房屋钢结构设计论文范文

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第1篇

关键词：钢结构现场施工

1．前言

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》公布以来已经快三年。这几年，这类工程发展，《规程》起了很大推动作用，但也陆续听到一些令人不安的情况。今冬雨水较大，降雪较多，有些地方雪特别大，结构压坏恐怕很难避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。最近某厂屋顶漏水解决不了，找到钢结构委员会来了，不是雨水，是冷凝水，以前还没有碰到过。另外，也看到一些工程，有的框架梁太细，令人担心，遇到大雪很可能出问题。有的骨架立起来摇摇幌幌，没有支撑，说装上墙板就好了，好象有了墙板就可以不要支撑。现在排架多起来。用钢筋砼柱、轻钢梁，造价较低，但有的严重不合规定。现在是市场驱动，有些企业搞承包能省就省，尽量压低造价，管它是否符合规定。有的连规定也不清楚。利用开年会的机会，结合了解到的一些情况，就门式刚架房屋设计施工中的问题，作一个发言，抛砖引玉，希望和与会代表交流，取得一致看法。

2．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，不打算修改。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》征求意见稿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。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有克扣荷载情况，今后应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。

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，它可能讲课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到，美国是计算的。他们作框架分析，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。现在打算做个规定，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

少数单位设计的门式刚架，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。还有的单位，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。建筑结构是一门科学，如果不按科学办事，是要吃苦头的。今后国家要执行建筑法，实行强制性条款，违反其中一项，出了工程事故，是要受罚的。

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程》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，否则就不需要高级工程师了。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。《规程》3.1.7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”。曾有人问，这条规定是什么意思？如果有人再提这样的问题，我想问他，钢结构学过没有？因为这是钢结构的基本概念问题。如果这样的问题都签不出，说明他还不具备钢结构的设计资格的。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。人家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。

3．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，需要大声疾呼，这样不行。蒙皮作用虽然各国都在研究，但没有任何一本规范允许不设支撑。蒙皮作用的影响因素太多，并非在任何情况多能发挥作用。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。蒙皮作用最多只能视为一种刚度储备。

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，国外此法施工。最近在上海讨论轻钢施工验收规程，不少专家强调了这种方法。

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。

6）保温材料胡乱安装

保温材料一般采用玻璃棉，其厚度根据热功计算确定。正规做法是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉，有的不用铝箔，用牛皮纸，我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层，如果可以，也比不用任何隔汽层好。防止冷凝水向室内滴水，是房屋的使用要求之一。有人以为铝箔只是为了美观，或承受拉力，实际上它的主要作用是作隔汽层。承受悬挂时的拉力还可以用玻璃纤维布或钢丝网。现在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽层。另外，当采用内层钢板吊顶时，不是将保温卷材压在檩条上，而是为了施工方便，将保温材剪断，放在檩条之间的吊顶上，形成冷桥。某工程在这样处理的同时，又将吊顶钢板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作业时，将周边门窗关闭，由于室内外温差大，大量水汽在屋顶凝集，由吊顶钢板搭接处流下，形成了“外面不下里面下”的状况，使工程不能交工。经验告诉我们，当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时，卷材是干燥的，无隔汽层时卷材是湿的。在水份的长期浸泡下，随着时间的推移，保温棉将被逐渐压实，最终失去应有的保温作用，因此安装方法是否对头，关系很大。

4．其它

第2篇

关键词：门式钢架; 基础；节点; 支撑

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

从传统意义上来说，轻质钢结构都是一些小角钢和圆钢组成的钢架或小型或小跨度屋架结构，一般是用作仓库或小型的厂房。随着新型钢材的出现，相继出现了冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板，这使得轻型钢结构发生了根本性的变革。这种新型的钢材不仅具有传统钢结构的优势，对于轻的优势很是明显，具体优势表现在：造型新颖，即外观造型轻巧美观，对于建筑的表现力强，对于一些单多层工业、民用建筑和大中小跨度尤为适合，同时可以配合间距柱网，使得布置更加灵活；劳动强度比较轻，即在施工时可以使用小型机吊装，这样降低了劳动强度，减少了施工时间；构件轻，即通过设计后，这种高强度钢材承受相同重量时截面积小，用钢量相对较低；恒荷载较轻，即由于钢材较轻，所以恒载荷和地震作用减少明显，同时对地基的要求也较低。

此外，轻型钢结构符合环保和可持续发展的要求，还可以代替砖石和木材结构。但是轻型钢材是一种技术新、科技含量高的材料，所以对于施工和设计人员的要求就相对较高，还要进行一些专业的培训。这样一来，在生产线的建立上就会投入很大。此外，这种刚才还需要防火和防腐的处理。

大概在20世纪初期才开始形成装配式轻质钢房屋体系，当时主要应用于车库的建设。到了20年代，定型化生产的厂房开始出现在人民的视野。在二战期间，轻质钢房屋的建设如喷井之势飞速发展，那是多用于军事飞机库的建设。二战结束后，面临着重建的问题，轻质钢房屋需求量更大，这进一步的刺激了轻质钢房屋的发展。到40年代时，门式钢结构开始出现，60年代得到了大批量的应用。就目前来讲，一些发达国家也是使用轻质钢结构进行建设。美国在门式钢架上的设计不仅在理论上，而且在制造工艺上都比较先进。

2.门式钢架房屋机构存在的问题

2.1 屋面活荷载取值

根据2008年《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》的规定：在使用压型钢板轻型房屋时，按照水平投影的面积来算，在屋内的竖向均布活载的标准值应为0.5kN/m2。但是并不是所有都是这个要求，当钢架构件的受荷水平投影的面积是60m2时，竖向均布活载的标准值为0.3kN/m2。对于载荷效应来说，必须符合以下原则：a、将雪载荷、积灰载荷或屋面均布载荷同时考虑，得到最大值；b、雪载荷和屋面均布载荷不能同时考虑，把两者比较选出最大值；c、当使用多台吊车时，应当符合《建筑结构荷载规范》的国家标准规定来执行；d、不能把地震作用和风载荷同时考虑；e、由施工或者检修带来的载荷不和屋面材料及檩条自重以外的其它荷载一块考虑。在应对各种载荷的计算时，应该把各种载荷按照载荷的组合原则进行计算，这样能够避免因重复计算带来的浪费问题。

2.2 斜梁设计时,计算长度取值的问题:

a、对于屋面坡度较小的情况，根据GB50018的规定，在钢架平面内计算其强度时，按照压弯构件计算。但是对斜梁轴力小的情况时，把钢架的计算长度近似为竖向支撑点间的距离。b、对于屋面坡度较大的情况，不论是在钢架的平面内还是在平面外，轴力的稳定性都不能被忽略；c、从原则上来讲，平面外计算长度一般是侧向支撑点间的距离。但是，钢梁的上下翼的边缘都会有约束，一般有以下约束：①屋面系杆的支撑系统对其的约束作用；②檩条和屋面板对上翼缘约束作用；③檩条和隅撑的共同作用对下翼边缘的约束。在计算时，我们一般把隅撑的设置作为钢梁平面外长度，并不是将檩条的间距作为钢梁平面外长度。然而，隅撑的位置设置又得根据钢梁平面外长度作为量度。然而有些设计师将钢梁的平面外长度定位3m，但是在制造的过程中却省去了隅撑位置，最终造成了整个设计具有安全隐患。

2.3 构件的挠度问题

根据门式钢架规程的规定，当钢架斜梁只用于支撑冷弯型钢檩条和压型钢板屋面时，则钢架构件的竖向挠度限制是L/180；对于有吊顶的构件，竖向挠度限制是L/240；对于有悬挂起重机的构件，竖向挠度限制取L/400。对于具有一定载荷并且跨度较大的轻型钢结构厂房的设计，挠度值将控制着构件的截面积的大小。很多的设计师在进行这方面的设计时，往往会忽略挠度对结构的控制，仅仅为了能够满足强度的设计做法是不对的。然而，在实际应用中，梁挠度的影响是非常大的，它不仅会影响到建筑物的正常使用，还会造成屋内积水，甚至出现漏水的情况，这些都会加大屋面的载荷，给整个结构带来很大的安全隐患。我们可以加设摇摆柱的方法来应对那些跨度大、挠度难控制的钢架，这样做可以使挠度起不到控制的作用，而且还能把因挠度控制造成的截面过大的问题降到最低。

2.4 钢梁高厚比问题

门式钢架一般都是全钢结构的，由于檐口位置和钢柱的连接位置的弯矩较大，所以一般将钢梁做成变截面型钢梁。由于使用了这种变截面的钢梁，所以在设计的过程中可能会造成高厚比招标的问题，所以对设计结构的就算需要最终检查。根据2008年版CECS102:第6.1.1条规定，对于腹板高度的变化高于60mm/m时，将不考虑受剪板幅屈曲后强度对腹板高度比的控制，所以计算时不能将幅屈曲后强度考虑进去。具体的解决办法如下：a、可以在构件的腹板设置一个横向加劲肋，这样做可以更加不考虑屈曲后强度，还可以提高其容许的高厚比；b、为了满足高厚比，可以增加腹板的厚度，但是这样可能会较大的使用钢量；c、通过调节构件端部的高度和调整梁的变截面长度来使腹板的高度变化不超过60mm/m。

