪较大的地区,坡度应适当增大。单坡屋面长度,主要取决于工程所在区域的最大温差以及降雨所形成的最大水头的高度。根据收集的资料和工程设计经验,单坡屋面长度宜控制在70 m以内,若超过70 m ,需做专题研究、特殊处理。

经过调研了解,目前市场上常用的钢结构屋面做法有两种: 1)双层彩色压型钢板内夹保温棉,使用量很大,但温差大、单坡长造成的彩钢板热胀冷缩问题很难解决。2)复合柔性钢屋面系统,由屋面彩钢板内板、隔汽层、保温层、卷材防水层组成。由于最外层铺设柔性卷材,整个屋面为一个密闭系统,热胀冷缩问题不突出,造价较国内一般钢构厂家稍高。

4钢结构厂房的主要构成部分:

4．1钢屋盖系统：首先钢屋盖承重构件是由壁薄、细长的杆件组成,截面形状复杂,节点应力集中又有偏心;其次设计屋盖系统时计算荷载、计算简图较正确,且接近计算极限状态,结构构件的承载力安全储备最小,对超载、温度和腐蚀作用十分敏感,容易因为偶然因素而失效,再加上制造、安装和使用过程中出现的各种影响,钢结构屋盖成为钢结构厂房破坏中最严重的部分。钢屋盖发生破坏包括屋盖倒塌、桁架杆件断裂(包括与节点板连接断开) 、屋盖挠曲超标准、杆件弯曲、节点板弯曲或开裂、屋盖支撑屈曲等类型。

4．2吊车梁系统:吊车梁系统是钢结构工业厂房的重要组成部分,包括吊车梁、制动结构、吊车轨道和连接。吊车梁受力复杂,且吊车的垂直力和侧向力具有动力特征、冲击和疲劳作用,比起屋盖系统吊车梁的计算简图、计算方法与实际情况差异更大、不定性更多,结构的耐久性和可靠性最低。

4．3柱系统:按照最不利荷载组合设计的柱子,由于荷载同时出现的概率很低,在正常工作条件下,实际应力低于设计应力很多,柱的安全储备相当大,出现破坏的可能性很小,发生柱整体承载能力不足的而导致破坏的情况很少。工业厂房的柱子常发生如下破坏(柱肢变形、柱肢体有切口、格构式柱子腹杆弯曲和扭曲变形、柱头与吊车梁支撑牛腿处焊缝开裂、柱子垂直倾斜,围护结构连接节点损坏,吊车轨道偏位) ,将会影响生产。

4．4地基基础:地基的强度问题主要包括:地基承载力不足或地基丧失稳定性,斜坡丧失稳定性。地基变形问题主要是指软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等地区过大的变形和不均匀沉降。地基的破坏通常有三种形式:整体剪切破坏、冲切剪切破坏和局部剪切破坏。

5钢结构厂房常见施工问题及解决方法

5．1钢结构厂房施工过程中应该注意的施工问题

牵系到整个钢结构工程的质量。涂层作业气温应在5～38℃之间为宜,当天气温度低于5℃时,应选用相应的低温涂层材料施涂。当气温高于40℃时,应停止涂层作业。因构件温度超过40℃时,在钢结构表面涂刷油漆会产生气泡,降低漆膜的附着力。当空气湿度大于85% ,或构件表面有结露时,不宜进行钢结构涂层作业。钢构件工程制作前,应对构件隐蔽部位、结构夹层难以除锈的部位,提前除锈,提前涂刷。

房屋钢结构设计论文篇10

关键词：钢结构 厂房设计 伸缩保温 支撑

Abstract: the steel structure in the architecture field plays a more and more important role, and quickly occupied the more and more major market, but there is also fireproof performance is poor, easy to corrosion defects, therefore, in how to design according to its characteristic foster strengths and circumvent weaknesses, better to play the role of the steel structure is very important.

