緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

2加建工程的現(xiàn)狀

我國加建設(shè)計起步比較晚，與世界先進(jìn)國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發(fā)展空間，并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規(guī)劃項目當(dāng)中，頒布了相應(yīng)的文件與規(guī)章制度。由此可以看出，我國加建工程得到了很大的發(fā)展空間。1)由以往的單個房屋加建發(fā)展為成片住宅區(qū)的加建工程;2)各種新材料、新工藝應(yīng)用到了加建工程當(dāng)中;3)輕鋼結(jié)構(gòu)加建技術(shù)得到了深入的分析與研究，并且在加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

3鋼結(jié)構(gòu)加建的優(yōu)缺點

開展鋼結(jié)構(gòu)加建工程的時候，具有以下優(yōu)點:1)節(jié)約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設(shè)工期;2)因為鋼結(jié)構(gòu)的自重比較輕，因此，加建部分的荷載作用對原結(jié)構(gòu)的影響非常小，不需要單獨(dú)對地基進(jìn)行加固處理，這樣不僅可以減少工作量，還可以縮短工期，節(jié)省部分施工成本;3)鋼結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的多樣性，在進(jìn)行加建的時候，可以充分發(fā)揮空間的優(yōu)勢，降低對原建筑結(jié)構(gòu)的影響;4)鋼結(jié)構(gòu)加建的適用范圍比較廣，不僅可以對房屋建筑進(jìn)行加建，還可以對工業(yè)建筑進(jìn)行加建，因此，在建筑加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，其也存在著一些缺點:1)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加建之后，其整體建筑結(jié)構(gòu)就會呈現(xiàn)一種上柔下剛、上輕下重的質(zhì)量與剛度分布，導(dǎo)致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能;2)鋼結(jié)構(gòu)耐久性較差，在進(jìn)行加建的時候，需要進(jìn)行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會增加一些建筑材料的使用，此時不僅會涉及到原材料的質(zhì)量問題，還要考慮原材料的成本問題，因此，存在著一定的不足。

4混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1)樓板設(shè)計。在設(shè)計樓板的時候，現(xiàn)階段一般選用的都是現(xiàn)澆灌技術(shù)。目前，現(xiàn)澆灌技術(shù)是樓板設(shè)計中最為常用與有效的方法，在采用此種方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工的時候，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、牢固性與安全性。同時，在鋼結(jié)構(gòu)施工中，此種方法可以對出現(xiàn)的問題進(jìn)行靈活的處理與調(diào)整，根據(jù)實際情況，提出有效的解決辦法，保證樓板設(shè)計與施工的順利進(jìn)行，確保建筑工程的整體施工質(zhì)量。2)梁設(shè)計。在進(jìn)行梁設(shè)計的時候，一定要結(jié)合國際設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與實際設(shè)計情況，制定合理、科學(xué)的鋼構(gòu)設(shè)計要求:首先，在進(jìn)行梁設(shè)計的時候，一定要保證其截面寬度不會低于200mm，同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次，在梁設(shè)計中必然要使用一些鋼筋，對其使用鋼筋也要進(jìn)行一定的規(guī)定，保證梁結(jié)構(gòu)具有一定的硬度與抗震性能，進(jìn)而確保建筑工程整體結(jié)構(gòu)的牢固性與安全性。最后，在設(shè)計扁梁的時候，一定要保證梁中線和柱中線重合，采用雙向布置結(jié)構(gòu)。同時對扁梁進(jìn)行嚴(yán)格的計算與設(shè)計，保證其結(jié)構(gòu)的合理性與科學(xué)性，增強(qiáng)建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3)柱設(shè)計。在進(jìn)行柱設(shè)計的時候，一定要保證其截面符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):通常情況下，柱截面寬度與高度均不可低于300mm，柱直徑一定要超過350mm，截面短邊與長邊的比值不可以超過3，柱縱向鋼筋配比不可以低于0．2%等。在設(shè)計柱的時候，一定要嚴(yán)格遵照以上要求，這樣才可以保證柱設(shè)計的合理性與科學(xué)性，同時增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑工程施工的順利完成。4)基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計。在進(jìn)行基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計的時候，一定要綜合考慮各方面的因素，結(jié)合建筑負(fù)荷、結(jié)構(gòu)形式、施工狀況等，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計的合理性與科學(xué)性，使其達(dá)到建筑工程整體設(shè)計要求。針對設(shè)計不合理、不符合要求的部分，一定要進(jìn)行相應(yīng)的修改，保證其設(shè)計的合理性與科學(xué)性，這樣才可以保證建筑工程整體的施工質(zhì)量。

篇（2）

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

工程設(shè)計是復(fù)雜并且艱巨的任務(wù)，作為設(shè)計人員應(yīng)該做到：對工作認(rèn)真，有強(qiáng)烈的責(zé)任心和精益求精的工作態(tài)度；熟悉操作與規(guī)范，了解規(guī)范的真正含義；在實際工作中的靈活運(yùn)用，從而保證工程施工的安全性。而鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)作為一種廣泛運(yùn)用的結(jié)構(gòu)形式，具有明確的傳力、靈活的結(jié)構(gòu)布置、整體性與抗震性等集聚一身的優(yōu)點。已被廣泛的運(yùn)用在各種多層的工業(yè)與民用的建筑中。隨著計算機(jī)不斷的發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)也由人工的轉(zhuǎn)為計算機(jī)來進(jìn)行計算，憑著對高科技的依賴性，計算精度逐漸提高，設(shè)計人員工作的強(qiáng)度卻在逐漸的降低，但框架結(jié)構(gòu)的設(shè)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(shè)計人員的重視，保證設(shè)計的質(zhì)量得到提高。

一、設(shè)計構(gòu)造時出現(xiàn)的問題

（一）對框架結(jié)構(gòu)而言，柱是保證豎向承載和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力工作的重要構(gòu)件，其重要性遠(yuǎn)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(tài)也不會引起惡性倒塌，要做到強(qiáng)柱弱梁，讓框架的塑性鉸首先出現(xiàn)在框架梁上，框架節(jié)點核心區(qū)的設(shè)計就尤為重要，在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中（GB50011―2010第6.3.10中有明確的規(guī)定“一、二以及三級框架的節(jié)點核心區(qū)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(guī)定常常被設(shè)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(guī)定能保證節(jié)點核心區(qū)的延性構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守。

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

（三）框架梁縱向的配筋率應(yīng)當(dāng)注意遵守《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011―2010）6.3.3中有明確的規(guī)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(shù)據(jù)，當(dāng)縱向的鋼筋配筋率＞2%的時候，箍筋的最小直徑應(yīng)該增加2mm。這個問題在目前的設(shè)計中常常被設(shè)計人員忽略，造成梁端的延性不足。

（四）梁柱節(jié)點處框架梁上部縱筋伸入節(jié)點的錨固長度應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010―2010）中9.3.4規(guī)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(yīng)伸至柱外側(cè)縱向鋼筋內(nèi)邊并向節(jié)點內(nèi)彎折，其包含彎狐在內(nèi)的水平投影長度不應(yīng)小于0.4Lab,彎折鋼筋在彎折平面內(nèi)包含彎弧段的投影長度不應(yīng)小于15d”。當(dāng)截面的尺寸小于400×400mm的時候應(yīng)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(jié)構(gòu)抗震的等級

在工程的設(shè)計中，大部分的房屋建筑按其《建筑防震設(shè)計規(guī)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(jù)結(jié)構(gòu)的類型和房屋的高度來按照《抗震規(guī)范》的6.1.2來確定。而電訊、能源和醫(yī)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(jù)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》（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(qū)抗震的設(shè)防烈度進(jìn)行計算。一般的情況下，當(dāng)抗震的設(shè)防烈度在6~8度的時候，乙類建筑應(yīng)符合本地區(qū)設(shè)防的烈度提高一度，應(yīng)根據(jù)《抗震規(guī)范》表中6.1.2來進(jìn)行抗震等級的確定。如：位于8度地震區(qū)的乙類建筑，應(yīng)當(dāng)按照9度由《抗震規(guī)范》確定抗震等級提高一級。當(dāng)8度的建筑高度超過表6.1.2的范圍時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行針對性的研究后再采取措施，但在一般情況下，設(shè)計人員會錯當(dāng)成丙類建筑來進(jìn)行設(shè)計，使其建筑的扛著能力下降，必須對設(shè)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(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)該埋置較深，為了減小計算高度和底層側(cè)位的左移，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)以下的某個適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置基礎(chǔ)拉梁。如果按三層的設(shè)計來進(jìn)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(chǔ)拉梁的頂面，這樣的底層的配筋就應(yīng)該由基礎(chǔ)拉梁頂面的截面進(jìn)行控制，而實際上房屋底層的配筋是基礎(chǔ)頂面出的截圖所控制的。所以在計算時，應(yīng)將基礎(chǔ)層1輸入，層高實際為3.2m。

四、基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計以及計算應(yīng)符合實際的情況

（一)基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計：

多層框架的房屋單獨(dú)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(jù)抗震的要求，應(yīng)該沿主軸看、兩個不同方向設(shè)置基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁的設(shè)計應(yīng)該要大一些，梁的高度應(yīng)在柱中心距的1/10~1/15，截面的寬度應(yīng)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(chǔ)拉梁的計算應(yīng)符合實際情況：

用TAT或者SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體的計算時，在基礎(chǔ)拉梁層無樓板的情況下，樓板厚度應(yīng)取零，并且定義彈性節(jié)點，采用總剛分析的方法進(jìn)行分析以及計算。雖然樓板厚度取零，也定義為彈性節(jié)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(jìn)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(guī)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(qū)的最小值以及最大值都做出了明確的決定。根據(jù)規(guī)定，工程在習(xí)慣上取梁、柱箍筋加密區(qū)的最大間距是100mm，非加密區(qū)的為200mm。從電算程序信息中得知內(nèi)定梁、柱箍筋加密區(qū)的間距是100mm，并以此條件算出加密區(qū)箍筋的面積，再由設(shè)計人員根據(jù)箍筋的直徑與數(shù)量。但在程序的內(nèi)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(qū)的間距采用200ram會導(dǎo)致非加密區(qū)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(qū)的抗剪承載力，還能增加梁端箍筋加密區(qū)的抗剪能力。

六、結(jié)構(gòu)周期折減數(shù)數(shù)值的問題

框架結(jié)構(gòu)因為充墻的原因，使結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不安全。因此對結(jié)構(gòu)的周期進(jìn)行折減是必要的。當(dāng)采用磚砌體作為填充時，周期折減系數(shù)一般取0.6~0.7，當(dāng)磚砌填充墻較少的情況下或使用輕質(zhì)空心砌塊的時候，周期折減系數(shù)應(yīng)該在0.7~0.8，當(dāng)采取全部用輕質(zhì)空心砌塊的時候，周期折減系數(shù)可取0.9。

七、結(jié)構(gòu)方面需要注意的問題

（一）當(dāng)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(yīng)把短柱全長的箍筋進(jìn)行加密。

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

總結(jié)：

本文主要講述了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的基本問題，設(shè)計框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計人應(yīng)首先判斷實際工程中結(jié)構(gòu)方案的可行性，以及可能碰到的所有問題，提前采取預(yù)防措施給予解決，并對計算的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析、判斷，等處準(zhǔn)確無誤的答案后方可用于實際工程的建設(shè)中去。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉雙慶.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題[J].中華民居,2011,(6):46-47.