2.5 结构形式及布置方面

对于门式钢结构房屋，冷弯薄壁型钢檩条和压型钢板屋面板作为屋盖和外墙最合适，而变截面实腹钢架作为主钢架最合适。同时我们还可以根据载荷、跨度和高度的不同，而采用等截面或变截面的焊接工字型或轧制H型的截面来设计门式钢架的柱和梁。在设计吊车梁时，最好把等截面作为门式钢架的柱。对于门式钢架的柱脚，我们通常采用支撑设计来铰接，一般用一对或两对螺栓作为平板支座。这样设计柱脚铰接，不仅可以避免弯矩过大的问题，而且还可以减少基础混凝土的造价问题。钢接柱脚通常用于有吊车的厂房，这样设计有利于吊车的平稳运作。采用一些隔热卷材作保温层和隔热层，还可以用具有隔热效果的板材做屋面来解决对房屋或厂房的隔热要求。

2.6 屋盖铰接问题

在进行钢结构屋盖厂房的设计中，有些设计人员会把钢梁和砼柱相连接的位置用刚接的计算方法来计算，所以在施工之后，连接处的受力是不是真正的刚接，这会带来很大的安全隐患。为了安全起见，我们把砼柱面和钢梁的链接用铰接的形式来计算。

2.7 抽柱问题

有时由于空间原因，在某些厂房的设计中往往采用抽柱的屋架形式，即通过一些托或支撑来架梁。有些设计人员在对抽柱进行计算时，认为抽柱榀屋架就是直接把标准榀屋架删掉柱子，然后加上托梁和铰接的接点这么简单。如此做法会出现梁截面严重不足的现象，这是由于弯矩是靠钢梁在檐口的钢柱约束传递的，而对于托梁，托梁和屋面梁是按铰接的形式受力的，所以这样会造成屋脊的弯矩最大，而截面却最小的问题。此外，在对抽柱屋架进行计算时，托梁对屋架的弹性约束是必须要考虑的，具体的说就是把托梁和屋面梁的连接作为弹性支座，然后计算其对钢梁的约束作用，并非是简单的按照铰接来进行计算。对厂房的抽柱计算时，建议从整体上把握，利用整体建模计算，结构的受力情况，最后选出最优截面。

2.8 有吊车设计图纸的标识问题

对于有吊车的厂房设计，设计的图纸中不仅要有构架的设计，还要表明吊车的型号、台数、吊重重量和跨度能数据。防止因为标注不明确带来安全隐患的问题。

2.9 其他

除以上问题外，可能还会有焊缝质量、涂装、保温隔热防水的问题。其中，《钢结构设计规范》中对焊缝质量做出了明确规定，值得注意的是要把评定等级，检验等级和焊缝质量等级区分开来。对于涂装，对于钢材都需要做一些防火或防锈涂层，《建筑设计防火规范》( GBJ16—87)第 7.2.8 条做出了规定。对于保温隔热防水问题，室内的温度要求可能会比较高，所以要对冷桥接点做一些处理，例如选用一些高档保温材料能够较好的减轻结露和冷凝的现象。

3. 结语

由于现阶段钢结构厂房的日益增多和广泛使用，对其安全问题提出了更高的要求。所以在门式钢架设计中要避免以上问题的同时，做到规范、实用和美观相结合。

参考文献

[1] 赵建成 ,周观根 ,鲁永贵.轻钢结构中屋面挠度对屋面防水影响[J].第三届全国现代结构工程学术研究会,2003,3.

[2] 仝迅 .抽柱门式钢架的设计计算[J].工程建筑与设计,2004,12.

[3] 陈章洪.建筑结构选型手册.北京.中国建筑工业出版社.2000.

[4] 蔡益燕.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102: 2002) 修订介绍. 2003.

第3篇

关键词：房屋建筑；门式刚架结构；设计

Abstract: This paper combine with the new portal frame light house steel technical regulations discussed portal frame design in a number of issues.Key words: building construction; portal frame structure; design

中图分类号：TU209 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

门式刚架轻型房屋自重轻，用钢省，造价低；抗震性能好，在抗震设防烈度为7度及以下地区不考虑抗震设计；可跨越较大跨度；制作简单，施工周期短且不需要大型施工机具；形式美观有现代感，能充分满足使用要求。广泛应用于具有轻型屋盖和轻型外墙；刚架跨度不大于36米，檐口高度不大于15米；无吊车或起重量不大于20吨的A1~A5工作级别吊车的单层房屋钢结构。

1. 门式刚架结构平面布置

1.1门式刚架轻型房屋结构的温度区段长度：纵向温度区段不大于300米；横向温度区段不大于150米。

当需要设置横向伸缩缝时，可用两种做法：一种简单但比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架，刚架的间距以保证柱脚底板不相碰为依据。以双刚架为界，结构两边各自具有独立的檩条、支撑和维护板系统，其中屋面板和墙面板使用可伸缩的连接件相连。在纵向伸缩缝处需要设置防火墙的情况下，这种处理方法是必须的。

另一种方法较为经济，具体办法是：在伸缩缝处只设置一榀刚架，而在伸缩缝处的檩条上，设置椭圆长孔来吸收该点的热位移。

1.2单层门式刚架的跨度，一般情况下以跨度为21~30米时比较经济。

1.3刚架的合理间距

刚架的用钢量一般来说随其间距额度增大而减小，但吊车梁，檩条，墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6~9米为宜；通常，大跨度刚架宜采用大间距，跨度与间距的比一般以3.5~5为宜。对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6米为宜。

2.门式刚架轻型房屋钢结构形式

2.1在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙面和冷弯薄壁型钢墙梁。住刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条和墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。

2.2根据跨度，高度和荷载不同，门式刚架的梁，柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形单轴对称或双轴对称截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形。结构构件在一个安装单元内一般不改变翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度；邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。

2.3门式刚架的柱脚多铰接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚锚栓。当用于工业厂房且有5吨以上桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。对于有桥式吊车的房屋，中柱不宜采用摇摆柱。

2.4门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取较大值。

3. 基础形式的选择

基础应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部结构型式等几个方面综合考虑，对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，又上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主。若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到不良地质情况，可考虑采用桩基础。钢架柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹（C15、C20混凝土即可，保护层厚度不应小于50mm），并应使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚底面应高出地面不小于100mm。钢架柱脚与基础连接的预埋螺栓不应采用冷拔钢筋，应采用Q235钢或Q345钢。锚栓的直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽。

4. 支撑体系的布置

在每个温度区段或分区建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。

柱间支撑宜于屋盖横向水平支撑布置在同一开间，以组成几何不变体系。如不能布置在同一开间，则应加设刚性系杆传力。各道支撑的间距，当无吊车时宜取30~45米。有吊车时，可在适当加大支撑间距的同时提高支撑的刚度，一般宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时设在三分点处，且间距不宜大于60米。

当建筑宽度大于60米时，在内柱列宜适当增加柱间支撑，当不能设置交叉支撑时，可设置纵向刚架或刚架式门式支撑。

当有驾驶室的吊车吨位大于15吨时，应在屋盖边缘设置纵向水平支撑。

当无吊车且檐口高度不大于9米时，宜仅设单层柱间支撑；当檐口高度大于9米时，可根据支撑的夹角设置双层柱间支撑。交叉支撑与水平夹角以45度为佳，不宜大于55度。有吊车时，应以吊车梁兼做纵向系杆设置上下两层柱间支撑，端开间可不设置下层支撑以减少吊车梁的温度应力。所有横向支撑纵向支撑均应与屋盖梁天窗架等构件及纵向杆系组成几何不变的桁架形式。

5. 钢材质量等级和焊缝质量等级

门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B、Q345B及以上等级的碳素结构钢和低合金高强度结构钢，质量等级为A级的钢材不适宜做焊接连接的构件。原因是这种类型的钢材不保证焊接要求的含碳量限值，不保证冲击韧性和延性。比如檩条，不焊接，用普通螺栓连接，可采用Q235A。根据构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况确定焊缝等级。通常板材的等强对接焊缝(梁柱端板的对接焊缝)、梁上受拉、受弯的对接焊缝应采用剖口全熔透对接焊缝，其焊缝质量等级为一、二级，其它角焊缝因其应力集中较严重，内部探伤困难，其质量等级一般只能是三级。

6. 梁柱连接节点

少数设计的门式刚架，想节省钢材，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，但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、抗冲切的性能很差，在外力作用下很容易松动和破坏。所以此时梁柱只能铰接，不能刚接。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,是不可行的。由于连接不同，构件内力也不同，有的工程斜梁很细，就是这个原因造成的。