Keywords: steel structure plant design telescopic insulation support

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济和社会的快速发展，尤其是城市建设的飞速发展，钢结构在建筑领域扮演着越来越重要的角色，起到了举足轻重的作用。无论在工业还是民用建筑中，钢结构以其整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高，在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构的特点迅速地占领着越来越广的市场。但是钢结构也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点，因此在设计中，可以根据其特点扬长避短，这样才能更好地发挥钢结构的作用。本文主要就钢结构工业厂房在设计中的几个问题谈谈自己的看法。

一、钢结构在设计中应注意的问题

1、钢结构的设计计算

按排架结构进行计算，有几个设计要点需要注意:

一是基础。除发生冲切、剪切破坏之外，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏。在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开和半敞开的结构，轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。为了防止这些破坏的发生，最经济有效的办法是增加基础埋深，对于轻钢结构基础，还须预埋地脚螺栓，用于上部结构和基础的连接，若锚栓离混凝土基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，因此，锚栓离基础边缘的距离不得小于150mm，若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致基础破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度。

二是柱脚。柱脚为刚性固定连接，刚性固定连接分为三种形式: 露出式柱脚、埋入式柱脚、包脚式柱脚，本设计采用了露出式柱脚即靴式柱脚，在设计手册中有详细的计算过程，可以做到精确计算，对于跨度较大，吊车荷载吨位较高的情况，认为采用埋入式更为合适，对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利。

三是牛腿处设钢系杆。下柱截面高度为1100mm，吊车梁与牛腿连接距下柱形心距离偏心太大，不能保证柱的侧向稳定，所以在牛腿标高处增设钢系杆，以减小柱的计算长度，以防柱失稳，计算时考虑与吊车梁共同传递纵向水平力，同时作为排架柱的侧向支撑点。钢系杆截面计算如下:

当支撑杆位于距柱端αl处时( 0 ＜ α ＜ 1) ，

Fb1 = N/240α( 1 － α)

式中N―――被撑构件的最大轴心压力。

图1 钢系杆布置图

四是屋架。对于具体工程，屋架设计时应考虑到排架柱对屋架下弦产生的附加拉力或压力，以及在吊车荷载设计值和永久荷载标准值组合下下弦杆是否受压，如受压时其长细比不宜超过200，根据具体情况对下弦杆进行强度和稳定性验算。当风荷载较大，屋架下弦杆在永久荷载标准值和风吸力荷载设计值共同作用下受压时，为满足λ≤200，可加密下弦系杆。

2、钢结构的屋面支撑系统及屋面设计

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用，但考虑到施工条件的限制和安装需要。无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。

屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5％，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在70m以内。

目前，市场上钢结构屋面的做法常用的有两种：①刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；②复合柔性屋面：由屋面彩钢板内板、隔气层、保温层、卷材防水层组成。

3、钢结构的立面设计

轻钢结构的建筑主要有把握以下4个方面的特征：规模、线条、色彩、变化。 钢结构厂房的立面主要由工艺布置来决定，在满足工艺的要求下力求立面简洁恢宏同时使节点尽量简单统一。彩色压型钢板使得轻钢厂房的建筑表现得体形轻盈色彩丰富，明显优于传统钢筋混凝土结构的沉重单一。在轻钢厂房的设计中常采用跳跃性色彩和冷色调，重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等地方，既体现了现代化厂房的恢宏气势，又丰富了立面效果。

传统的钢筋混凝土结构厂房，外墙维护为砖砌体，外装修为涂料或面砖，辅以色带，由于混凝土屋面设置采光窗效果不理想，设计时通常在墙面设置大量的采光窗。但对于维护墙为彩色压型钢板的钢结构厂房来说则不然。线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征，均匀的线条或横或竖，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。若在墙面设置大量采光窗，则破坏了墙面的线条造型，同时，轻钢结构屋面可以大量使用屋面采光板，采光均匀，同时兼可解决厂房通风问题。

二、应当处理好的其它几个问题

1、钢材的保温隔热与防火

钢材具有很高的导热性能，其导热系数为50w(m.℃)，当受热达到100℃以上时，其抗拉强度就会降低，塑性增大；温度达到250℃时，钢材抗拉强度会稍提高，但塑性却降低，出现蓝脆现象；温度达到500℃时，钢材强度降至很低，会致使钢结构塌落。所以当钢结构所处环境温度达到150℃以上时，就必须做隔热防火设计。其做法一般为：钢结构外侧包耐火砖、混凝土或硬质防火板材。或者钢结构刷厚涂型防火涂料，厚度按《钢结构防火涂料技术规程》计算。

2、温度伸缩缝的设置

温度变化将引起钢结构厂房的变形，使结构产生温度应力，当厂房平面尺度较大时，为避免产生较大的温度应力，应在厂房纵横两个方向设置温度伸缩缝，区段的长度可以根据钢结构规范来执行。温度伸缩缝一般采用设置双柱的方法来处理，对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置滚动支座。

3、防锈处理