篇（3）

1 前言

20世紀(jì)90年代以后，隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，無論是工業(yè)建筑還是民用建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的各種難題也日益增多，因而作為一個結(jié)構(gòu)設(shè)計者需要在遵循各種規(guī)范下大膽靈活的解決一些結(jié)構(gòu)方案上的難點、重點。

2 框架結(jié)構(gòu)方案構(gòu)思時應(yīng)考慮以下幾點

2.1 結(jié)構(gòu)的傳力路線應(yīng)簡捷明了。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的傳力路線越短、越直接，結(jié)構(gòu)的工作效能越高，'所耗費(fèi)的建材也就越少。

2.2 從力學(xué)觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應(yīng)當(dāng)盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進(jìn)深等距(或近似于等距)布置，這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距，也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點以減少結(jié)構(gòu)中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

2.3 結(jié)構(gòu)方案還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。

3 應(yīng)從概念設(shè)計上著手注意幾個問題

3.1 關(guān)于強(qiáng)柱弱梁節(jié)點。這是為了實現(xiàn)在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態(tài)，而沒有屈服，但節(jié)點還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁措施的強(qiáng)弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小，是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動能力，而且不致形成"層側(cè)移機(jī)構(gòu)"，從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強(qiáng)于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小，以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內(nèi)力重分布和動力特征的相應(yīng)變化。因此，當(dāng)建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設(shè)計彎距按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大，加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點構(gòu)造，讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。

3.2 關(guān)于"強(qiáng)剪弱彎"措施：強(qiáng)剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應(yīng)注意抗剪驗算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.3 注意構(gòu)造措施。

3.3.1 對于大跨度柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)，在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯問處的柱可能成為短柱，應(yīng)對柱箍筋全長加密。這一點，在設(shè)計中容易被忽視，應(yīng)引起重視。

3.3.2 對框架結(jié)構(gòu)外立面為帶形窗時，因設(shè)置連續(xù)的窗過梁，使外框架柱可能成為短柱，應(yīng)注意加強(qiáng)構(gòu)造措施。

3.3.3 對于框架結(jié)構(gòu)長度略超過規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫(規(guī)范規(guī)定裂縫寬度小于0.3mm)，建議采用補(bǔ)償混凝土澆筑。采用細(xì)而密的雙向配筋，構(gòu)造間距宜小于150mm，對屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處按構(gòu)造措施宜適當(dāng)加強(qiáng)。

3.3.4其它構(gòu)造措施限于篇幅，這里不再贅述，請詳見新規(guī)范。

4 結(jié)構(gòu)計算方面的問題

4.1 計算簡圖的處理

結(jié)構(gòu)計算中，計算簡圖選取的正確與否，直接影響到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中比較典型的是基礎(chǔ)梁的處理。一般情況下，基礎(chǔ)梁設(shè)置在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)，作為基礎(chǔ)的一部分，此時結(jié)構(gòu)的底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度?；A(chǔ)梁僅考慮承擔(dān)上部墻體荷載，構(gòu)造滿足普通梁的要求即可。當(dāng)按規(guī)范要求需設(shè)置基礎(chǔ)拉梁時，其斷面和配筋可按構(gòu)造設(shè)計，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設(shè)計值的10％作為拉力來計算。但是，當(dāng)基礎(chǔ)埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設(shè)計者往往在±0．000以下的某個適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。此時，基礎(chǔ)拉梁應(yīng)作為一層輸入，底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至基礎(chǔ)拉梁頂面的高度，二層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應(yīng)開洞處理，并采用總剛分析方法進(jìn)行計算?；A(chǔ)拉梁截面及配筋按實際計算結(jié)果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱，應(yīng)采取構(gòu)造措施予以加強(qiáng)。另一個需要注意的是，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的電梯井道采用鋼筋混凝土井壁時(設(shè)計時應(yīng)盡量避免)，計算簡圖一定要按實際情況輸入，否則可能會造成頂部框架柱設(shè)計不安全。

4.2 結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取

4.2.1 設(shè)計基本地震加速度值

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011一2001)中規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為7度時，設(shè)計基本地震加速度值分別為0.1g和0.15g兩種，抗震設(shè)防烈度為8度時，設(shè)計基本地震加速度值分別為0.2g和0.3g兩種，這與89規(guī)范差別較大。計算中應(yīng)嚴(yán)格注意地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計基本地震加速度值，這一項對地震作用效應(yīng)的影響極大。

4.2.2 結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)

框架結(jié)構(gòu)由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應(yīng)偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計算周期進(jìn)行折減是必要的。折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0.7～0.9。

4.2.3 梁剛度放大系數(shù)

SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此計算時應(yīng)將梁剛度進(jìn)行放大，放大系數(shù)中梁取2．0、邊梁取1．5為宜。

4.2.4 活荷載的最不利布置

多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進(jìn)行活荷的最不利布置對計算結(jié)果影響較大。即使選用程序中給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或過于保守?？紤]目前的計算機(jī)計算速度都比較快，作者建議所有工程都應(yīng)進(jìn)行活荷載的最不利布置計算。

4.3 獨(dú)立梁箍筋計算結(jié)果需復(fù)核

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)中規(guī)定：對集中荷載作用下的獨(dú)立梁，應(yīng)按公式進(jìn)行計算，且集中荷載作用點至支座間的箍筋，應(yīng)均勻配置。但SATWE軟件計算梁箍筋時，未考慮獨(dú)立梁這一情況，都按公式 進(jìn)行計算，有時會造成計算結(jié)果偏小，設(shè)計中若遇到有獨(dú)立梁存在的情況，應(yīng)對梁箍筋的計算結(jié)果進(jìn)行手算復(fù)核。

5 設(shè)計構(gòu)造方面的問題

5.1 框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足要求對于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設(shè)計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)中規(guī)定的"一、二、三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6％、0.5％ ，0.4％。"設(shè)計中經(jīng)常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施，應(yīng)嚴(yán)格遵守。

5.2 底層框架柱箍筋加密區(qū)范圍應(yīng)滿足要求建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)中規(guī)定："底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)范圍為不小于柱凈高的1/3"這是新增加的要求，設(shè)計中應(yīng)重點說明

5.3 框架梁的縱向配筋率應(yīng)注意

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011一2001)中規(guī)定："當(dāng)框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2％時，梁箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)比表6.3.3中規(guī)定的數(shù)值增大2mm。"在目前設(shè)計中，這一規(guī)定常被忽視，造成梁端延性不足。

5.4 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應(yīng)滿足要求

篇（4）

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、前言

山東某重型數(shù)控壓力機(jī)制造聯(lián)合廠房鋼結(jié)構(gòu)工程，為重鋼結(jié)構(gòu)廠房，最大吊車起重噸位為200t。其中A、B、C軸線為H型鋼柱，D、E、F軸線為雙圓管鋼混結(jié)構(gòu)柱。本工程建筑面積35474.9，主廠房縱向長度264.580米，橫向長度132米，共5跨，各跨跨度由南至北依次為24m、24m、27m、27m、30m。 南四跨的最大吊車噸位由南至北依次為10t、32t、50t、75t。北一跨， 1～13軸為100t,13～23軸線間為200t（吊車使用過程中，200t吊車嚴(yán)禁運(yùn)行到使用范圍外）。廠房內(nèi)景照片見圖1。

圖1 廠房內(nèi)實物圖

75t門式剛架廠房設(shè)計已超過《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的適用范圍，設(shè)計主剛架、吊車梁及制動桁架時，可通過《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》來控制剛架柱側(cè)移及吊車梁變形，剛架梁和圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形仍可按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計[1]。

2、優(yōu)化思路

2.1 主構(gòu)件基于性能設(shè)計的優(yōu)化

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,主剛架為“有橋式吊車的單層框架”，柱頂位移按照h/400控制；屋面無吊頂、吊掛等，則屋架撓度按照L/250控制；對于吊車梁 [2]，豎向撓度限值取其跨度的1/1000，水平撓度取其跨度的1/2200。

基于剛架柱抗彎性能較高，剛架柱為雙肢鋼管混凝土格構(gòu)柱，而鋼管混凝土?xí)r經(jīng)典的鋼-砼組合構(gòu)件，其剛度大、變形能力強(qiáng)，受力性能以及性能如抗火性能等均優(yōu)于純鋼或鋼筋混凝土構(gòu)件。然而原設(shè)計沒有使材料承載力得到很好發(fā)揮，經(jīng)優(yōu)化后，柱的應(yīng)力控制在0.85以內(nèi)。

根據(jù)鋼梁彎矩包絡(luò)圖，將鋼梁采用變截面形式，可充分發(fā)揮材料力學(xué)性能，以及基于腹板的屈曲后拉力場效應(yīng)，采用薄腹截面焊接H形鋼。鋼梁的穩(wěn)定可由檁條-拉條系統(tǒng)作為鋼梁平面外的側(cè)向約束，整體穩(wěn)定可不用考慮，優(yōu)化后鋼梁應(yīng)力控制0.9以內(nèi)。

吊車梁噸位較大，其所用的用鋼量不少，因此需精心設(shè)計，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。經(jīng)優(yōu)化后主剛架減省用鋼量情況見表1所示。

表1 主剛架優(yōu)化結(jié)果

2.2 次構(gòu)件基于性能設(shè)計的優(yōu)化

圍護(hù)結(jié)構(gòu)下列指標(biāo)進(jìn)行截面優(yōu)化設(shè)計：參照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002），檁條撓度≤L/150，墻梁撓度≤L/100，其他受壓桿長細(xì)比≤180，吊車梁以下柱間支撐長細(xì)比≤300，其他受拉桿長細(xì)比≤350~400。

2.3、抗震性能化設(shè)計

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）條文說明9.2.14規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定的承載力均滿足高承載力――2倍多遇地震作用下的要求時，可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017彈性設(shè)計階段的板件寬厚比限值，即C類；C類是指現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017按彈性準(zhǔn)則設(shè)計時腹板不發(fā)生局部屈曲的情況，如雙軸對稱H形截面翼緣需滿足，受彎構(gòu)件腹板需滿足，壓彎構(gòu)件腹板應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017―2003式(5.4.2)的要求。本工程進(jìn)行了2倍多遇地震作用驗算，各指標(biāo)滿足規(guī)范要求，因此板件寬厚比及高厚比要求限值放寬，降低用鋼量。

3、格構(gòu)柱剪切變形影響

格構(gòu)柱屬于壓彎構(gòu)件，多用于廠房框架柱和獨(dú)立柱，優(yōu)點在于很好的節(jié)約材料；截面一般為型鋼或鋼板設(shè)計成雙軸對稱或單軸對稱的截面。格構(gòu)柱的突出力學(xué)性能優(yōu)勢使得其不僅作為承壓構(gòu)件還作為主要抗側(cè)移構(gòu)件被廣泛應(yīng)用于工程中[3]。本工程優(yōu)化設(shè)計對于設(shè)有格構(gòu)柱的廠房，目前設(shè)計手冊建議對于格構(gòu)柱的建模采用對慣性矩乘以0.9來考慮剪切變形的影響，具體格構(gòu)柱的剪切變形影響有多大，已有少量報道論述過這個問題。童根樹從穩(wěn)定的角度研究格構(gòu)柱的剪切變形影響，詳見《格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析》[4]，提出了格構(gòu)柱慣性矩的折減系數(shù)公式，

（1）

陳紹蕃在對上述論文進(jìn)行了討論，提出了自己的折減系數(shù)公式[5]，。本文從強(qiáng)度的角度對格構(gòu)柱剪切變形影響進(jìn)行分析。

3.1、理論分析

對于軸心受壓構(gòu)格柱，當(dāng)格構(gòu)柱處于臨界的微彎狀態(tài)時，柱子的橫截面將產(chǎn)生剪力；對于壓彎格構(gòu)柱，由彎矩產(chǎn)生剪力。橫截面上的剪力將引起格構(gòu)柱分肢之間的剪切變形，從而降低構(gòu)件的承載力。因此，格構(gòu)柱分肢之間的綴材用來抵抗這種橫向變形，而綴條或綴板的截面尺寸主要按橫向剪力來設(shè)計的[6]。

格構(gòu)柱節(jié)間單元的抗側(cè)剛度計算[7]，計算簡圖見圖2所示，在單位荷載下節(jié)間單元的變形為，

圖2 節(jié)間抗側(cè)剛度計算簡圖

，則抗剪剛度為，抗推剛度為；格構(gòu)柱抗彎剛度，其中分肢截面面積都為，分肢形心間距，斜綴條截面面積，綴條間距，綴條與分肢夾角，鋼材彈性模量，格構(gòu)柱高度，繞虛軸長細(xì)比為（計算長度系數(shù)取1.0，為回轉(zhuǎn)半徑），綴條長度，綴條軸向力，分肢繞自身形心軸慣性矩為。下面按懸臂格構(gòu)柱的不同荷載狀態(tài)下計算剪切變形對強(qiáng)度的影響。