门式刚架斜梁与柱的连接，可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。端板竖放适用于局部等截面柱。当竖向荷载起控制作用时，将端板横放可减少节点的设计剪力，同时充分利用柱的压力对节点受力的有力作用。如果节点弯矩很大，可采用端板斜放形式，加长抗弯连接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接连接形式有外伸式和平齐式两种情况，端板外伸式节点受力合理，承载力高于平齐式节点，因此应尽量采取外伸式端板连接，同时应在结点板外伸部分设置加劲肋，使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀，接近一致，提高节点的抗剪能力，有效减少节点板的变形。

7. 拉条和撑杆

屋面设置拉条的目的是为了防止檩条的整体失稳，故在檩条受压翼缘处设置拉条，以前屋面板重，故拉条设置在靠近上翼缘1／3处，但现在厂房屋面多采用彩钢板，较轻，在风吸力作用下，檩条的下翼缘容易失稳，而上翼缘由于考虑到屋面板的蒙皮效应，稳定有保证，故将拉条下移至距下翼缘l／3处，但是如果屋面没有内层板，且外层板为咬合板或暗扣板，宜在檩条上下翼缘l／3处各设一道拉条，以保证檩条上、下翼缘不能同时失稳。屋脊处和檐口处都宜设置斜拉条和撑杆(尤其在风大的地区)，这样才能形成檩条的一个完整的支撑体系。

第4篇

关键词：钢结构 厂房设计 技术要求

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

随着市场经济的不断发展以及我国综合国力的提升，国内的大型钢结构厂房的需求量不断增加，钢结构厂房在企业扩大生产经营规模中得到广泛的应用，当前需要加强对钢结构厂房设计的经验进行总结，不断创新技术。

一、工程简介

某大型有色矿山生产用房主要从事铜钼矿石选矿生产使用，为扩大生产规模决定兴建面积35000平方米的钢结构厂房，该工程于2012年4月完工，主要的钢结构设计平面图如下。该钢结构体系采用彩钢夹芯板等新型的墙体材料进行维护，突出了时代感。

二、厂房设计技术要点研究

该厂房工程的负荷量大，能否达到厂房使用的要求就必须重视钢结构的设计，主要设计要点如下：

（一）厂房结构设计

一是加强处理了厂房的纵向伸缩缝问题，其纵向270m的设计于厂房的规范要求符合，设计时因为考虑了钢结构产钢的荷载较大以及跨度交款，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）对厂房的多项参数进行控制和取用，在这一范围内，又必须以《钢结构设计规范》（GB50017-2003）为依据减少钢材的用量，即在厂房的98.4m处位置设缝，注意将缝分开，如此能降低工程造价，减少工程设计难度。

二是在进行结构布置时，无论是哪种类型钢结构厂房，一定要重视纵向支撑体系以及钢架体系的设计，构建稳定的钢结构，一定要选取合理科学的布置信形势以及厂房支撑形式，在可靠安全的基础上设计使用功能，延长厂房使用寿命。

三是在对钢结构的加工质量进行设计控制时，须重视钢结构原材料从采购开始一直到成品出厂的把关，尤其重视厂房结构转换梁的构件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。

（二）厂房支撑体系设计

作为钢结构厂房设计的关键部分，钢结构厂房支撑体系主要是支撑厂房的各个平面框架，构成较为稳定的厂房钢结构系统，兼有承担传递地震力、风荷载以及温度应力等，支撑体系还要提供一个稳定安全的支撑力，确保钢结构系统的稳定。该厂房支撑体系还要在承担100吨的纵向荷载力。在厂房的柱顶、屋梁以及各个梁祝的外侧设计刚性系杆，在屋面以及有支撑的柱间设计系杆，另外设计支撑体系时，利用均衡布置法，沿钢结构厂房纵向屋檐处，从水平位置设计三道支撑，横面上的柱间以及屋面设计支撑，这样建立起“三横四纵”支撑系统，再通过系杆、支撑以及钢架形成稳定体系。

（三）厂房屋面设计以及屋面支撑系统的设计

该工业厂房的支撑系统主要是以厂房的高度、跨度、屋面的结构、所在区域的地震设防度以及柱间布置为依据。该厂房在内无檩、有檩屋盖体系都会设置垂直方向的支撑，无檩厂房含屋架焊接，有上弦支撑功能，钢结构厂房的屋面须在天窗架以及屋架设计横向支撑，一般屋架间距高于13m的厂房或者含有较大的振动设备的厂房则必须设置纵向的水平支撑。

大型钢架结构的屋面防水、排水设计也是厂房屋面设计的重点。从《屋面工程技术规范》规定来看，厂房的屋面坡度最低为5%，该厂房处于冬天积雪较多区域，坡度设计适当进行了增加。通常单坡厂房屋面长度由该厂房所在地的降雨水头高度情况以及最大温差决定，从厂房设计的经验来看，一般屋面的坡度长度应保持在70m范围内。市场上的钢结构厂房屋面存在2中做法，一是设计为刚性屋面，即该工业厂房使用的压型钢板内含保温绵，另外一个是柔性屋面，即保温层、钢板内板以及防水层组成的屋面。

（四）构件吊装工艺设计

大型钢结构厂房的结构构件含屋架、支撑、檩条、梁柱、墙架以及天窗架等等，不同构件尺寸、形式安装标高各有不同，为保证经济合理，须应用不同的吊装方法以及起重机械。

该厂房在吊装厂房钢柱时，由于占地面积大，设计时使用的是塔式以及自行式起重机安装钢柱，吊装方法为滑行吊装法以及旋转式吊装法。一般吊装重型钢柱则采用双机抬吊法。在起吊钢柱时双机共同吊起钢柱，达到一定的离地高度之后停止，接着主吊机单独吊起钢柱，当竖直吊起钢柱时，拆掉另一台机器的钢丝绳，主机继续吊起钢柱达到指定位置，对钢柱的垂直度进行校正，保证偏差在20mm范围内。校正钢柱、固定钢柱过程中，须对钢柱的垂直偏差程度进行检查，一旦超出指定范围，用千斤顶校正。

在设计大型钢结构厂房时，如果有起重较重的吊车要求，在进行厂房设计时必须重视吊车荷载对厂房结构的影响，保证钢结构的稳定安全，海牙控制钢梁降低造价，如该厂房吊车荷载中的柱顶位移必须符合规范内容，在这一条件下，灵活控制缀条等构件的细长比。

三、结语

我国应用大型钢结构厂房时间较短，还须加强设计经验和技巧。钢结构的设计在厂房总体设计中非常关键，需要坚持实用性、经济型原则下，根据厂房所在地的气候以及客观条件下，因地制宜完成建筑结构的设计。

参考文献：

[1] 谷民. 冶金工业钢结构重防腐涂料的施工质量控制[J].山东冶金，2009：124-126；

第5篇

论文摘要：我国钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近二三年才发展起来。由于具备其他结构无法比拟的优点，钢结构住宅已经给住宅产业和建筑行业带来了一场深层次的革命，从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，因而在国际范围内代表了未来的住宅发展新模式。

0 引言

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

在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

1 钢结构稳定设计的原则

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。

根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。

1.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。

目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落，1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落，这两次事故都和没有设置适当的文撑而造成出平面失稳。

1.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。

目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。

1.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。

结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。

2 钢结构住宅的设计流程

2.1 判断结构是否适合用钢结构

钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

2.2 结构选型与结构布置

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。

2.3 预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估。通常50

2.4 结构分析

目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构提供了条件。

2.5 构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。

2.6 节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。

2.7 图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间

不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

3 钢结构住宅设计中应注意的问题：

3.1 钢结构，有低层和多层之分。低层一般不超过3层，用于别墅；多层用于公寓。本文介绍多层公寓住宅钢结构设计中一些问题。

3.2 超过9层为高层。10～12层又称小高层。抗震规范GB50011对12层以下和12层以上的房屋提出不同要求。住宅钢结构一般不宜超过12层。

3.3 结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。

第6篇

多层轻型房屋钢结构住宅是近年来我们国家快速发展的新型建筑体系，也是目前国内住宅研究和开发的方向。但是它的设计方法，结构体系，结构特点和常用经济指标不为设计者所熟悉，因此多层轻钢住宅示范楼的设计与施工是推广这种新型体系的最好方式。本文结合目前多层钢结构住宅的发展历史以及优势等方面进行了介绍，并对多层轻型房屋结构设计及应付提出了自己的看法。

一、轻钢住宅在我国的发展

我国轻型钢结构经过20多年的发展历史，虽然起步并不晚，主要由于经济与技术、观念意识、设计技术规范的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约及限制，我国建筑中采用钢结构设计的比例还不到5％。

近几年，国家加强了对钢结构住宅的政策指导和支持，钢结构住宅技术日益发展，已经具备了发展钢结构住宅的条件。由于采用“工厂化制造，现场安装”的施工方式，大大缩短了建筑周期，而且抗震性能好，免除了烧砖烧瓦对土地的破坏。

目前我国钢结构年产值约为600亿元，正以年均25%左右的幅度增长。中国钢铁工业的产量已居于世界前列，但钢材在建筑业的使用比例远低于发达国家的水平。

二、多层轻钢住宅的优势

轻型钢结构住宅的建造技术是在北美式样木结构建造技术的基础上演变而来的，经过百年以上的发展，已形成了物理性能优异、空间和形体灵活、易于建造、形式多样的成熟建造体系。

过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖，浪费土地资源，建筑物自重大，对抗震不利。另一方面，由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。

与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。

多层轻钢结构住宅的优势有：

（一）自重轻，抗震性能好。

采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。

（二）外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。

钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。

（三）供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。

在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。

（四）干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。

轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。

三、我国轻钢结构住宅面临的一些问题

在轻钢结构住宅的建筑设计理念上，我国同国外有明显差距。目前，我国的轻钢结构建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范，与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，确有与混凝土不同的地方，进而使其建筑表现出多种差别。

（一）缺乏有针对性的钢结构住宅规范

我国的标准规范是针对几十年来大量使用的结构体系编制的, 轻钢结构住宅体系此前在我国属于技术空白, 所以不能满足我国现行强制性规范的某些条文不足为奇。我国《冷弯薄壁型钢结构技术规程》基本上不考虑用厚度2毫米以下的钢材制作主要承重构件, 对于国外大量采用的壁厚0.8～1.6 毫米的镀锌轻钢龙骨承重体系, 我们既缺乏对其受力状况和结构安全性、耐久性的理论分析, 也缺乏相关的实验数据, 这就使得轻钢住宅的结构设计在我国寻找不到有针对性的规范作为依据。这种与国内规范不衔接的状况, 使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段, 都会遇到数不尽的障碍与麻烦。

（二）设计观念落后

混凝土建筑的设计都是按着先建筑设计后结构设计的理念进行设计，而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构一体化设计，即建筑设计与结构设计同时完成。目前，国外轻钢结构企业都是遵循这样一条理念，而国内的大多数企业仍执行混凝土建筑设计的原则。建筑设计按混凝土建筑的设计方式进行设计，在结构设计的时候一方面很难完整地表现其建筑风格，另一方面也破坏了轻钢结构建筑特有的建筑特色。

（三）建筑保温和节能问题

钢材传热系数大, 热量散失快, 且易形成冷桥, 因此保温节能是轻钢结构住宅要解决的主要问题之一。轻钢结构住宅保温有外保温和内保温两种做法。外保温做法是在墙柱间填充玻璃纤维, 在墙外侧再贴一层保温材料, 有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥; 内保温层是指外墙内表面层加入内部松软的保温层, 再罩一层纸面石膏板、其他板材或做上抹面, 形成硬质面层。墙体的保温性能会大大加强。阻止了室内的大量热能向室外散发, 从而起到了节约热能的作用。

（四） 建筑防火问题

钢材不耐火, 轻钢结构住宅要进抗火设计及防火措施保护。目前常用的防火措施有四种: (1) 防火涂料法。(2)隔离法。(3) 实心包裹法。(4) 膨胀漆覆盖法。抗火极限最高达2h。对于轻钢住宅结构最关键的问题是防火技术的应用, 工程中常用作法是: 在墙的两侧与楼盖的天花处贴防火石膏板, 对于普通防火墙和分户墙用2514mm 石膏板保护, 以达到1 个小时的防火要求, 另外在墙体墙柱间与楼盖搁栅间填充的玻璃纤维对于防火与热传递也起了积极的保护作用。

（五）建筑隔音问题

建筑隔音问题已经成为业主关注的重点, 声音传播分为空气传播和固体传播两种形式。《民用建筑隔音规范》要求: 建筑隔音最低标准为40 分贝。轻钢住宅中, 采用内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉, 阻止空气传播; 在分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙的二道墙体; 对于固定吊顶石膏板的小龙骨, 用带有小切槽的弹性构造措施减少楼层间的固体声传播。

四、对目前轻钢结构住宅应用的一些思考

（一）应有计划地建造一批试验工程, 以便引进该项生产技术

如果没有一定的建造量, 就不可能编制完成我们自己的轻钢结构技术规范,在中国使这项技术成熟起来就成为一句空话。虽然一般情况下我们强调必须执行强制性规范, 但是技术标准和规范就其性质来说, 永远都是落后于技术自身的发展的。因此, 在国内规范不完善时, 建造试验工程不仅是应当的, 而且是必须的。

（二）应编制相应的轻钢结构住宅技术标准和规范

由于与国外标准体系、技术环境的差异, 甚至标准管理方式和部门分工的不同, 都使这项工作在我国具有相当的难度，根据建设部技术标准编制工作计划,目前建设部住宅产业化促进中心正在组织各有关科研设计单位、大专院校、生产企业共同编制行业技术标准《低层轻钢结构住宅技术要求》, 这项标准后, 将结束轻钢结构住宅在我国无技术标准可依的局面。

综上所述，我国的轻钢结构住宅尚处于发展阶段, 还有许多问题需要进一步研究和完善, 但产业化、技术集成化是我国住宅业发展的必由之路, 轻钢结构住宅体系符合国家发展轻钢结构住宅, 建设“百年住宅”, 实现小康社会的住宅的目标要求, 具有良好的发展前景。我们相信，钢结构将会迎来一个快速发展时期，由混凝土结构、砌体结构一统天下的格局将被打破，从事钢结构制造、施工企业将前景非常宽阔。

第7篇

关键词： 冷弯薄壁轻型钢结构； CAD/CAM； 软件架构； 数据结构； 软件开发

中图分类号： TU392；TP317.4文献标志码： B

CAD/CAM software of cold-formed thin-wall lightweight

steel structure for residence buildings

YANG Huizhu1,2, CHANG Zhiguo1, WANG Xiaofeng1, ZHANG Qilin1

(1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;

2. Shanghai Tonglei Civil Engineering Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

Abstract： To develop a special CAD/CAM software for residence building structure system of cold-formed thin-wall lightweight steel structure, the constitution and construction characteristics of this kind of structure system and its typical connection joints are introduced and analyzed, and the function design and logical division of working flow are implemented according to the practical design work; the software framework and operation procedures are designed as starting from design model to calculation model then to detailing model. The structural design, calculation and installation of the structure system is based on assemblies, hereby basic software objects are determined as wall sheet, floor region, single sheet of planar roof truss. A hierarchy data structure of assembly-member object is designed to meet the different requirements of structural design and detailing design. The CAD/CAM software is developed based on AutoCAD graphics platform, and the kernel functions are realized for modeling, calculation, drawing, and so on.

Key words： cold-formed thin-wall lightweight steel structure; CAD/CAM; software framework; data structure; software development

0引言

冷弯薄壁轻型钢结构住宅是一种以冷弯薄壁型钢构件和轻型板材共同作为承重和维护结构的新型绿色住宅，见图1.

冷弯薄壁轻型钢结构住宅具有节能环保、质量轻、强度高、抗震性能好以及易于规模化与标准化生产等诸多优点，在国外已被大量使用，近年来国内也开始逐步推广应用.

国外已经具备比较完善的轻型钢结构住宅CAD/CAM软件，已实现设计加工一体化、无纸化的自动数控加工；而在国内，由于这种软件的复杂性以及国外对此类软件的技术与商业垄断，轻型钢结构住宅CAD/CAM软件成为国内各生产厂家普遍的技术瓶颈.

龙骨结构体系是冷弯薄壁轻型钢结构住宅的主要结构形式.针对该结构体系，本文开发出三维可视化的CAD/CAM集成化软件.

1结构体系与构造

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅由屋面系统、楼面系统和墙面系统等3部分组成，见图2.

墙面系统由冷弯薄壁轻型钢柱和内、外层结构覆面板组成，见图3.墙体是主要的竖向和水平承重系统，起维护和承重的双重作用.墙柱体系由C形钢柱和导轨组成钢骨架，并设置钢拉带支撑，墙体外侧OSB板和内侧石膏板通过自钻螺钉与钢骨架相连.楼面系统由冷弯薄壁轻型格栅钢梁，上、下结构面板以及楼面细石混凝土等材料构成，栅格钢梁间亦设置钢拉带等支撑构件，见图4.屋面系统由冷弯薄壁轻型钢桁架、屋面水平支撑及屋面板材料构成，见图5.

竖向载荷由楼盖和屋盖分别传递到墙体，再传递到基础；风和地震等水平向载荷全部由载荷方向的墙体承担.

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的所有部件均由薄壁的C形钢、U形钢及钢带拼装而成，再用自攻螺钉连接.从功能和构造上看，连接节点可分为2类：一类是墙面、楼面及屋面各子系统中构件的连接节点；另一类是子系统之间的连接节点.典型的连接节点见图6.

(a)墙体与基础的连接(b)墙体构件的连接(c)上下层墙体的连接(d)楼盖梁与基础的连接(e)楼盖梁与墙体的连接(f)屋盖桁架的屋脊节点

2系统功能与架构组织设计

软件功能［1］在总体上可分为2部分：建模以及图纸绘制与数控加工CNC数据的输出.由于软件本身的专业性质是结构设计软件，根据结构的设计流程，可划分为结构布置设计、结构力学计算、结构深化设计以及图纸与数据输出等4个功能阶段.