1）柱頂集中荷載情況

柱頂作用集中荷載，則變形為，若按三維建模格構(gòu)柱，則可真實計算變形；若按單桿建模，則計算變形時需考慮等效抗彎剛度，變形為，使

，則，得到

，即格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)為 （2）

2）柱身均布荷載情況

柱身作用均布荷載，則變形[8]為，若按三維建模格構(gòu)柱，則可真實計算變形；若按單桿建模，則計算變形時需考慮等效抗彎剛度，變形為，使，則，得到

，即格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)為（3）

3.2、算例驗證

現(xiàn)對集中荷載作用下懸臂格構(gòu)柱進(jìn)行三維建模計算，與簡化計算進(jìn)行比較，分析折減系數(shù)情況與本文公式（2）的折減系數(shù)進(jìn)行對比分析，某格構(gòu)柱，分肢截面面積都為，分肢形心間距，綴條間距，綴條與分肢夾角，鋼材彈性模量，格構(gòu)柱高度，繞虛軸長細(xì)比為，分肢繞自身形心軸慣性矩為。經(jīng)計算得到下列表格2所示。

綴條面積 SAP2000三維計算頂點位移 不考慮剪切變形頂點位移 軟件計算得折減系數(shù) 本文公式（2）

表2 集中荷載作用格構(gòu)柱在變化綴條面積條件下折減系數(shù)對比情況

現(xiàn)對懸臂格構(gòu)柱受均布荷載作用下進(jìn)行三維建模計算，與簡化計算進(jìn)行比較，得到折減系數(shù)與本文公式（3）、童根樹提出的公式（1）的折減系數(shù)進(jìn)行對比分析，經(jīng)計算得到下列圖3所示。

圖3 均布荷載作用格構(gòu)柱在變化綴條面積條件下折減系數(shù)對比情況

由表2、圖3可知，本文提出的折減系數(shù)更加接近三維模型計算值。

3.3 考慮剪切變形對結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響

圖4 計算簡圖

結(jié)構(gòu)按二維平面模型計算，計算簡圖見圖4所示，風(fēng)荷載作用下頂層相對側(cè)移為1/941，若考慮其中三根格構(gòu)柱的剪切變形，結(jié)果將發(fā)生變化。在風(fēng)荷載作用下，前三根鋼柱為實腹式柱，無需折減，第4、5根格構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)按式（2）計算（因柱身沒有受風(fēng)荷載，通過頂點集中傳力），第6根根構(gòu)柱慣性矩折減系數(shù)按式（3）計算（因風(fēng)荷載沿柱身分布），求得系數(shù)分別為0.656，0.701，0.71，由軟件三維建模計算得頂點相對側(cè)移為1/683，即格構(gòu)柱剪切變形對整榀剛架側(cè)移影響折減系數(shù)為683/941=0.726，可見格構(gòu)柱的剪切變形不可忽略，本工程在考慮剪切變形影響下相對側(cè)移仍滿足規(guī)范（1/400）要求。

4、小結(jié)

1）本文從性能指標(biāo)和構(gòu)件受力特性對重鋼廠房構(gòu)件截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，降低了用鋼量。

2）本文從強(qiáng)度的角度分析格構(gòu)柱剪切變形的影響，與童根樹教授得出的折減系數(shù)稍有區(qū)別，原因是分析角度不同。通過對懸臂格構(gòu)柱在不同荷載狀態(tài)下的分析，得知不同荷載狀態(tài)下折減系數(shù)公式不同，即折減系數(shù)隨荷載狀態(tài)而變化，且穩(wěn)定分析與強(qiáng)度分析的折減系數(shù)又不同。

3）本文折減系數(shù)公式（2）、（3）看起來與童根樹老師從穩(wěn)定性得出的式（1）不同，確實不同，因為本文從強(qiáng)度條件出發(fā)，式（2）、（3）中的長細(xì)比，即相當(dāng)于計算長度系數(shù)取1.0，而式（1）中計算長度系數(shù)由梁、柱線剛度比值確定，對于懸臂柱取2.0。由此可見，穩(wěn)定計算與強(qiáng)度計算格構(gòu)柱的慣性矩折減系數(shù)是不同的，但作者認(rèn)為，構(gòu)件抗彎剛度與自身構(gòu)造有關(guān)，不應(yīng)該與考慮鋼梁、鋼柱線剛度比得到的計算長度系數(shù)有關(guān)，因此推薦采用強(qiáng)度推導(dǎo)得到的折減系數(shù)。

4）本工程剛架在風(fēng)荷載作用下考慮格構(gòu)柱剪切變形的側(cè)移計算，得知格構(gòu)柱的剪切變形不容忽視，值得工程設(shè)計重視。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]，北京：中國計劃出版社，2003。

[2]CECS102:2002，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]，北京：中國計劃出版社，2003。

[3]施剛，范浩等，某重型門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計[J]，工業(yè)建筑2010增刊，1200-1205。

[4]童根樹，王素儉等，格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析[J]，建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2008.10，10（5）：1-4。

[5]陳紹蕃，《格構(gòu)柱的剪切變形對超重型廠房框架穩(wěn)定性的影響分析》一文的討論[J]，建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展。

篇（5）

中圖分類號：TU33+7文獻(xiàn)標(biāo)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(wěn)定設(shè)計中，國內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的方法就是構(gòu)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(nèi)力，再利用按照彈性理論得到的剛架柱的計算長度系數(shù)，把柱轉(zhuǎn)化為具有如此計算長度的壓彎構(gòu)件作彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算[3]。顯然，在剛架穩(wěn)定設(shè)計中，確定構(gòu)件的計算長度非常重要，在規(guī)范中對有側(cè)移失穩(wěn)和無側(cè)移失穩(wěn)采用不同的計算公式，得出的計算長度系數(shù)相差很大，那么如何確定剛架失穩(wěn)是無側(cè)移失穩(wěn)還是有側(cè)移失穩(wěn)就顯得首當(dāng)其沖了。本文介紹剛架失穩(wěn)問題中有關(guān)側(cè)移問題的概念解析，清晰明了的闡述剛架側(cè)移問題。

2有側(cè)移失穩(wěn)和無側(cè)移失穩(wěn)

2.1 基本概念

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

設(shè)計工作所用的單層剛架柱計算長度，是以荷載集中于柱頂?shù)膶ΨQ單跨等截面框架為依據(jù)的[2]。我們以單層單跨剛架為例說明剛架的失穩(wěn)形式。

圖1 剛架的失穩(wěn)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(fā)生圖1 (b)所示的對稱性變形失穩(wěn)，也可能發(fā)生圖1 (c)所示的非對稱性失穩(wěn)。發(fā)生對稱性失穩(wěn)時，變形大致呈左右對稱形狀，剛架節(jié)點無側(cè)移但有轉(zhuǎn)角，通常稱之為無側(cè)移失穩(wěn)；發(fā)生非對稱性失穩(wěn)時，變形大致呈左右反對稱形式，剛架同層節(jié)點向同一個方向發(fā)生相等側(cè)移并有轉(zhuǎn)角，這種失穩(wěn)形式稱為有側(cè)移失穩(wěn)。

3有側(cè)移失穩(wěn)和無側(cè)移失穩(wěn)的判斷

3.1 判斷失穩(wěn)模式的框架分類

目前國內(nèi)在判斷剛架失穩(wěn)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(jù)抗側(cè)移剛度的大小分為強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架[4]。在文獻(xiàn)[4]中，框架的定義如下：

純框架：依靠構(gòu)件和節(jié)點連接的抗彎能力，抵抗側(cè)向荷載的框架。

強(qiáng)支撐框架：在支撐框架中，支撐結(jié)構(gòu)（支撐桁架、剪力墻、電梯井等）抗側(cè)移剛度較大，可將該框架視為無側(cè)移的框架。

弱支撐框架：在支撐框架中，支撐結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度較弱，不能將該框架視為無側(cè)移的框架。

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

(1) 強(qiáng)支撐框架：當(dāng)框架―支撐結(jié)構(gòu)體系中，支撐的抗側(cè)剛度足夠大，使得框架以無側(cè)移的模式失穩(wěn)時，這個框架稱為強(qiáng)支撐框架。

(2) 弱支撐框架是支撐架的抗側(cè)剛度不足以使框架發(fā)生無側(cè)移失穩(wěn)的框架。

(3) 純框架是未設(shè)置任何支撐的框架結(jié)構(gòu)，它的整體失穩(wěn)是有側(cè)移失穩(wěn)[6]。

3.2 強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架的判斷

文獻(xiàn)[4]（鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范）中5.3.3給出了設(shè)計中判斷強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架的判斷公式。內(nèi)容總結(jié)下來就是，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度 滿足公式

（1）

式中 ， ――第i層層間所有框架柱用無側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和，則為強(qiáng)支撐框架?？蚣苤挠嬎汩L度系數(shù) 按規(guī)范中的無側(cè)移框架柱的計算長度系數(shù)確定。

當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)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(wěn)定系數(shù) 按公式（2）計算。

（2）

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

上述的判斷方法是在實際應(yīng)用中的簡化方法，當(dāng)考慮到實際結(jié)構(gòu)的支撐體系（剪切型支撐、彎曲型支撐、彎剪型支撐）不同時，強(qiáng)支撐框架的判定準(zhǔn)則會產(chǎn)生變化。文獻(xiàn)[5],[6]對雙重抗側(cè)力體系的框架進(jìn)行了全面的分析，也給出了更全面的強(qiáng)弱支撐框架的判斷準(zhǔn)則。

3.3 有側(cè)移失穩(wěn)的本質(zhì)

結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）失穩(wěn)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(cè)剛度或豎向抗壓剛度的喪失（剛度=0）[10]。軸心壓桿受壓失穩(wěn)的本質(zhì)是壓力使受壓構(gòu)件的彎曲剛度減小，直至消失的過程[2]。這是穩(wěn)定分析中一個很重要的概念。那么對于框架有側(cè)移失穩(wěn)，就是表明框架的抗側(cè)剛度消失。

框架每一層的抗側(cè)剛度可以從結(jié)構(gòu)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(cè)剛度為

是什么使這個框架層從抗側(cè)剛度 變?yōu)榈扔?？顯然是豎向荷載，豎向荷載就像是一種負(fù)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(fù)剛度呢?

我們從最簡單的結(jié)構(gòu)受力情況說起。

圖2 豎向荷載的負(fù)剛度

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

即負(fù)剛度+抗側(cè)剛度=0.

對于懸臂柱，臨界荷載為 ，當(dāng)作用的豎向荷載 時，抗側(cè)剛度 ，記 為P的等效負(fù)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(zhuǎn)動約束的情況，可以推導(dǎo)出 式中 在1.0～1.216之間變化，絕大多數(shù)在1.1～1.16之間變化，偏安全可以取 [10]。

應(yīng)用到多層多跨框架中，文獻(xiàn)[6]給出了說明。根據(jù)規(guī)范查表得到框架柱的計算長度系數(shù)，求得各柱子的臨界荷載 之后，從而得到豎向荷載的等效負(fù)剛度，即

（3）

因此框架有側(cè)移失穩(wěn)時

（4）

式中， 即層間抗側(cè)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(shù)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(shù)，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(yīng)用價值，在幫助我們理解框架愛有側(cè)移失穩(wěn)本質(zhì)的基礎(chǔ)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(wěn)定性。

4有側(cè)移框架和無側(cè)移框架

文獻(xiàn)[3]中在4.1節(jié)中提到：按規(guī)定，對于有支撐的剛架，當(dāng)其抗側(cè)移的剛度大于或等于同類無支撐剛架抗側(cè)移剛度的5倍時，方認(rèn)為支撐系統(tǒng)有效，否則仍按無支撐剛架計算其穩(wěn)定性。但又在4.9節(jié)中拋棄了這種說法，采用了文獻(xiàn)[4]的規(guī)定。這里面涉及到一個概念性的問題，就是有側(cè)移框架和無側(cè)移框架到底指的是什么？它們與框架有側(cè)移失穩(wěn)和無側(cè)移失穩(wěn)有什么區(qū)別和聯(lián)系？

4.1 有側(cè)移框架和無側(cè)移框架的概念解析

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

這樣的概念讓人困惑。因為稍有結(jié)構(gòu)常識的人都清楚的知道，所有的結(jié)構(gòu)及框架-支撐結(jié)構(gòu)中的框架在水平風(fēng)力或地震力作用下，都會產(chǎn)生側(cè)移。那么文獻(xiàn)[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(xiàn)[7]中的準(zhǔn)則是對國外規(guī)范誤解的結(jié)果。5倍關(guān)系最早由歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會于1977年提出，提出5倍關(guān)系的最早本意是對支撐部分和框架部分分擔(dān)水平力的比例進(jìn)行界定，當(dāng)支撐抗側(cè)剛度大于純框架抗側(cè)剛度的5倍時，框架分擔(dān)的水平力可以忽略不計，框架因不承擔(dān)水平力而無側(cè)移，并不是框架發(fā)生無側(cè)移失穩(wěn)[8]。