在结构布置设计阶段，根据建筑设计图布置与搭建墙体、楼盖与屋盖结构部件，形成住宅的主结构模型.在该阶段中，忽略次构件以及构件的连接节点等细部构造，重点是形成整个主结构，为下一步的结构计算和规范验算作准备.在此阶段的模型上还要施加和编辑所有的外部载荷，包括恒载、活载、雪载、风载和地震作用等.

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅结构的力学计算方式不同于一般的房屋结构计算.通常的房屋结构计算，如多层钢框架结构或砖混砌体结构进行包含墙、柱、梁和楼板在内的整体结构计算，而冷弯薄壁轻型钢结构住宅是基于屋盖、楼盖及墙体等结构部件的计算.外载荷按受载荷面积进行分配，如屋面载荷分配到各榀屋面的桁架；然后按连接关系进行载荷传递计算，即屋盖桁架与楼盖的载荷传递到墙体，上层墙体载荷传递到下层墙体.各部件单独形成计算模型，进行结构内力与位移计算，并按相关规范进行部件及其中各构件的验算.一般情况下会将结构的计算结果返回结构布置设计阶段，进行结构部件和构件的调整，然后再进行结构的力学计算.如此往复，直到各个结构指标均满足要求.

深化设计阶段是连接节点与构件细部的设计，并进行节点和构件的归并与编号，为钢结构施工图、加工图和CNC加工数控输出进行模型和数据准备.绘图及CNC数据的编制完全依据深化模型，并形成一一对应关系.

由上述可知，整个设计过程是模型由部件到构件、由构件到节点的逐步深入和细化过程，见图7.其中，计算模型由结构模型映射而来，结构的构件将被映射为有限元计算模型的单元和节点，并根据结构模型的支撑情况在计算模型上设置正确的支座约束；结构模型上的载荷也被转换为有限元计算模型上的单元或节点载荷.

3模型对象的数据结构设计

3.1模型对象的范围划分和界定

可独立操作模型对象的范围界定直接影响软件内部的数据结构组织，同时也在很大程度上决定软件在使用界面上的基本模式.［2］

龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅全部由C形或U形构件搭建而成，如果以单根构件为基本操作对象，则各对象自身的数据结构简单统一，对深化设计阶段的节点和细部操作非常有利.但是，对于建立和维护对象间的逻辑关联信息，基于构件的对象界定方法显得非常复杂和繁琐，而且这种结构体系是基于墙、楼板及榀架等部件的结构计算，单根构件的对象界定方式非常不利于部件计算模型和载荷的组织与信息关联.

根据龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的建模和结构计算的特点看，结构的物理对象可分为2个层次：（1）部件层次，包括墙体、楼盖区块（由墙体围成的平面封闭区域）和屋盖的各榀平面桁架.其中，屋盖桁架的上弦沿坡屋面的形状转折起伏，需通过一个“坡屋面”的虚拟对象用于桁架的建模，此外，还用于屋面载荷向各榀桁架的导算分配.（2）构件层次，即组成结构部件的C形、U形冷弯薄壁构件以及钢拉带和外覆面板等支撑构件.因此，建立以部件为基本操作对象的层次化数据结构是更好的组织方案.

3.2模型的层次化数据结构设计

构件对象内嵌在部件对象中.部件是多个构件的有机集成体，在部件对象中存储并维护部件本身的总体信息和部件内各根构件对象之间的关联信息，各根构件自身的信息存储在构件对象内.该层次化数据结构［2］的统一描述见图8.

将上述层次化的参数描述关系具体到墙体、楼盖和屋架等3个子系统，则有如图9所示的逻辑组织关系.构件集成体（子系统）内部各构件之间连接节点内置为子系统内部的连接功能，构件集成体之间的连接节点（如连接板与抗拔锚栓等）则由外部的连接零件对象和连接功能予以表示和实现.

(a)墙体对象的层次化数据结构

(b)楼盖对象的层次化数据结构

(c)屋架对象的层次化数据结构

(d)单根构件对象的数据结构

4程序设计

在AutoCAD三维图形平台［3］上，以二次开发接口ObjectARX［4］和VC++为工具，用普通PC机开发该CAD/CAM软件系统.软件的开发和运行环境的层次结构［1］见图10.

墙体、楼盖和屋架的数据结构拓朴具有很大的相似性，应用C++的“继承”和“多态”特性，建立基类和继承类的派生关系，见图11.多构件集成体类从ObjectARX的AcDbEntity类派生，构件类从AcDb3dSolid类派生.AcDb3dSolid是三维实体类，具有C形和U形截面构件的三维造型与编辑操作.

软件的主要功能模块组织［5-6］见图12，结构三维实体模型是系统核心数据库.

5软件核心功能

墙体和楼盖的建模示例见图13，软件根据门窗和楼盖洞口的位置进行构件的布置调整以及周边构件的加强处理.结构外周墙体形成一个封闭的平面边界，软件根据此边界以及指定的坡度自动生成坡屋面，然后再依据坡屋面的形状自动排列生成各榀屋盖桁架，见图14.平面桁架腹杆的划分布置按对称与不对称区域，三角区域、梯形区域及任意形状区域进行优化.

屋盖上的载荷按受载荷面积经导算后分配到各榀桁架.作用在结构设计模型上的恒载、活载、雪载及风载等经导算后有不同的方向和分布模式，见图15.但是，当设计模型映射为有限元计算模型后，所有载荷都归为统一形式的有限元载荷.

楼盖对象以每个单连通的平面区域（即房间）为单位，楼盖上的均布载荷也需经过分配和传递后导算到每根构件上，见图16.

通过对话框的交互方式进行模型的深化设计，见图17.软件根据深化设计三维实体模型进行图纸绘制和数控加工CNC数据的输出，图18为楼盖施工图示例.

6结论

（1）根据结构设计流程进行软件功能阶段和模型深化过程的划分和组织，一方面符合实际设计工作的要求，另一方面也实现从结构设计到深化设计，从建模到结构计算以及绘图的功能集成一体化.

（2）基本模型对象的范围界定直接决定软件的内部数据结构设计，也在很大程度上影响软件在界面上的使用模式.

（3）与常规的框架和剪力墙结构体系相比，龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅的构造和设计模式有较大不同.多集合体的层次化模型设计方法同时兼顾结构部件设计的宏观性和构件深化设计的细节性.

（4）龙骨式低层冷弯薄壁轻型钢结构住宅不是整体结构计算，而是基于部件的结构分析，各部件的外载荷需经多次传递和分配导算后确定.由于实际工程结构布置的复杂性，载荷导算的正确性显得尤为重要.

（5）基于三维深化模型进行图纸绘制和CNC数据的编制，是该软件与常规参数化直接二维绘图的重要区别.该方式的最大优点是结果表达的正确性和精确性，需要进一步改善的是二维图纸的可读性和美观性.

(本文获计算机辅助工程及其理论研讨会2011(CAETS 2011)优秀论文奖.)参考文献：

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YANG Huizhu, CHANG Zhiguo, ZHANG Qilin, et al. CAD software for detailing design of Guangzhou West-tower steel structure［J］. Comput Aided Eng, 2007, 16(3): 13-16.

第8篇

【关键词】工业建筑 结构设计 概念设计 结构概念设计 工业生产 结构

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

结构工程时在进行设计时，有大量的工程需要计算，部分内容计算方式较为繁琐，工作量较大。随了计算机技术的成熟和软件的逐步推广，建筑的结构分析软件被应用到建筑结构设计中，解决了结构工程时手工计算的难题，也提高了结构设计的工作效率，提高了设计的准确程度。由于结构计算软件的节省了大量的传统工作，被结果设计工程师经常使用。在过分依赖软件的背后，带来的是设计的单一，结构设计变成单纯的软件化，结构设计职位也变成了熟悉软件操作即可的基本要求，这造成建筑墨守成规，缺乏结构创新。

二．工业建筑中的结构概念设计。

1.工业建筑的特点。

工业建筑是进行工业生产的房屋，由于其特有的建筑使用性质，在工业进行建筑设计中，要根据其特点进行设计。

（1）工业建筑要密切结合生产，要满足工业生产的要求，为生产工人创造良好的劳动卫生条件，工业建筑设计要有利于提高劳动效率和生产产品质量。

（2）工程生产的类别较多，也存在较大的差异。生产类别有轻型也有重型，有热加工也有冷加工，有的要求开敞，有的要求恒温，这对建筑在空间布局、体型、室内处理、立面和层数等方面有直接影响。这就要求建筑要根据生产工艺的不同特征来设计不同的建筑厂房。

（3）部分工业建筑和厂房中需要使用起重机械和大量的设备，还有的需要较为高大的敞通空间，在内部通风、采光、屋面排水、建筑构造处理等方面都要比民用建筑复杂。

2.工业建筑中的结构概念设计。

在建筑设计中，通过不断的设计研究和实践，结构设计工程师积累了大量的经验，并在行业形成了一系列的设计规范、标准图集和设计手册等。近些年来，计算机技术得到广泛应用和普及，计算及结构程序被大量应用到建筑结构工程中，设计单位开始抛弃图版，开始在计算机上挥动鼠标操作。在此表象下，部分结构工程师通常都会形成一种错觉：建筑结构设计很简单，仅仅需要遵循设计规范、标准图集和设计手册，在根据建造师给出的非结构空间方案，利用计算机完成。在设计中，结构设计师变成了拼图的玩家，被动的操作着建筑的结构设计。这导致建筑结构无法有效运用结构工程的知识，同时也容易造成和建造师发生交流分歧。