那么，對于有側(cè)移框架和無側(cè)移框架的定義，其實是針對雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中的框架，根據(jù)其水平力的分擔(dān)比例來劃分的。

(1) 在雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)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(shè)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(cè)移框架。

(2) 不滿足上述規(guī)定的框架―支撐結(jié)構(gòu)體系中的框架，是有側(cè)移框架。

這樣的區(qū)分，在沒有計算機(jī)的時代，可以帶來計算上的簡化，在計算機(jī)時代，實用上已經(jīng)沒有必要。但是仍然可以根據(jù)這個分類，對結(jié)構(gòu)的受力特性有一個初步的總體上的了解：有側(cè)移框架是要承擔(dān)水平力的，而無側(cè)移框架依靠其他剛度更大的子結(jié)構(gòu)來承擔(dān)水平力[6]。

4.2 兩種框架分類的區(qū)別

有側(cè)移框架和無側(cè)移框架的區(qū)分，不涉及到框架的穩(wěn)定性計算，只是通過了解建筑物各子結(jié)構(gòu)在承受水平力上的相對比例，對框架進(jìn)行一個分類。在框架分擔(dān)的水平力小到一定程度時可以進(jìn)行簡化的力學(xué)分析。

強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架的區(qū)分是用于判斷雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中框架部分的失穩(wěn)模式的。根據(jù)框架結(jié)構(gòu)是發(fā)生有側(cè)移失穩(wěn)還是無側(cè)移失穩(wěn)，或者介于兩者之間，選擇和計算對應(yīng)的框架柱的計算長度及承載力。

5結(jié)語

本文從整體上對剛架穩(wěn)定中側(cè)移問題進(jìn)行了闡述，據(jù)此可以更好地學(xué)習(xí)剛架穩(wěn)定內(nèi)容，理解鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的有關(guān)規(guī)定，更準(zhǔn)確地選擇鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算的圖表或公式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭耀杰.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

[2] 陳紹蕃，顧強(qiáng).鋼結(jié)構(gòu)上冊：鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[3] 陳驥.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計（第三版）[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[4] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）[S].北京,2003.

[5] 童根樹.鋼結(jié)構(gòu)平面內(nèi)穩(wěn)定[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[6] 童根樹.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[7] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ17-88）[S].北京,1989.

[8] 季淵.多高層框架-支撐結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定分析及其支撐研究[D].浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2003.

篇（6）

Abstract: the door frame is typical of light steel structure, it has to save material, construction period is short and other advantages, and thus as the current domestic industry workshop of the most widely applied in the design of light steel structure. The door frame of the design and construction of steel structure with ordinary compared both consistency, the door frame characteristics of lies mainly in its node, the paper summarizes the door frame design of some key points of the design, bring up for the designers

Keywords: light steel structure the door frame of optimization

中圖分類號：TU328 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提升，我國鋼產(chǎn)量的不斷提高、種類不斷豐富。彩色壓型鋼板生產(chǎn)的迅速發(fā)展，為輕型剛結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有跨度大自重輕，費(fèi)用低，施工迅速，施工污染環(huán)境少、造型簡潔大方，以及可重復(fù)利用等優(yōu)點，在工業(yè)廠房、倉庫、展廳等工業(yè)與公共建筑的中得到了越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。

1 門式剛架的形勢及特點

鋼架結(jié)構(gòu)是粱 、柱單元構(gòu)件的組合體，是柱與直線型、弧線型、 折線型橫梁鋼性連接的承重骨架體系。其形式種類繁多 ，在單層廠房及倉庫中，應(yīng)用較多的為單層單跨，雙跨或多跨的雙坡門式剛架，它可根據(jù)通風(fēng) 、采光的需要設(shè)置天窗 、通風(fēng)屋脊和采光帶等 。

門式鋼架的整個構(gòu)件橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空 間 ，從而降低房屋的高度 ，減小建筑體積 ，在建筑造型上也較簡潔美觀，其次，鋼架構(gòu)件的剛度較好 ，其平面內(nèi)、外的剛度差別較小，為制作 、運(yùn)輸 、安裝提供有利的條件 。

1.1門式鋼架 的結(jié)構(gòu)形式

門式鋼架的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。按構(gòu)件體系分，有實腹式與格構(gòu)式 ；按橫截面組成分 ，有等截面與變截面。實腹式鋼架的橫截面一般為H型 ，少數(shù)為z型 ；格構(gòu)式的橫截面為矩形或三角形 ；按結(jié)構(gòu)選材分 ，有普通型剛、薄壁型鋼 、鋼管或鋼板焊成 。

1.2門市剛架的特點

（1）采用輕型屋面，可減小梁柱截面及尺寸，可以降低房屋的高度，從而有效地利用建筑空間，減小建筑體積，在建筑造型上也較為簡潔美觀。

（2）在多跨建筑中可做成一個屋脊的大雙坡屋面，為長坡面排水創(chuàng)造了條件。中間柱可減少橫梁的跨度，從而降低造價。中間柱可采用鋼管制作的上下鉸接搖擺柱，占用空間小。

（3）跨度較大的鋼架可采用改變腹板高度、厚度及翼緣寬度的變截面。

（4）鋼架的腹板允許其部分失穩(wěn)，利用其屈曲后的強(qiáng)度，即按有效寬度設(shè)計，可減小腹板厚度，不設(shè)或少設(shè)橫向加勁肋。

（5）豎向荷載通常是設(shè)計的控制荷載，由于結(jié)構(gòu)自重很輕，地震作用一般不起控制作用，使結(jié)構(gòu)設(shè)計大為便捷。

（6）支撐可做的較輕便，將其直接或節(jié)點板與鋼架相連。在非抗震區(qū)也可采用張緊的圓鋼。

（7） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高。結(jié)構(gòu)單元可根據(jù)運(yùn)輸條件劃分 ，單元之建存現(xiàn)場用螺栓相連 ，安裝方便快速。基礎(chǔ)簡單，土建施工量小。

2 輕型結(jié)構(gòu)門式鋼架設(shè)計要點

2.1合理跨度的確定

廠房的跨度主要由生產(chǎn)工藝流程和使用功能決定。如何確定經(jīng)濟(jì)跨度，在滿足生產(chǎn)工藝和使用要去的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)廠房的高度進(jìn)行確定。通常，在柱高、荷載不變的情況下，適當(dāng)增加廠房的跨度，剛架的用鋼量增加并不顯著，而且這樣可節(jié)省空間，降低基礎(chǔ)造價，節(jié)約的成本較為客觀。通過大量計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)檐口高度為 6米 、柱距為 7.5米 、荷載不變的情況下 (恒載 0.4KN／m2，活 載 0.5 KN／m2 ，基本風(fēng)壓 0.4 KN／m2，無吊車)，跨度在18～48m之間的剛架單位用鋼量 (Q235―B)為18～35kg／m2; 當(dāng)檐高為 12m時(其他情況同上 )，跨度在 18～48m之間的剛架用鋼量 (Q235―B)為 25～40kg／m2，當(dāng)檐高超過 18m時，宜采用多跨剛架(中間設(shè)搖擺柱)，其用鋼量較單跨剛架節(jié)約 16.7％左右，因此 ，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況在選擇方案時，應(yīng)選擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度，不宜盲目追求大跨度 。

2.2剛架最優(yōu)間距的確定。

剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān) ，在剛架在跨度較小的情況下 ，選用較大的剛架間距 ，增加檁條的用鋼量是不經(jīng)濟(jì)的，因此從綜合經(jīng)濟(jì)分析的角度看，確定合理的柱距才能既節(jié)約鋼材，又能使設(shè)計真正作到定型化、專門化、標(biāo)準(zhǔn)化以及輕型化 。從而推動門式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。經(jīng)過大量計算，筆者發(fā)現(xiàn)：隨著柱距的增大，剛架的用鋼量比例是逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后 ，剛架的用鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩。而其他如檁條、吊車梁、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加，就房屋的總用鋼量而言 ，隨柱距的增大先下降而后又上升。―般情況下 ，門式剛架最優(yōu)間距應(yīng)在 6―9m之間，柱距不宜超過 9m，超過 9m時，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多，綜合造價并不經(jīng)濟(jì)。

2.3確定科學(xué)的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型

輕型門式剛架的形式多種多樣，柱腳和基礎(chǔ)通常做成鉸接，多跨剛架的中柱多采用搖擺柱。但當(dāng)柱高較大時，為控制風(fēng)荷載作用下的柱頂位移，柱腳宜做成剛接，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛架，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛接，多跨剛架宜做成多坡，較為節(jié)省鋼材。門式鋼架一般采用實腹式變截面和柱來適應(yīng)彎矩變化，以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需要變化；上下翼緣可用不同截面；相鄰單元的翼緣也可采用不同截面。因此，影響整個剛架用鋼量的因素有上翼緣的寬度、厚度 ；下翼緣的寬度 、厚度 ；腹板的厚度；構(gòu)件大頭 、小頭的高度 ；而且這些因素之間也互相影響，互相不獨(dú)立。柱通常為楔形桿件，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度 的 2～3倍為最優(yōu)截面，門式剛架腹板主要以抗剪為主，翼緣以抗彎為主，在無振動荷載作用下，可充分利用腹板屈曲后強(qiáng)度分析構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性，將構(gòu)件設(shè)計成為高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的 1／45～1／60，截面高寬比一般為 3～5)，PKPM系列軟件的 STS模塊截面最優(yōu)化比較簡單易行的方法是按照構(gòu)件內(nèi)力來調(diào)整內(nèi)力來調(diào)整尺寸，經(jīng)過試算確定重量最小的截面。這種方法不但計算次數(shù)少，而且可以人工干預(yù)截面優(yōu)化范圍，快速的得到比較理想的截面尺寸。構(gòu)件的平面外穩(wěn)定可通過設(shè)置隅撐來保證，為使結(jié)構(gòu)具有可靠的整體穩(wěn)定性，縱向通常設(shè)置由十字交叉圓鋼組成的屋面橫向水平支撐，同事，應(yīng)在柱頂和屋脊設(shè)置剛性桿。在實際工程中，當(dāng)屋面與檁條連接可靠時，可利用型鋼檁條兼做剛性桿。有條件時，檁條可設(shè)計成連續(xù)檁條，檁條平面外應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置相應(yīng)拉條。

3 結(jié)束語

隨著門式鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中的廣泛應(yīng)用，提高鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè) 計水平顯得日益重要。對越來越多從事輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)上程設(shè)計工作的從業(yè)人員 ，除要求掌握專業(yè)理論知識外 ，還必須了解輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)工程的制作安裝工藝 、現(xiàn)場環(huán)境和相關(guān)情況，更深入地理解和 掌握規(guī)范 ，只有通過精心和合理的沒計 ，才能使輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)得到更大的發(fā)展 。

參考文獻(xiàn) ：

【l】樊永華．門式剛架設(shè)計應(yīng)注 意的 問題［J］PKPM新天地，2008(3)：25 27．

【2】《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編輯委員會. 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊2006年第二版：203

【3】《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編輯委員會.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（上冊）2004年1月第三版：413

第一作者簡介

姓名 張嚴(yán)方 性別 女 出生年 83.12 職稱 助理工程師

論文題目 關(guān)于工業(yè)廠房設(shè)計中輕型門式剛架的優(yōu)化 文章編號

單位名稱 國家糧食儲備局西安油脂科學(xué)研究設(shè)計院 郵編 710082

篇（7）

我國《建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》早在10多年前就已頒布[1],《綱要》明確提出了大力培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人才的要求,但鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中專門技術(shù)人才缺乏的現(xiàn)象至今沒有太大的改變,人才問題仍然是我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個“瓶頸”。為此,許多高校對土木工程類專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方向理論性課程的教學(xué)進(jìn)行了改革,有些高校在實踐教學(xué)方面也做了一些探索研究工作[2～5],文獻(xiàn)[6]對機(jī)械類鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)方向課程體系改革進(jìn)行了研究,建立了鋼結(jié)構(gòu)方向課程體系的足球隊模型,由于受篇幅限制,該文對實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)方面的改革只作了簡單介紹,未展開討論。本文在文獻(xiàn)[6]研究工作的基礎(chǔ)上,對機(jī)械工程及自動化（簡稱為機(jī)自）專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性課程教學(xué)改革開展研究,探討改革的思路,對其它專業(yè)方向?qū)嵺`性課程的教學(xué)改革提供參考。