在我国现行的《建筑结构设计统一标准》 （GBJ68-84）采用了概率理论作为基础来规范建筑结构极限状态的设计准则，要求建筑在结构设计中要经济合理、技术先进、安全适用。概率极限状态虽然较为科学合理，但在运算过程中，还存在一定程度的近似，仅仅能算作近似概率法。建筑结构设计中，无法凭借极限状态来估计建筑结构的真正承载能力。建筑是一个空间结构，结构总的各种构件通过复杂的方式来共同工作，且不脱离总的结构体系。在目前的建筑结构设计中，在空间结构体系的整体研究上存在一定的局限性，导致待设计中采用了简化和假定。建筑结构设计工程师要杜绝盲目的抄写规范，而是要将规范当作实际参考和指南，在实际的项目设计中要进行合理的搭配和选择，这就要求结构工程师对建筑整体结构体系和建筑结构分体系二者之间存在的力学关系具有较为透彻的认知，在结构设计时，要将概念设计应用到实际设计工作中。

概念设计是通过运用清晰的结构概念，不需经过数值计算，依靠结构整体体系和分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、工程经验和实现现象所获得的设计原则和设计思想，对工业建筑结构和相关计算结构进行正确分析，综合考虑结构的实际受力状况，计算假设间的差异大小，对建筑结构和构造进行设计。工业建筑的结构概念设计是展现建筑结构工程师的设计思想的关键，而结构工程师主要任务是要在一定的建筑功能和生产工艺要求下完成建筑的结构设计，要妥善处理建筑和结构、结构和构件、结构和工艺、结构和结构之间的关系，其最终目标是要设计出合理的产品。计算机软件也存在一定的局限性，无法适应处理所有的建筑结构问题，在实际设计中，也无法大量的运用计算机软件来准确的进行结构构件分析，这就要求工业建筑设计中要强调概念设计的重要性，通过结构概念设计和结构措施来设计最终的合理的建筑结构。

建筑结构设计中，计算机程序的计算结果是根据设计中的不同工况而提供的不同数据，但到底是何种工况才是最适合的工况，哪种工况结果是最需要的结果，这类问题需要结合不同的工况计算来综合分析，在此情况下，建筑结构工程师要加强结构概念设计的应用，才能准确判断出计算机计算结果的准确性和合理性，而最终筛选出需要的结果。

在工业建筑的初步设计阶段、方案设计阶段中，无法完全借助计算机的结构计算分析软件来处理，这需要结构工程师对建筑结构布置和结构体系根据工艺的布置方案来做出相应的规划，必要时候要进行建模计算，提高最终设计方案的合理性和可行性。在确定方案时，要和大工艺的设备选型相辅相成，要满足大型设备的独特需求。大型设备的生产制作周期较长，一般在得到相关责任人审查后，施工建设单位才会开始联系相关的设备制造商，开始提供供货，在此阶段中，相应的结构设计方案要成为下阶段施工设计的依据，一旦此时忽略了大型设备的影响，或是对其他项目考虑不周，会导致下阶段非常麻烦，更有甚者导致项目无法进行。结构设计工程时在初步设计阶段和方案设计阶段中，要综合运行结构概念，结合工业生产工艺的特点，选择建筑结构性能较好，较为经济的结构方案，运用结构概念，在深刻了解结构性能的基础上，灵活运用到结构设计中。结合结构分析软件，建立合理的简化模型，利用计算机结构分析软件的优势，提供经济合理的建筑结构设计方案，为施工图设计做好充分准备。

另外，随着社会的发展，未来出现大型和超大型的工业建筑会越来越多，其建筑的体型也会越来越复杂，钢结构会大量的应用到工业建筑中，这就要建筑结构提高设计标准和要求，在满足工程进步和生产工艺要求的同时，要将钢筋混凝土结构和钢结构进行组合使用，在提高施工进度的同时，要便于后期的安装。要提高建筑结构概念设计，改善计算机分析软件的滞后性，逐步完善结构分析的功能。在利用计算机软件的基础上，融入结构概念，通过恰当的设计、假定、简化，使计算机分析更接近真值，保证计算分析结果的有效、合理、可行。

五．结束语。

工业建筑结构设计中，在总结设计经验的基础上，融入结构概念设计，这要求结构设计工程师要富于创新，并要有丰富的实践经验，通过建造师的协同，来提高工业建筑的结构设计质量。

参考文献

[1]隋翔宇 SUI Xiang-yu 工业建筑中的结构概念设计[期刊论文] 《山西建筑》2011年4期

第9篇

关键词: 轻钢结构 加层 柱脚施工 钢柱 钢梁 设计 施工要点

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

一．引言

伴随着我国经济的快速发展，我国城市规模越来越大，人们对建筑的需求也是越来越多，对建筑质量的要求也是不断的提高。在过去由于我国的经济发展水平及技术有限，许多的建筑物建筑功能不完善，结构不合理，导致这些建筑物现在已经远远不能够满足现时代的发展要求。这种现象在我国近几年出现的特别多，其建筑物主要是受当时的经济条件及技术的限制，得不完善。正是因为这种现象的普遍存在，使得对现有建筑物加层及改建的工程越来越多。这也成了当前改变建筑物面貌，完善建筑功能最直接、最实用、最经济以及最快捷的方式。

轻钢结构具有自身的优点，主要体现在其制造安装比较方便、材料轻质高强、建筑的形式多种多样比较灵活等方面。所以在建筑的加层、改建中得到了广泛的运用，并且也取得了比较好的经济效益和使用效益。所以本文就结合某工业企业的行政楼加层工程为例，简要的分析介绍了在轻钢结构加层设计以及施工中出现的一些问题，并提出了一些自己的观点。

二．轻钢结构的优点

1. 轻钢结构的自重轻, 有较好的抗震性能。使用轻钢结构可以大幅减少建筑工程的基础造价, 特别适用于那些地质条件比较差的地区，轻钢结构属于一种柔性结构, 加之其自重比较轻, 该结构对地震的反应小, 十分适用于地震多发的地区。

2. 采用轻钢结构的工程施工周期比较短。我们知道轻钢结构的一些构件都是由工厂标准化生产的, 质量十分稳定, 可以现场拼装，并且工艺比较简单,施工受环境季节的影响比较小，可以大大的缩短工期。

3. 采用轻钢结构的综合经济效益比较好。正是因为使用轻钢结构的施工周期比较短, 许多加层工程都可以提前投入使用, 这样也可以提前获得投资的效益。同时因为轻钢结构建筑的自重比较轻,所以大部分不需要做桩基,这也可以节省大量的投资。

4. 轻钢结构的环保性好。采用轻钢结构无噪声、无污染。而且建筑材料也可以拆卸，能够100%的回收, 这也符合国家对土地资源的政策、环保政策，符合国家可持续发展的战略, 所以轻钢材料是一种典型的环保性建筑材料。

5. 轻钢的舒适性十分好。使用新型的轻质围护材料, 不霉变, 不助燃, 不虫蛀。并且装修可以一次性到位, 少维修。采用轻钢墙体符合高效节能的标准, 这种材料具有呼吸的功能, 可以有效的调节室内空气干湿度。

三．采用轻钢结构的加层结构设计

1. 加层工程概况

该行政楼是在1996年设计建造的，一共5层，是框架结构，具有独立的基础，一部分基础因为填土层比较厚所以采用人工挖孔灌注桩的方法施工。该建筑的空间为9M×6.9M，长度为42.3M，跨度为16.7M，层高为3.6M，具有7度抗震能力。

2. 结构方案的选用

近年来，随着企业规模的不断扩大。员工人数也不断增加，行政楼使用面积已经远远不能满足现实的需要了，所以在征得有关部门的同意之后，决定采取加层的办法，即在原行政楼顶再加盖一层。为了不影响行政楼现在的使用，同时满足结构承载力的有关要求，并要求在两个月之内完工。基于此建设部门对该行政楼的原结构进行了全面的分析计算，并结合了当前国内外加层改造的一些实例后，决定采取具有刚度大、自重轻、综合效益好、抗震性能高以及施工周期比较短等优点的轻钢结构作为配套的外饰面材料。

3．结构设计的几处要点

（1）钢框架柱脚节点既是轻钢结构受力最复杂之处。也是新旧结构连接的关键部位。鉴于目前植筋技术较为成熟，因此本工程在新旧柱子连接上采用直接钻孔连接法，即在原有的框架柱头上直接钻孔，通过高强度的化学粘合剂粘合锚杆和孔壁，使锚杆、锚圊基础与被锚固对象形成一个整体，从而达到固定构件或提高构件承载力的效果，待粘合剂硬化后安装钢柱。