1、實踐性課程教學(xué)的現(xiàn)狀分析

實踐性課程結(jié)構(gòu)方面,我院鋼結(jié)構(gòu)方向設(shè)立在機(jī)自專業(yè)整體平臺上,現(xiàn)行教學(xué)計劃中除大平臺課程外,鋼結(jié)構(gòu)方向理論教學(xué)課程僅開設(shè)5門:結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)與有限元法、起重機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,相應(yīng)的集中實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)只安排了三門課程:兩門課程設(shè)計（包括彈性力學(xué)與有限元法課程設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計）和畢業(yè)設(shè)計[6]。在實踐性課程教學(xué)內(nèi)容方面如下:(1)彈性力學(xué)與有限元法課程設(shè)計:使學(xué)生進(jìn)一步鞏固、充實和提高理論知識,并較系統(tǒng)地掌握復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度分析方法;(2)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計:完成簡單鋼結(jié)構(gòu)物（平面鋼閘門或普通鋼屋架）的設(shè)計計算,繪制相應(yīng)圖紙;(3)畢業(yè)設(shè)計:進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計或相應(yīng)水工、電力機(jī)械設(shè)計。實踐性課程教學(xué)方法和教學(xué)手段方面,目前仍然沿用傳統(tǒng)的指導(dǎo)方法和教學(xué),即教師布置課題任務(wù),學(xué)生分別查閱相關(guān)資料,開展設(shè)計工作,過程中教師指導(dǎo)為輔,學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)上交設(shè)計內(nèi)容?？己朔椒ǚ矫?主要根據(jù)設(shè)計結(jié)果給出成績。

從以上實踐性課程教學(xué)計劃的安排可以看出:目前我院鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性課程的教學(xué)存在諸多問題,主要反映在:實踐性環(huán)節(jié)薄弱,實踐課程教學(xué)內(nèi)容欠缺,教學(xué)內(nèi)容重理論輕應(yīng)用,不利于提高學(xué)生的動手能力,難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程觀念和創(chuàng)新能力的目標(biāo);教學(xué)方法和教學(xué)手段落后,考核方法不能準(zhǔn)確反映學(xué)生的知識掌握程度。其結(jié)果是學(xué)生缺乏鋼結(jié)構(gòu)工程觀念,創(chuàng)新能力不強(qiáng),畢業(yè)后不能較快適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)要求。為了培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域高素質(zhì)應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才,必須對鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性課程教學(xué)進(jìn)行改革。

2、實踐性課程教學(xué)改革的幾個方面

2.1 改革的總體思路

實踐性課程是工科高等院校教學(xué)體系中的一個重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神的重要教學(xué)環(huán)節(jié),從這種意義上來講,它甚至比理論課程更為重要。鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)包括設(shè)計計算技術(shù)、制造安裝技術(shù)和防護(hù)技術(shù)等,鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性課程的教學(xué)應(yīng)符合人才知識結(jié)構(gòu)的要求。實踐性課程教學(xué)改革的總體思路是:在鋼結(jié)構(gòu)方向課程體系改革的基礎(chǔ)上,結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)工程相關(guān)技術(shù),對課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、考核方法等幾個方面進(jìn)行全方位、立體化改革。第一:強(qiáng)化實踐課程,確保模塊化課程體系中實踐性教學(xué)課程不斷線;第二:調(diào)整實踐性教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)能力培養(yǎng);第三:采用多樣化教學(xué)方法,利用先進(jìn)的教學(xué)手段,提高教學(xué)質(zhì)量;第四:完善考核方法,鼓勵創(chuàng)新思維。

2.2 課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的改革

(1)課程結(jié)構(gòu)方面:文獻(xiàn)[6]提出理論教學(xué)需增設(shè)三門課程:結(jié)構(gòu)振動、焊接技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝。按鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)ｉT技術(shù)人才知識結(jié)構(gòu)的要求,實踐性課程也必須強(qiáng)化,建議增設(shè)“焊接操作”和“生產(chǎn)實習(xí)”兩門實踐課程,培養(yǎng)學(xué)生動手能力和工程觀念,同時為學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝這兩門專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),集中實踐性教學(xué)進(jìn)程調(diào)整如下:1)將彈性力學(xué)與有限元法課程設(shè)計更名為有限元技術(shù)應(yīng)用（1學(xué)分,第五學(xué)期）; 2)在專業(yè)方向課程體系中增設(shè)焊接技術(shù)課程的基礎(chǔ)上,增設(shè)焊接操作（1學(xué)分,第六學(xué)期）;3)增設(shè)生產(chǎn)實習(xí)(1學(xué)分,第七學(xué)期);4)將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計更名為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用(1學(xué)分,第七學(xué)期);5)畢業(yè)設(shè)計(論文)(12學(xué)分,第八學(xué)期)。通過以上調(diào)整,從而保證鋼結(jié)構(gòu)方向模塊化課程體系中各個學(xué)期都有實踐性課程,并形成鋼結(jié)構(gòu)方向完整的模塊化實踐性課程體系。

(2)教學(xué)內(nèi)容方面:改變傳統(tǒng)的重理論輕應(yīng)用,調(diào)整實踐性教學(xué)內(nèi)容,注重應(yīng)用能力的培養(yǎng)。1)有限元技術(shù)應(yīng)用:作為彈性力學(xué)與有限元法的課程設(shè)計內(nèi)容,通過對有限元軟件的實際運(yùn)用,對典型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行分析,從而掌握有限元技術(shù)的分析方法,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析的初步技能;2)焊接操作:作為焊接技術(shù)的實訓(xùn)內(nèi)容,結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)方向培養(yǎng)目標(biāo),通過實際焊接操作,制作簡單鋼結(jié)構(gòu)模型（如剛架、網(wǎng)架等）,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用焊接技術(shù)的基本能力;3)生產(chǎn)實習(xí):主要參觀鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造單位、在建工程或已建工程現(xiàn)場,使學(xué)生了解鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造、施工安裝過程和防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念;4)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用:作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的課程設(shè)計內(nèi)容,通過應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,培養(yǎng)學(xué)生從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能;5)畢業(yè)設(shè)計:通過獨(dú)立地分析、解決鋼結(jié)構(gòu)工程實際問題,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能的能力。

2.3 教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

實踐性課程也可以采用多樣化教學(xué)方法,利用先進(jìn)的教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)。

(1)示范教學(xué)法。如前所述,在傳統(tǒng)的實踐性課程教學(xué)過程中,教師的指導(dǎo)作用并不十分明顯。例如在兩門課程設(shè)計的教學(xué)中,學(xué)生在遇到問題和困難時才會與教師進(jìn)行交流與溝通,但在課題任務(wù)下達(dá)后的一段時間內(nèi),往往由于不清楚整個設(shè)計過程,從而無從下手。焊接操作這門實踐性課程主要在現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué),教學(xué)方式以指導(dǎo)老師做示范操作,學(xué)生觀察并學(xué)習(xí)模仿為主,這種教學(xué)方法可稱為“示范教學(xué)法”。實踐表明示范教學(xué)法受到廣大學(xué)生的普遍歡迎,同時提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量,效果很好。在新的模塊化實踐性課程體系基礎(chǔ)上,受焊接操作課程教學(xué)的啟發(fā),可將示范教學(xué)法引入到兩門課程設(shè)計（有限元技術(shù)應(yīng)用、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用）的教學(xué)中。例如:在有限元技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)過程中,第一個單元可以安排在機(jī)房進(jìn)行,由指導(dǎo)教師介紹有限元商用軟件進(jìn)行分析計算的整個過程。以ANSYS軟件為例,可針對幾種基本結(jié)構(gòu):桁架、剛架、四邊簡支板等,演示前處理、求解、后處理三個基本過程。重點介紹幾何模型的建立、單元類型（桿、梁、板和殼）的選用和單元相關(guān)參數(shù)的確定、網(wǎng)格劃分方法、如何加載（集中載荷和分布載荷）、求解過程中算法的選用、計算結(jié)果的獲?。☉?yīng)力或位移云圖顯示、具體結(jié)點或單元的數(shù)據(jù)結(jié)果等）。通過近幾年的實踐表明:這種方法有事半功倍的作用,實踐性課程的教學(xué)質(zhì)量明顯得到了提高,取得了預(yù)期的教學(xué)效果。

(2)引導(dǎo)教學(xué)法。人們的思維都是從問題開始的。在鋼結(jié)構(gòu)方向理論課程（如理論力學(xué)、材料力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)原理等）的教學(xué)過程中,經(jīng)常是從自然現(xiàn)象和工程實際先提出問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,這種教學(xué)方法稱為“引導(dǎo)教學(xué)法”,是一種啟發(fā)式教學(xué)方法。問題的提出猶如在學(xué)生平靜的“腦?！敝型度胍涣Ｊ?可以起到“一石激起千層浪”的作用,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激起學(xué)生思維的浪花,使學(xué)生處于思維的最佳狀態(tài),從而能更好地理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。將引導(dǎo)教學(xué)法運(yùn)用于鋼結(jié)構(gòu)方向各門實踐性課程的教學(xué)中。指導(dǎo)教師根據(jù)課程教學(xué)的需要從不同角度、不同層次提出相應(yīng)問題,引導(dǎo)學(xué)生思考,可以使學(xué)生在掌握知識的同時發(fā)展思維能力,提高思維的積極性、靈活性和創(chuàng)造性。對于生產(chǎn)實習(xí)這一實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),引導(dǎo)教學(xué)法不僅能使學(xué)生鞏固所學(xué)知識,而且能為后繼理論和實踐課程打下良好基礎(chǔ)。在生產(chǎn)制造單位和在建、已建工程現(xiàn)場,首先讓學(xué)生仔細(xì)觀察鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式,如城市中體育場館中屋頂?shù)木W(wǎng)架結(jié)構(gòu)和屋面的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、各類橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式（桁架式、懸索式、斜拉式等）、水工鋼閘門的板梁結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械和工業(yè)廠房的剛架結(jié)構(gòu)等,在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)問題,例如:為什么采用這類結(jié)構(gòu)形式,有何特點,引導(dǎo)學(xué)生思考與分析;其次針對具體鋼結(jié)構(gòu)讓學(xué)生觀察構(gòu)件截面的形狀,聯(lián)系結(jié)構(gòu)力學(xué)和鋼結(jié)構(gòu)原理知識提出相關(guān)問題,例如:構(gòu)件主要承受哪種內(nèi)力,引導(dǎo)學(xué)生思考所采用的截面和其放置方位是否符合力學(xué)基本原理,能否對其設(shè)計進(jìn)行改進(jìn),如何改進(jìn)等;然后讓學(xué)生觀察連接件和構(gòu)件的連接方式,針對節(jié)點板、球鉸等具體連接件提出鋼結(jié)構(gòu)連接的相關(guān)問題,例如:為什么采用焊接（或螺栓連接、鉚接）,能否用其它連接方式,從而達(dá)到鞏固鋼結(jié)構(gòu)原理知識的目的。教學(xué)實踐表明:生產(chǎn)實習(xí)中采用引導(dǎo)教學(xué)法極大地提高教學(xué)質(zhì)量,有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和創(chuàng)新意識。在有限元技術(shù)應(yīng)用的實踐教學(xué)中,可以引導(dǎo)學(xué)生在建立模型時如何對實際工程鋼結(jié)構(gòu)中構(gòu)件、連接件、約束進(jìn)行簡化,怎樣選擇單元類型（如工業(yè)廠房的梁、柱單元類型,各類閘門的面板、主梁、次梁、隔板的單元類型,載荷如何確定,數(shù)值計算結(jié)果的分析與處理等。從而使學(xué)生全面的掌握好有限元分析軟件的應(yīng)用,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析的能力。引導(dǎo)教學(xué)法也適用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用和畢業(yè)設(shè)計這兩門實踐性課程,這里不再詳述。

(3)利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué)。對于生產(chǎn)實習(xí),參觀鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造單位、在建工程或已建工程現(xiàn)場時,由于時間和條件所限,能見到的鋼結(jié)構(gòu)類型畢竟有限,不可能面面俱到?？梢栽趯嵙?xí)前后或?qū)嵙?xí)期間安排適當(dāng)?shù)臅r間,利用多媒體教學(xué)課件進(jìn)行教學(xué)。對于鋼結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件和連接件的掌握,可結(jié)合實際工程,用大題的動畫、工程圖片和視頻作介紹;對于鋼結(jié)構(gòu)的制造與安裝,可以先在生產(chǎn)制造單位與建設(shè)單位拍攝錄像,然后用視頻對鋼結(jié)構(gòu)的加工制作過程、焊接工藝、安裝施工流程等進(jìn)行教學(xué)。這種形象化教學(xué)方式,不僅可增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,還能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,從而提高教學(xué)效率和質(zhì)量。多媒體教學(xué)也可以應(yīng)用到焊接操作這一實踐性課程。焊接操作在現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué),由于學(xué)生人數(shù)較多,指導(dǎo)教師有時窮于應(yīng)付,因此可以在條件允許的情況下,在現(xiàn)場播放焊接操作的圖片或視頻,使學(xué)生掌握焊接方式、工藝和操作規(guī)程,在較短時間掌握焊接操作實用技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)資源也可用于實踐性課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中。在建立實踐性課程教學(xué)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以利用教學(xué)網(wǎng)進(jìn)行自學(xué),指導(dǎo)教師可以在網(wǎng)上進(jìn)行輔導(dǎo)與答疑;另外,指導(dǎo)教師可以在教學(xué)過程中,給學(xué)生適當(dāng)布置一些與課程相關(guān)的任務(wù),讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)收集資料并消化吸收。對于21世紀(jì)的大學(xué)生,這種方法不僅能提高他們的學(xué)習(xí)興趣,更能激發(fā)他們的激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

2.4 考核方法的改革

改革實踐性課程的考核方法,全面考核學(xué)生學(xué)習(xí)情況,鼓勵創(chuàng)新思維。課程設(shè)計傳統(tǒng)的考核方法主要是根據(jù)設(shè)計或計算結(jié)果進(jìn)行評分,而畢業(yè)設(shè)計（論文）的考核方法由三部分組成,包括指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分和答辯成績等。可將畢業(yè)設(shè)計（論文）的考核方法引入到各門實踐性課程的考核中來,在課程開始時指導(dǎo)教師即下發(fā)任務(wù)書,明確課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)。課程結(jié)束時,由3至5位教師成立課程學(xué)習(xí)考核小組,對學(xué)生課程學(xué)習(xí)的各方面綜合進(jìn)行考核,包括工作態(tài)度、基本知識和操作（或應(yīng)用）能力的掌握情況、任務(wù)完成情況、創(chuàng)新思維的體現(xiàn)、報告或論文的質(zhì)量等。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在教學(xué)過程中的工作態(tài)度、操作或應(yīng)用能力和最終任務(wù)的完成情況等進(jìn)行評分;報告或論文評閱教師則根據(jù)任務(wù)完成的質(zhì)量、學(xué)習(xí)報告或論文的規(guī)范性和創(chuàng)新情況進(jìn)行評分;考核小組根據(jù)學(xué)生在答辯過程中表現(xiàn)出來的知識點掌握情況、表達(dá)能力等集體決定答辯成績;最后考核小組根據(jù)課程的類型和性質(zhì),將以上3個成績按一定比例加權(quán)平均得到課程學(xué)習(xí)的總成績。表1給出了有限元技術(shù)應(yīng)用考核時內(nèi)容和各項所占的建議比例。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用和畢業(yè)設(shè)計（論文）的考核可參照表1,焊接操作和生產(chǎn)實習(xí)這兩門課程的考核可由考核小組對各項比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3、保障機(jī)制

鋼結(jié)構(gòu)實踐性課程教學(xué)改革是該專業(yè)方向教學(xué)體系改革的重要內(nèi)容,在某種意義上它決定了教學(xué)改革的成功與否,而教學(xué)改革能否順利開展和進(jìn)行取決于保障機(jī)制是否完善。

(1)領(lǐng)導(dǎo)大力支持。鋼結(jié)構(gòu)方向的實踐性課程和理論課程共同組成了該方向的教學(xué)體系,兩個方面都進(jìn)行教學(xué)改革才能滿足21世紀(jì)鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。學(xué)校各級領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)充分認(rèn)識到實踐性課程教學(xué)改革的重要性,必須高度重視和大力支持,這是進(jìn)行教學(xué)改革的根本保障,可以制定相關(guān)政策鼓勵和支持教師開展實踐性課程教學(xué)改革。如果得不到領(lǐng)導(dǎo)的支持,任何教學(xué)改革都必將以失敗而告終。

(2)教師積極投入。指導(dǎo)教師是實踐性課程教學(xué)改革的主要實施者,應(yīng)充分認(rèn)識到實踐性課程教學(xué)改革的重要性和必要性,積極投身到改革中來。實踐性課程全方位教學(xué)改革實施,需要指導(dǎo)教師花更多的時間和精力用于教學(xué)過程中,可能還會觸及到部分教師的一些利益,指導(dǎo)教師不能過于計較得失,為了改革的順利開展和人才培養(yǎng)的整體目標(biāo)實現(xiàn),其付出是完全值得的。

(3)經(jīng)費(fèi)確保到位。實踐性課程的教學(xué)改革需要一定的經(jīng)費(fèi)作保證,首先,實踐性課程的教學(xué)需要一定的設(shè)備,如有限元技術(shù)應(yīng)用和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用這兩門課程設(shè)計,由于計算量大,所用軟件需在高性能計算機(jī)上運(yùn)行,因此需要一次性投入用來購置計算機(jī)。另外,生產(chǎn)實習(xí)或參觀實踐基地、材料及其加工、聘請專家講學(xué)等都需要一定的經(jīng)費(fèi),指導(dǎo)教師必須做好預(yù)算,確保教學(xué)時經(jīng)費(fèi)到位。

(4)實踐基地建設(shè)。實踐基地是實踐性課程教學(xué)的最基本、最重要的基礎(chǔ)條件,必須將其放在戰(zhàn)略高度上予以重視。實踐基地需要長期建設(shè),可結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)方向特點,充分利用產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系、校友資源等,與鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造單位、建設(shè)單位或工程管理單位等建立長期合作關(guān)系,共建實踐基地。學(xué)?；?qū)W院可聘請實踐基地有豐富工程實際經(jīng)驗的鋼結(jié)構(gòu)專家擔(dān)任兼職教授,在生產(chǎn)實習(xí)的教學(xué)過程中,可請他們給學(xué)生作專題報告,另外,在其它的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中,也可以將他們請到學(xué)校來講學(xué)。這樣不僅能深化雙方的合作關(guān)系,又能提高實踐性課程的教學(xué)質(zhì)量。

4、結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性課程的教學(xué)改革是該方向課程體系改革的重要組成部分,本文探討了鋼結(jié)構(gòu)方向?qū)嵺`性系列課程的教學(xué)改革,對實踐性課程教學(xué)環(huán)節(jié)相關(guān)的幾個方面提出了具體的改革措施和建議。改革措施的實施將有利于提高教學(xué)質(zhì)量,有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識,從而為實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才這一目標(biāo)奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]建設(shè)部、國家冶金工業(yè)局建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組鋼結(jié)構(gòu)專家小組．建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要[J].新型建筑材料,2001,1(2):47~49.

[2]李方慧,田春竹.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐教學(xué)方法探討[J].高等建筑教育,2011,20(1):135-137.

[3]李昆.基于實踐能力培養(yǎng)的“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程教學(xué)改革研究[J].中國電力教育,2011,16:22-123.

篇（8）

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1.建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念

1.1建筑設(shè)計的概念

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

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念

結(jié)構(gòu)設(shè)計指的是建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑工程的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容和步驟包括：(1)根據(jù)建筑工程設(shè)計來確定建筑物的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)的主要材料；(2)建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置；(3)初步篩選建筑材料的類型和強(qiáng)度等級，并根據(jù)以往經(jīng)驗初步確定建筑物構(gòu)件的截面尺寸；(4)建筑物的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、各種荷載作用分析、結(jié)構(gòu)荷載計算；(5)建筑物結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)組合；(6)建筑物構(gòu)件的截面設(shè)計。

2.現(xiàn)代建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)和共振問題

在現(xiàn)代建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)重心、剛度中心和幾何形心?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題主要是指在建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。所以，為了避免建筑工程因水平荷載作用而出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)破壞，就必須在對建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計時盡量選擇合理的平面布局和結(jié)構(gòu)形式，讓建筑物的三心盡量匯于一點。還有現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的共振問題，如果發(fā)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(fā)生共振。所以，在設(shè)計建筑工程方案時，必須要針對預(yù)估建筑場地的特征周期，選擇合適建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)類型，并通過調(diào)整建筑物結(jié)構(gòu)的層數(shù)，擴(kuò)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(fā)生。

2.2現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的水平側(cè)向位移問題

現(xiàn)代建筑工程設(shè)計的水平側(cè)向位移即便能夠滿足建筑工程結(jié)構(gòu)規(guī)程的要求，也不能代表該建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑物的結(jié)構(gòu)剛度和地震力的大小有著直接的關(guān)系。當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)剛度小，而建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計并不合理，但由于地震力比較小，所以結(jié)構(gòu)位移也比較小，位移也就控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，但是這并不是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。因為地震力小、結(jié)構(gòu)周期長是很不安全的，并且位移的曲線變化應(yīng)該具有連續(xù)性，除了沿著豎向發(fā)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(jié)構(gòu)的建筑工程發(fā)生的位移曲線應(yīng)該是彎曲型；(2)框架結(jié)構(gòu)的建筑工程發(fā)生的位移曲線應(yīng)該是剪切型；(3)框一筒結(jié)構(gòu)和框一剪結(jié)構(gòu)的建筑工程發(fā)生的位移曲線應(yīng)該是彎剪型。

3.建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系

3.1建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的相互配合

在建筑工程的建設(shè)過程中，無論是公共建筑、工業(yè)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(yōu)美的建筑造型，通過專業(yè)化的施工工藝和制造技術(shù)與先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系有機(jī)地結(jié)合，創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)適用的、新穎的、技術(shù)先進(jìn)的建筑物；(2)主要追求新奇的藝術(shù)效果為主，沒有合理的建筑結(jié)構(gòu)方案，創(chuàng)造出奇特的建筑物。在現(xiàn)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(shè)計來談結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計相互配合。工廠廠房的設(shè)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(shè)計大都采用的是排架結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，這樣的廠房才能滿足使用要求。但這種排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計不足之處施工周期長、跨度受限制、不經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須要考慮到廠房施工方便和經(jīng)濟(jì)合理的條件，在現(xiàn)代的工廠設(shè)計中可以采用門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，在標(biāo)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(shè)計不但能克服上述廠房結(jié)構(gòu)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(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分滿足廠房的生產(chǎn)工藝要求，在廠房的功能布局上要充分考慮運(yùn)輸活動和生產(chǎn)活動的方便，要為工廠創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，這是這類廠房的設(shè)計原則。所以，在滿足基本要求的前提下，施工最方便、最經(jīng)濟(jì)、施工周期最短的設(shè)計方案必然成為首選方案。對于公共建筑來說，建筑的設(shè)計不能離開具體的設(shè)計對象。一個優(yōu)秀的建筑必然是結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計之間密切配合的結(jié)果，同時還要分清配合的側(cè)重點。一個好的建筑設(shè)計能夠?qū)⒔ㄖ锿晟频氖褂霉δ芎蛢?yōu)美的建筑造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計充分地結(jié)合在一起。

3.2建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的密切聯(lián)系

在建筑設(shè)計過程中，有少數(shù)的建筑設(shè)計師把結(jié)構(gòu)總是放在第二位，并一直強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)必須服從建筑，這種觀念不但忽略了最基本的力學(xué)規(guī)律，還分割了科學(xué)的完整性。這種最大滿足使用功能和片面地追求建筑藝術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合的要求，往往會給建筑工程的質(zhì)量帶來嚴(yán)重的隱患。在建筑設(shè)計過程中，任何一個建筑設(shè)計方案都會對建筑具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生一定的影響，并且建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)水平也制約著建筑設(shè)計得層次。所以，在建筑工程的設(shè)計過程中，建筑設(shè)計師必須要具備一定的結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)，并且能夠與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)調(diào)，適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，讓二者互相統(tǒng)一，從而創(chuàng)作出優(yōu)秀的、完美的建筑設(shè)計作品。

有的建筑設(shè)計師在設(shè)計中過分強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的標(biāo)新立異、新穎、美觀，從而不能與結(jié)構(gòu)設(shè)計有效的結(jié)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(fēng)力等，要是建筑設(shè)計師不按照建筑的結(jié)構(gòu)受力特征和基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理進(jìn)行豎向設(shè)計和平面設(shè)計，也不征詢結(jié)構(gòu)設(shè)計師的意見，這樣就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計師不能合理的選擇結(jié)構(gòu)體系，從而出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題發(fā)生。比如可以講建筑物的截面設(shè)計成為三角形，這樣建筑物的抗側(cè)能力和抗彎矩力就會小很多。還有些建筑設(shè)計師經(jīng)常忽視結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本規(guī)律。比如：對于需要抗震設(shè)防的地方，建筑的高層電梯設(shè)置在建筑物的一側(cè)，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(jié)構(gòu)偏正，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

結(jié)束語：

從建筑結(jié)構(gòu)效益的角度來看，片面追求建筑物的藝術(shù)表現(xiàn)，忽視結(jié)構(gòu)原理，設(shè)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(jié)構(gòu)邏輯的建筑，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身造型特點，充分融合結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)思和建筑設(shè)計構(gòu)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(shè)計師要不斷提高自身的藝術(shù)修養(yǎng)，勇于創(chuàng)新，充分利用結(jié)構(gòu)設(shè)計原理來完善建筑設(shè)計。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師也要充分了解建筑設(shè)計師的意圖，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計的有機(jī)融合和密切配合，從而設(shè)計出更高水平的建筑作品。

參考文獻(xiàn)：

[1]霍小董.綜論建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系問題[U]．四川建材，2007

[2]王立新,王立軒.淺談建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[J].中華民居,2010,(12):31-31.