（2）本工程下部为框架结构，上部采用轻钢结构。由于沿竖向刚度分布不均匀，因此在抗震计算的时候不宜采用底部减力法，应采用振型分解反应谱法。因结构主体仍为钢筋混凝土结构，加层后结构的阻尼比取0.05。而且需在两端设置十字形柱间支撑并且设置足够的纵横向支撑系统(横向支撑系统布置在房屋两端山墙处，纵向支撑系统布置在加层两端的开问)，以提高钢架的稳定性和刚度。

（3）为了减轻加层自重对地基承载力的影响，在满足功能使用要求前提下，应尽量选用轻型材料。本工程屋面采用100mm厚象牙镀锌夹芯板，墙面采用150mm厚镀锌复合保温板，以上材料具有轻质、高强、防水、美观耐用、抗震好、安装简便、经久耐用等优点。

四．加层工程的施工要点

使用轻钢结构进行施工时，除了要组织专业的技术人员熟悉图纸，进行图纸的会审之外，还要让施工的人员了解图纸的设计意图，不能盲目的施工。除此之外也还要注意一下几点：

1．本工程柱脚连接采用植筋技术施工中先根据设计要求，按图纸间距、边距定好位置，然后要严格控制孔深、水平度、孔内清洁度及干燥度等，以防止结构受力受到影响并进行抗拉拔实验。

2．对构件全面检查结构安装前应对构件进行全面检查，如构件的数量、长度、垂直度等，如安装中接头处螺栓孔之间的尺寸是否符合设计要求等。在安装过程中，应先安装靠近山墙有柱间支撑的两榀钢架，而后安装其他钢架；头两榀钢架安装完毕后。应将两榀钢架间的水平系杆、檩条及柱间支撑、屋面水平支撑等构件的垂直及水平度调整正确，然后方可锁定支撑，再安装其他钢架；而在施工中，一般作业人员由于考虑施工方便及吊车费用，会先行安装钢柱、钢梁等，而后再行安装柱间支撑等，这样违反操作顺序容易造成安全事故，同时待钢架全部安装完后再调整构件的垂直度和水平度会相当困难。根本无法达到规范要求。

3．根据焊缝等级的不同严格按照规定检验。因为钢结构焊接缺陷的存在会对焊接钢结构的力学性能和安全使用产生重要的影响，所以一定要按规定严格检验。危害主要是缺陷端部造成严重的应力集中；削弱焊接接头承载哉面；降低焊接接头的强度和致密性，导致焊接接头承载力的下降，缩短使用寿命，甚至造成焊接接头脆性断裂或结构倒塌事故。此外，有些焊接缺陷，如焊缝浃渣、电弧擦伤等会降低焊接结构的耐腐蚀性能。

4．轻钢结构的除锈和涂装。轻钢结构的除锈和涂装是目前轻钢结构施工中较易被忽视的一项工作，也是钢结构工程施工的薄弱环节。这种现象不纠正，对钢结构的施工质量影响甚大。因为除锈和涂装质量的合格与否直接影响钢结构今后使用期间的维护费用。还影响钢结构工程的使用寿命、结构安全及发生火灾时的耐火时间(防火涂装)，因此必须对除锈和涂装工作给予高度重视，严格按照规范对各个工序进行严格的检查验收，这是确保钢结构涂装质量的基础和保障。

五．结束语

经过差不多两个月的时间，此项加层工程设计、施工已经顺利结束，现在已经投入了使用。该建筑投入使用后也通过了一系列的检查和测试。加层部分质量达到了设计的标准，具有比较强的适用性。通过这个案例的简析，我们知道了轻钢结构加层技术不仅仅符合了建设节约型社会、环境保护的要求，而且也产生了巨大的社会效益和经济效益。所以实践再次证明，对一些原有建筑加层或者扩建采用轻钢结构，这是十分明智的选择，而且也是行之有效的一种技术手段，具有很好的推广性和运用性。当前国家日益加强了对节能减排的重视，所以我们相信轻钢结构加层的技术一定会有十分广阔的应用前景和发展空间。

参考文献：

[1]陈兴龙 对轻钢结构加层设计及施工的几点思考 [期刊论文] 《中等职业教育（理论）》 -2010年5期

[2]韩凤霞 于江Han FengxiaYu Jiang某办公楼轻钢加层设计[期刊论文] 《工业建筑》 ISTIC PKU -2006年z1期

第10篇

关键词：高层建筑；结构设计；存在问题；解决方式

一、高层建筑设计结构类型时存在的问题及解决方法

1、 在选择建筑的结构构型时要科学合理

存在的问题：

建筑的结构构型决定着建筑结构设计的整体走向，现在很多设计师在设计结构构型时，没有考虑到各方面的问题，导致最终的建筑设计在整体上不能满足用户需求。

解决方法：

在布置高层建筑的结构平面时应该遵循对称、规则、简单的原则，防止出现狭长的缩颈位置和应急过于集中的凹角部位，此外，还应该防止楼梯的电梯部位出现偏置而产生扭转的后果。在设计竖向体型时，应防止过于外挑，并且内收也要适度，刚度也要均匀的变化，切忌出现应力过于集中。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有了专门的内容在叙述建筑结构构型的规则性，比如：竖向结构的规则性、平面结构的规则性等等，在审定建筑设计方案中，坚决摒弃不符合规则的设计图。因此，建筑结构设计工程师在设计建筑构型时必须要遵循这些规则，如果在设计过程中发现了一些问题或者碰到了难题，就应该及时向建筑专业交流沟通，尽最大的努力选择最优的结构构型，以免给工程的后续工作带了不必要的麻烦。

2、 房屋最适高度和高宽比

存在的问题：

房屋的最适高度和高宽比直接影响着人们在使用过程中的心理感受，最适的高度和高宽比能给人一种舒适的感觉，并且还能增强建筑结构的安全性。而目前，很多设计师在设计房屋的最适高度和高宽比时，过于片面地追求单一方面的因素，而使房屋的高度和高宽比不能达到最佳。

解决方法：

在高层建筑设计规范和抗震规范中明确指出，应该严格限制高层建筑的总高度，以前是将高层建筑的总高度限制值设定成A级，但是现在将建筑的限制高度设定成B级，所以必须严格控制高层建筑的结构设计高度，从多方面综合考虑，如果高层建筑的高度超出了限定值B级，那么就要改变结构设计方案和处理手段。在建筑结构设计实践中，经常会发生因设计高度超过B级高度导致在审查设计图时，没有通过直接作废，就又需要重新设计，这就严重影响到建筑的整体规划和建设周期。高层建筑的高宽比直接控制着建筑结构的整体稳定性、刚度、载重能力以及经济合理性，不同高度的高层建筑有着各不相同的高宽比限制值。然而，在设计一些结构比较复杂的高层建筑过程中，怎样准确地确定一个科学合理的高宽比是一个比较困难的工作。通常在计算时，能够根据需要考虑的方向的的最小投影宽度，针对建筑物中有一些的小的突出部位，例如楼电梯间，这就不在计算的宽度范围之内。针对有些高层建筑物附带了裙房，如果裙房的刚度和面积相对于上部的塔楼的刚度和面积过于大时，此时在宽度比的计算过程中就可以直接考虑裙房上面的部位。

3、重视短肢剪力墙的设置

存在的问题：

短肢剪力墙在建筑结构受力方面起到了十分重大的作用，现在的很多建筑的意外倒塌事故，都是由短肢剪力墙的受力不均匀引起的。

解决方法：

短肢剪力墙所指的是墙肢截面高度和厚度的比值是5～8的剪力墙。短肢剪力墙结构是在最近几年出现的，它既对住宅建筑的合理布置有利，还能使建筑结构的自重得到一定程度的减轻，然而，在高层建筑结构中，剪力墙的肢不能过于短小，这是由于短肢剪力墙有着比较差的抗地震能力，在地震多发区的实际应用很少，鉴于安全方面，高层建筑结构的剪力墙不能全部采用短肢剪力墙。如果断肢剪力墙设置太多，就应该增加设置一些筒体或者常规性的剪力墙，这二者之间共同受力，形成坚固的剪力墙结构，此外，高层建筑规范中还对短肢剪力墙的使用有了一些特别的限制，比如：抗震等级、纵向钢筋的总配筋率、最大高度等，所以，短肢剪力墙在建筑结构设计中应该少使用或者不适用为宜，不能因为了方便于施工而设计错误。

二、高层建筑结构的分析与计算方法

1、 在整体计算建筑结构时要选择正确的软件

现在大家普遍采用的计算软件包括：TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而，因为不同的软件所使用的计算模型都是各不相同的，所以要根据建筑高度、结构选型、结构体系等来正确选择合适的软件版本进行设计。所以计算得出的结果有一些不同。因此，在计算和分析高层建筑的整体结构时，必须要综合考虑到建筑结构的高度和构型来正确选择计算软件，以便能够保证计算结果的精准性，有时可以使用多个不同的软件来计算，然后工程设计师再仔细分析这些不同的结果，找出适合参考且合理的结果。否则，一旦选择了不恰当的计算软件，不仅会消耗设计者大量的精力和时间，影响到建设周期，还将有可能使建筑结构存在一系列的安全隐患。