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1.2往往容易遺忘抗剪槽的留設(shè)和抗剪件的設(shè)置。柱腳錨栓按承受拉力設(shè)計，計算時不考慮錨栓承受水平力。若未設(shè)置抗剪件，所有由側(cè)向風(fēng)荷載、水平地震荷載、吊車水平荷載等產(chǎn)生的柱底剪力，幾乎都有柱腳錨栓承擔(dān)，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(zhǔn)確，為了方便剛架吊裝就位，在現(xiàn)場對底板進(jìn)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(guī)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(shè)計，而實際工程卻把中柱與斜梁焊死，致使實際構(gòu)造與設(shè)計計算簡圖不符，造成工程事故。所以，安裝要嚴(yán)格按照設(shè)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(cè)相差4mm以上者，應(yīng)分別在寬度或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)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(dāng)，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(jié)點抗彎受拉、抗剪等結(jié)構(gòu)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(guī)定錯開。

2.5剛架梁柱構(gòu)件受集中荷載處未設(shè)置對應(yīng)的加勁肋，容易造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部受壓失穩(wěn)。

2.6連接高強(qiáng)螺栓不符合《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接的技術(shù)條件》或《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈型式尺寸與技術(shù)條件》的相關(guān)規(guī)定。高強(qiáng)螺栓擰緊分初擰、終擰，對大型節(jié)點還應(yīng)增加復(fù)擰。擰緊應(yīng)在同一天完成，切勿遺忘終擰。一定要在結(jié)構(gòu)安裝完成后，對所有的連接螺栓應(yīng)逐一檢查，以防漏擰或松動。

2.7有些工程中高強(qiáng)螺栓連接面未按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行處理，使得抗滑移系數(shù)不能滿足該節(jié)點處抗剪要求。必須按照設(shè)計要求的連接面抗滑移系數(shù)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(cè)向穩(wěn)定，造成剛架安裝倒塌事故。應(yīng)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(yīng)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(yīng)利用柱間支撐及屋面水平支撐調(diào)整構(gòu)件的垂直度及水平度，待調(diào)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(gòu)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(gòu)件，而且也是剛架梁柱隅撐設(shè)置的支撐體，設(shè)置一定數(shù)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(wěn)定性。若檁條或檁托板孔徑過大過長，隅撐就失去了應(yīng)有的作用。

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

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(shè)門洞，擅自將柱間垂直支撐一端或兩端移位。同一區(qū)隔的柱間支撐、屋面水平支撐與剛架形成縱向穩(wěn)定體系，若隨意移動其位置將會破壞其穩(wěn)定體系。

3.5有些單位為了節(jié)省鋼材和人工，將檁條和墻梁用鋼板支托的側(cè)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(shè)計圖紙的一些做法。

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

3.7屋面板未按要求設(shè)置，將固定式改為浮動式，使檁條側(cè)向失穩(wěn)。往往設(shè)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(cè)向失穩(wěn)并起到整體蒙皮作用。

3.8剛性系桿、風(fēng)拉桿的連接板設(shè)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(wěn)定性。剛性系桿與風(fēng)拉桿構(gòu)成水平支撐體系，其設(shè)置高度在同一坡度方向應(yīng)保持一致。

目前，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入一個新的發(fā)展階段，有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺，國內(nèi)鋼材產(chǎn)量充足，有了一批鋼結(jié)構(gòu)住宅試點與示范的建設(shè)經(jīng)驗和科技成果，鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已具備了較好的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。當(dāng)然，在鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展方面，還有一些技術(shù)問題有待解決。鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣還需要做大量的工作，完善不同類型結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研制新型的輕質(zhì)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(fā)輕鋼住宅的益處，讓更多的開發(fā)商、設(shè)計師和用戶認(rèn)識了解鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點。

參考文獻(xiàn)

[1]劉玉株.鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)問題討論.建筑創(chuàng)作，2003年2月.

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中圖分類號： S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 概述

在輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，門式剛架以其施工快、造價低、擴(kuò)建靈活、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于各類建筑房屋。本文就門鋼結(jié)構(gòu)耗鋼量的影響因素進(jìn)行論述，總結(jié)歸納出其常用數(shù)據(jù)和有用結(jié)論，為實際工程設(shè)計提供有益指導(dǎo)。

2 柱距

柱距對用鋼量的影響表現(xiàn)為：柱距越小，剛架數(shù)量越多，剛架的用鋼量相應(yīng)增多，反之剛架用鋼量偏少，但是次結(jié)構(gòu)如檁條，系桿等的用鋼量相應(yīng)增加。當(dāng)柱距大到一定程度，主剛架的用鋼量減少趨于平坦，次結(jié)構(gòu)的用鋼量增加會完全抵消甚至超過主剛架用鋼量，使得總用鋼量呈偏高趨勢。

王元清等[1]結(jié)合18m和24m跨的兩個帶有吊車的雙連跨門鋼廠房工程實例，通過大量設(shè)計方案的研究分析，發(fā)現(xiàn)其用鋼量的最優(yōu)柱距為6～8m，而同等荷載條件下的不設(shè)吊車的最優(yōu)柱距為8～9m，且用鋼量大大減少。

任興平[2]通過大量實際工程總結(jié)出了常規(guī)荷載條件下6米高門式剛架的經(jīng)濟(jì)間距，見表1。

表1 相同條件下各種跨度對應(yīng)的最優(yōu)剛架間距

柳鋒等[3]等通過對210個門式剛架的設(shè)計分析發(fā)現(xiàn)：常用剛架的經(jīng)濟(jì)柱距為7～9m, 當(dāng)無吊車或吊車噸位較小時, 經(jīng)濟(jì)柱距為8～9m； 當(dāng)?shù)踯噰嵨惠^大時, 經(jīng)濟(jì)柱距為7 m 左右, 用鋼量比常規(guī)6m 柱距可節(jié)省3%～12%, 總造價可節(jié)省2% ～6%, 經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

牛保有[4]借助3D3S軟件對6m、12m、18m三種檐口高度的不同柱距剛架進(jìn)行分析，得出結(jié)論：無吊車輕鋼房屋的經(jīng)濟(jì)柱距為7～8m之間，當(dāng)柱距需要大于8m時，將柱距定為9～9.5m左右會較為經(jīng)濟(jì)。有吊車輕鋼房屋軌頂標(biāo)高6～9m，經(jīng)濟(jì)柱距為7～8m，軌頂標(biāo)高12m時，經(jīng)濟(jì)柱距向上移動至9m左右。隨著軌頂標(biāo)高的增加，經(jīng)濟(jì)柱距向變大，相同的軌頂標(biāo)高，最優(yōu)柱距與吊車起重量關(guān)系不大。

2．跨度

實際工程表明荷載是經(jīng)濟(jì)跨度的主要因素，荷載越大時，總用鋼量對跨度越敏感。荷載越大則需要的柱截面也大，若此時跨度小，其單位用鋼量必然上升。若跨度大，梁截面又顯著增大，也會導(dǎo)致單位用鋼量的上升[5]。

文獻(xiàn)[4] 通過對6m、12m、18m三種檐口高度的不同跨度剛架進(jìn)行分析比較，得出結(jié)論：對于無吊車廠房，剛架的經(jīng)濟(jì)跨度與檐口高度密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)跨度隨著檐口的增加而增加；對于有吊車廠房，經(jīng)濟(jì)跨度隨著吊車噸位的增加向高位攀升。

實際工程表明門式剛架的經(jīng)濟(jì)跨度一般在18～36m，吊車噸位較大時，經(jīng)濟(jì)跨度在24～36m，無吊車或吊車噸位較小時，經(jīng)濟(jì)跨度在18～24m，采用合理經(jīng)濟(jì)跨度可以節(jié)省鋼材5%～15%，降低總造價2%～7%。

3．采用變截面和最優(yōu)腹板高度

門式剛架屋面梁為受彎構(gòu)件，柱為壓彎構(gòu)件，通常也是彎矩大于軸力。根據(jù)剛架的彎矩包絡(luò)圖的特點采用變截面的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計可以有效節(jié)省材料。

針對門式剛架截面腹板高度，楊娜等[6] 應(yīng)用編制的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計程序，通過大量的算例分析發(fā)現(xiàn)：等截面輕型門式剛架結(jié)構(gòu)梁的最優(yōu)腹板高度范圍L/30~L/38，柱的最優(yōu)腹板高度范圍H/12~H/19；變截面的柱端最優(yōu)腹板高度范圍L/35~L/40，梁跨中的最優(yōu)腹板高度范圍L/40~L/50。

4．屋面梁的平面外計算長度

工程實踐表明：在特定荷載條件下，門鋼梁的強(qiáng)度條件容易滿足，其破壞甚至倒塌往往是由受壓翼緣屈曲引起的?！堕T式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102:2002規(guī)定：實腹式剛架斜梁平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件驗算強(qiáng)度，平面外應(yīng)按壓彎構(gòu)件驗算穩(wěn)定，見式1：

(1)

根據(jù)式1，對于給定的荷載條件的按材料彈性狀態(tài)設(shè)計，N、M均為常量，穩(wěn)定系數(shù)φy和φyb是主要影響因素，穩(wěn)定系數(shù)與計算長度的大小密切相關(guān)，因此設(shè)計合理的屋面支撐體系，減少屋面梁的平面外計算長度是優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。

《門規(guī)》CECS 102:2002規(guī)定：實腹式剛架斜梁的出平面計算長度，應(yīng)取側(cè)向支撐點間的距離；當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支撐點的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支撐點的距離；當(dāng)實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣側(cè)面布置隅撐作為斜梁的側(cè)向支撐，隅撐的另一端連接在檁條上。

《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018－2002規(guī)定：實腹式剛架梁和柱在剛架平面外的計算長度，應(yīng)取側(cè)向支撐點間的距離，側(cè)向支撐點間可取設(shè)置隅撐處及柱間支撐連接點。當(dāng)梁（或柱）兩翼緣的側(cè)向支撐點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支撐點的距離。根據(jù)其條文說明：剛架梁的平面外的計算長度應(yīng)當(dāng)取側(cè)向支撐點的距離，對于墻皮板材與檁條、墻梁有可靠連接的情況，可以考慮檁條、墻梁作為側(cè)向支撐，但是并未對可靠連接極其相應(yīng)的構(gòu)造措施進(jìn)行說明，這給設(shè)計帶來不便。文獻(xiàn)[7]把梁的平面外計算長度的常見方式歸納如下：

1)上翼緣計算長度

1.1) 取上翼緣橫向支撐的節(jié)距

1.2) 取隅撐間距

隅撐通過檁條連接于有彈性側(cè)移的下翼緣上，故其不能作為上翼緣受壓時的側(cè)向支點。在某些情況下可將其作為下翼緣受壓時的側(cè)向支點。

1.3) 取3m

3m是基于兩個檁距考慮的，當(dāng)屋面剛度大，與檁條的連接可靠時，考慮屋面實際存在的蒙皮作用，取2個檁距3m，這按規(guī)程的精神在實踐中也是可行的。

2)下翼緣的計算長度

2.1) 設(shè)置隅撐

不分情況取隅撐間距。另一種觀點取與上翼緣橫向支撐節(jié)點處檁條相連的隅撐間距，亦即橫向支撐的節(jié)距。文獻(xiàn)[7]認(rèn)為以取后者為妥。

2.2) 不設(shè)隅撐，取Ly=0.4L

取Ly=0.4L前提與彎矩圖形有關(guān)。正常情況下，梁端為負(fù)彎矩，跨中為正彎矩，考慮柱面風(fēng)荷載使梁反彎點內(nèi)移，故偏安全地取反彎點距梁端為L/5，借用格構(gòu)式剛架平面外長度的計算公式進(jìn)行計算，得到Ly=0.4L。

由此可見，將剛性系桿視為梁的側(cè)向支撐是合乎結(jié)構(gòu)受力特征的。對于能否將隅撐－－檁條體系作為梁的側(cè)向支撐還存在爭議。為此，國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行相應(yīng)的研究。文獻(xiàn)[8]提出將檁條作為剛性系桿時，通常采用兩個檁條的組合截面以滿足弱軸剛度，而且檁條與鋼梁必須用高強(qiáng)螺栓連接，可靠的傳遞軸力。付占明[9]為研究梁的平面外計算長度能否取2倍檁距，分析比較了多根隅撐支撐的的簡支梁和兩倍檁距簡支梁的臨界彎矩，認(rèn)為屋面橫向支撐的相應(yīng)位置都應(yīng)該設(shè)置系桿，不宜用檁條兼做系桿，那樣可能造成檁條的連接節(jié)點破壞。陳友泉等[10]引用隅撐－－檁條體系下純彎構(gòu)件穩(wěn)定彈性臨界彎矩計算公式，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)主梁尺寸較小, 受壓翼緣截面面積A300mm×12mm 時，隅撐－－冷彎薄壁型鋼檁條體系難以構(gòu)成主梁的側(cè)向支撐條件，需另行考慮主梁的穩(wěn)定設(shè)計或按大于2 倍的隅撐間距取為主梁平面外計算長度考慮。

綜上所述，對于門式剛架設(shè)計過程中隅撐－檁條體系的側(cè)向支撐作用和梁的平面外計算長度問題可以按如下考慮：

Ⅰ 對于一般門式剛架梁的平面外計算長度取側(cè)向支撐距離，側(cè)向支撐距離即為剛性系桿的距離，由于目前還沒有與計算模型相適應(yīng)的成熟的構(gòu)造措施，盡量避免使用隅撐－－檁條體系作為側(cè)向支撐，可僅將隅撐作為安全儲備考慮。

Ⅱ 對于不需考慮冰雪荷載地區(qū)的輕鋼屋面建筑可以有選擇的利用隅撐的作用，此時與隅撐相連檁條、鋼梁應(yīng)當(dāng)采用高強(qiáng)螺栓。當(dāng)屋面梁高度小于500mm，受壓翼緣截面A

5．小結(jié)

本文結(jié)合門式剛架的特點，針對門式剛架優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)措施，從柱距、跨度、變截面和截面高度、剛架梁平面外計算長度四方面進(jìn)行了論述，歸納總結(jié)了從這四方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的可用結(jié)論和應(yīng)該注意的問題。實際設(shè)計過程中可選的優(yōu)化措施是靈活多樣的，如選用高強(qiáng)度鋼材、利用搖擺柱減少剛架梁平面內(nèi)的計算長度、設(shè)置剛結(jié)柱腳增加剛架的抗側(cè)剛度等等，設(shè)計者可根據(jù)實際情況選用可操作的方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻(xiàn)

[1] 王元清, 王春光. 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房最優(yōu)柱距研究. 工業(yè)建筑, 1999

[2] 任興平. 門式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計. 鋼結(jié)構(gòu), 2000

[3] 柳鋒, 郭兵, 陳長兵, 杜剛. 門式剛架的經(jīng)濟(jì)尺寸與優(yōu)化初設(shè)計. 鋼結(jié)構(gòu), 2003

[4] 牛保有. 輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計分析:[西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文]. 西安: 西安建筑科技大學(xué), 2007

[5] 陸賜麟. 輕鋼結(jié)構(gòu)的重量應(yīng)該更輕. 建筑結(jié)構(gòu), 2003, 133(10): 15~21

[6] 楊娜, 王娜, 吳知豐. 輕型門式剛架結(jié)構(gòu)及其最優(yōu)腹板高度的研究. 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報, 2001

[7] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第三冊）. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2004

篇（11）

文章編號:ISSN1006―656X(2013)06 -000104-01

一、鋼結(jié)構(gòu)中空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)大型鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)項目越來越多，各種形式的空間結(jié)構(gòu)已向超大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展，其中空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用的非常廣泛。例如天津體育中心，雙層球面網(wǎng)殼，焊接球節(jié)點；國家大劇院外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，深圳機(jī)場候機(jī)大廳，濟(jì)南長途汽車總站客運(yùn)樓，天津自然博物館……一些已建或正在建的鋼結(jié)構(gòu)工程，以其創(chuàng)新的理念、新穎的造型和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式成為了標(biāo)志性建筑。

二、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

（一）剛性結(jié)構(gòu)體系

1.網(wǎng)架

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是目前空間結(jié)構(gòu)中發(fā)展最快，應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，按其結(jié)構(gòu)組成劃分為交叉桁架系、四角錐體系和三角錐體系三大類。特點是空間剛度大，整體性好，有良好的抗震性能，而且構(gòu)造簡單、施工方便，桿件規(guī)格統(tǒng)一（上、下弦桿等長，腹桿等長）。

2.網(wǎng)殼

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比較廣泛，曲面形狀多樣，有柱面網(wǎng)殼、球面網(wǎng)殼以及其他各類復(fù)雜曲面及其組合。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是主要優(yōu)點是它的靈活性能夠適應(yīng)建筑設(shè)計的創(chuàng)造性，但由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)主要承受的是壓力，那么它就存在穩(wěn)定問題。當(dāng)跨度超過一定值后，材料的強(qiáng)度不能充分利用，不經(jīng)濟(jì)。

（二）柔性結(jié)構(gòu)體系

1.懸索結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)是由高強(qiáng)拉索組成的張力結(jié)構(gòu)，國內(nèi)較早建成的是天津大學(xué)體育館。按其組成方法和受力特點可分為單層懸索結(jié)構(gòu)，雙層懸索結(jié)構(gòu)和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。討論懸索結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問題是結(jié)構(gòu)在風(fēng)與地震作用下的動力反應(yīng)。

2.膜結(jié)構(gòu)

膜結(jié)構(gòu)可分為充氣式膜結(jié)構(gòu)和張力式膜結(jié)構(gòu)兩種。膜結(jié)構(gòu)具有自重輕、造型美觀、富有時代氣息、能源消耗少、施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益明顯、使用安全可靠、以及使用范圍廣等優(yōu)點，主要應(yīng)用于大型體育設(shè)施，娛樂中心，超級商場等。但是，我國目前膜結(jié)構(gòu)還沒有廣泛使用，主要原因是：國產(chǎn)膜材性能差，進(jìn)口膜材價格高；膜結(jié)構(gòu)的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)滯后；缺乏相應(yīng)的設(shè)計施工規(guī)程。

3.張拉整體結(jié)構(gòu)

張拉結(jié)構(gòu)是由一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自平衡的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)體系的剛度由受拉索和受壓單元之間的平衡預(yù)應(yīng)力提供，在施加預(yù)應(yīng)力之前，結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度，并且初預(yù)應(yīng)力的值對結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)剛度的大小起著決定性作用。

（三）雜交結(jié)構(gòu)體系

雜交結(jié)構(gòu)既可以是剛性結(jié)構(gòu)體系間的組合，也可以是柔性結(jié)構(gòu)體系與剛性結(jié)構(gòu)體系的組合。如斜拉網(wǎng)架，懸掛網(wǎng)架，拱支網(wǎng)架，弦支結(jié)構(gòu)等。雜交結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮不同類型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，如：由于拱的作用，整體網(wǎng)殼被劃分成若干小的區(qū)段，使得網(wǎng)殼的整體穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為局部區(qū)段的穩(wěn)定性問題，部分桿件或區(qū)段的局部失穩(wěn)不會波及整個結(jié)構(gòu)。所以，雜交結(jié)構(gòu)可以更經(jīng)濟(jì)，更合理地跨越大空間。

（四）折疊結(jié)構(gòu)

折疊結(jié)構(gòu)是一種用時展開，不用時收起的結(jié)構(gòu)，類似于雨傘、遮陽傘?？煞譃楦郊又握郫B結(jié)構(gòu)和自穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，如：生活中中施工棚、集市大棚、臨時住宅等；軍事上的戰(zhàn)地指揮、戰(zhàn)地救護(hù)等；航空上：太陽帆、可展式天線等。它的主要特點是造型新穎、質(zhì)量輕、攜帶方便、便于保管和運(yùn)輸且可重復(fù)使用，在各個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

（五）開合結(jié)構(gòu)

在很短時間內(nèi)移動開合部分或全部屋蓋，是的建筑物在屋頂開啟和關(guān)閉的兩種狀態(tài)下都可以使用。開合時間大概是20~25min，開合方式有水平移動、水平旋轉(zhuǎn)、空間移動及其組合。開合結(jié)構(gòu)與體育事業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)：在比較惡劣的環(huán)境條件下保護(hù)觀眾和運(yùn)動員，實現(xiàn)了能在預(yù)定時間內(nèi)進(jìn)行預(yù)定比賽的目的，例如為2008年北京奧運(yùn)會興建的國家體育場“鳥巢”， 平面形式為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個146m×76m的開口，這部分將設(shè)計成開合屋蓋。結(jié)構(gòu)形式為空間剛架繞著內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)而成。

（六）玻璃結(jié)構(gòu)

玻璃結(jié)構(gòu)的材料：浮法玻璃、鋼化玻璃及淬火玻璃。點式玻璃幕墻是一種新型的玻璃結(jié)構(gòu)，省去了支撐框架，代以拉索、桁架及鋼爪，玻璃的通透性大大增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震性能也好于普通的玻璃幕墻。

三、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在體育建筑，機(jī)場建筑，車站建筑，賓館、會堂及展覽館，工業(yè)廠房及小品建筑上都有廣泛的應(yīng)用。各類結(jié)構(gòu)形式有其各自的優(yōu)缺點，它們共同的主要優(yōu)點是受力合理，可以跨越較大的跨度，結(jié)構(gòu)組成靈活，有規(guī)律，計算機(jī)輔助設(shè)計比較成熟，加工制作機(jī)械化程度高。缺點是節(jié)點用鋼量較大，加工費(fèi)較高，單層網(wǎng)殼屬缺陷敏感性結(jié)構(gòu)，計算分析較為復(fù)雜。

四、總結(jié)

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以其明顯的優(yōu)勢，在我國各個領(lǐng)域快速發(fā)展起來。這就要求我們要熟練掌握這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，結(jié)構(gòu)選型是概念設(shè)計當(dāng)中至關(guān)重要的一步，選擇正確的結(jié)構(gòu)形式可以有效地降低建筑的造價、提升結(jié)構(gòu)的可靠性，改善建筑的使用體驗。文中所提到的基本包含目前鋼結(jié)構(gòu)中一般空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，對于較為復(fù)雜的大跨度建筑以及地質(zhì)條件極端惡劣的施工地區(qū)，還需單獨(dú)針對現(xiàn)實情況進(jìn)行討論，選擇非常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式來滿足建筑的功能需求和安全性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編寫組.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003

[2] 沈祖炎，陳楊驥.網(wǎng)架與網(wǎng)殼[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997

[3] 高立人（譯）.空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004

[4] 楊慶山.張拉索――膜結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2004

[5] 張其林.索和膜結(jié)構(gòu)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002

[6] 沈世釗.懸索結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997