2、应该具有充足的振性数目

在新的高层建筑规范中，提出了振型参与系数的概念，还清楚地指出了这个参数的额定值。又因为在之前的高层建筑规范中，没有明确指出振型参与系数该方面的内容，即使有的指出了此概念，没有清楚的指出这个参数的额定值，所以，在分析和计算时期，就应该正确判断确立出这个参数，再进行有效地调整振型参与系数的最终取值。

3、非结构构件的计算和设计

在高层建筑的结构设计中，通常会有一些因为建筑的功能和美观方面的要求而非主体承重骨架体系以内的非结构构件。特别是在设计高层建筑屋顶处的装饰构件过程中，因为高层建筑有着比较大的风荷载和地震作用，所以，就一定要根据新的高层建筑规范中的要求老计算和处理非结构构件，以免造成恶劣的影响。

三、总结

高层建筑的结构设计是一项比较复杂且耗时长的工作，在设计过程中，稍不留意就会出现一些或大或小的错误，从而会给建筑结构的后期施工带了一系列的安全隐患，一旦发生安全事故，将会给建设单位带了严重的损失。因此，高层建筑结构设计人员应该严格按照新的高层建筑规范进行设计方案，并且还要认真考虑高层建筑的结构构型，在通过仔细的分析计算来得出最终比较完美的设计图，这样既能保证建筑物的安全性能，还能给建设单位带来丰厚的利润。在设计过程中，若遇到了一些阻碍，就应该及时和建筑师商讨，实现资源共享、技术共享。

参考文献：

[1] 于险峰. 高层建筑结构设计特点及其体系[J]. 中国新技术新产品. 2009（24）

[2] 王平山，孙炳楠，唐锦春. 高层建筑厚板转换层计算中支承条件对内力分布的影响[A]. 第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C]. 1997

[3] 倪志刚. 超高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响[A]. 第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集[C]. 2010

[4] 张庆新. 高层建筑结构设计[A]. 吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C]. 2012

第11篇

【关键词】房屋，建筑结构，抗震设计，要求

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

由于经济发展速度加快，社会需求不断增多，使得建筑的高度不断加高，形态愈加复杂，建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家，结构设计中应注重抗震设计，良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中，要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求，进行结构抗震设计和抗震措施，在结构设计与建筑施工中，应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。

二.建筑结构抗震设计的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上，结构的实际抗震能力会有差别，结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明，未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在7度区只有个别构件破坏，8度、9度破坏增多，因此，对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高，地震反应越大，其抗震要求越高。综合考虑地震作用，结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。

三.影响建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式

为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标，新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构，提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况，结合建筑的使用功能，选取合适的结构形式，对于建筑抗震意义重大。

2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施

在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由建筑的不同等级决定。在确定建筑等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善建筑抗震设计，提高建筑抗震效果。

3.影响房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震设计具体分析

抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证，能够在建筑结构延性问题上设立多道防线，以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生，从而影响其抗震性能及成果。因此，这就需要做好以下几点把握。

1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初，就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题，如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题，并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力，且要记录相关技术资料档案中，待实地考证时能够综合评价。此外，还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等，当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施

2.加强建筑构造规划研究

由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能，进而形成结构抗震薄弱部分。因此，建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计，既要保证建筑结构强度稳定，又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。

3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时，应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内，是否发生严重不规则沉降现象，从而才能有针对性的采取防控措施。

4.满足建筑构造体系设计要求

抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。

5.确保建筑构造的构件要求

（一）房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求，如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。

（二）要保证混凝土结构合理设计，在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准，目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能，以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。

（三）钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理，进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后，还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现，控制好构件节点的稳定性，保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件，进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。

五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法

1.建筑结构抗震措施要点

（一）房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

（二）要严格选择地基选址，地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在建筑结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

（三）采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

（四）选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此房建结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

（五）结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。

六.结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

参考文献：

[1]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构，2011，（08）

[2]吴智，李贵男，段壮志．民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西建筑，2012(10)．

[3]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品,2012,(03)

[4]黄星敏.房屋震害影响因素分析及应对措施[J].中国高新技术企业，2010，(2)

第12篇

【关键字】：压型彩钢板 严寒地区 应用 防治

中图分类号：TU511.3+5 文献标识码：A 文章编号：

压型彩钢板的组成及使用要求

压型彩钢板是薄板经过冷压或者冷轧而成型的钢材，它应用的板材种类非常多，包括不锈钢板、镀铝锌板、铝镁合金板、钛合金板等。由于压型彩钢板的结构特性，它具有造型美、强度高、价格低、质量轻、建造周期短等优点，在工程建设中受到青睐，成为围护结构、楼板等建筑物的重要建筑材料。压型彩钢板一般采用烤漆工艺进行处理，可以根据不同的建筑要求涂装你不同的颜色。根据不同的功能要求，压型彩钢板也有不同的分类，常见的分类有波形、双曲波形、V型等。压型彩钢板的制作样式有很多种类，可以根据所要使用的要求制成各种形状。屋面和墙面的建筑中常用板厚为0.4~1.6毫米的压型彩钢板，承重楼板和筒仓的建筑中常用板厚为2~3毫米及以上厚度的压型彩钢板。

压型彩钢板的用途十分广泛，可以用作内外装饰材料，也可用作民用住宅楼的楼面结构。但是压型彩钢板最重要的用途还是在于厂房或者展览馆、火车站等公用建筑。压型彩钢板的外形美观、设计合理、安装操作简便，因而具有很高的实用性、经济性与市场占有率。

由于建筑材料的使用对环境有一定的要求，所以在不同的地理环境条件下，压型彩钢板的使用寿命也有所不同。压型彩钢板由于板件的剥膜效应，只要其整体不发生较大规模的损坏，它的使用能力就不会丧失。因而压型彩钢板的设计允许一定范围内的局部屈曲，在使用上更加灵活。

在北方地区，冬季漫长并且寒冷，在这种较为严峻的条件之下，对于建筑材料的使用有更加严格的要求。在严寒或者寒冷地区，当地的建筑必须采取节能措施，在保证室内热环境质量的前提下，建筑设备的能耗必须控制在一定的范围之内。压型彩钢板的连接时其建造厂房及其他建筑的主控项目。若压型彩钢板的保温工作没有做好，那么在冬季将会呈现外部彩钢板结冰而内部的彩钢板结霜的情况，这关乎建筑物的使用寿命以及使用效果。同时，建筑材料必须适应严寒地区密封性、漏水性以及冷凝水的要求。应对这些问题，我们在论文中进行了相信的分析以及应对对策。

压型彩钢板使用中的密封问题及对策

压型彩钢板进行屋面施工的主要过程为：檀条安装屋面底层板安装钢丝网、防潮贴面及保温棉安装上层板固定支座安装屋面上层板安装。

在檀条的安装中，采取由屋面低处向屋面中心施工的方式，这是整个屋面系统的基础，也是使用压型彩钢板建造厂房的基本工序。屋面底层板的安装包括铺设板材、板材安装连接节点的处理。将已经选定的下层板根据版图提升至檀条的上端再进行固定，才连接点处理问题上采取螺钉方式，这样能够更好地保证厂房的气密性，这是防治厂房内部的水蒸气进入保温层的有效措施。在钢丝网、防潮贴面及保温棉安装中，有几点注意事项：一是在铺设上层的保温棉时，要事先在屋面固定位置开口将固定座穿入；二是要等到保温棉充分回弹到自身尺寸时在进行测量，这样可以保证测量的准确度；三是要实现保温棉与屋面板的平行施工，这样做是为了保证进行厂房的建设时尽可能地减少受外界环境的影响。在上层板固定支座安装中，首先要进行测量放线，其次要进行固定座的安装，最后需要检查安装质量并进行修正，实现此工艺的要点是屋面板固定支座需要首先铸造成型一个整体，并且在支座安装时，底部应当安放绝缘垫，从而有效降低“冷桥”效应带来的影响。在屋面上层板安装中，所遵照的工艺流程是：堆放就位（堆放时为了保护钢板的表面，应当在其下放置好垫块）安装固定（在这一步中，我们应当抑制室内外温差的传递速度，防止“冷桥”效应的产生）屋板面的现场施工（这是上层板固定支座安装种最重要的一步）检验及调整（需要检验板材与固定座是否完全连锁并调整屋板面的平行度，最后要咬口固定）。

密封性的问题时压型彩钢板使用过程中非常重要的一部分，通过以上工艺可以良好地解决这一问题。

压型彩钢板使用中的房屋漏水问题及对策

目前我国大部分压型彩钢板屋经过调研发现存在漏水严重的问题，尤其是在南方地区，漏水主要集中在雅兴板搭接、屋面采光带、水泥墙面相连等部位。

彩钢板屋面漏水主要原因是由于材料自身的特性而引发的漏水。众所周知的，金属的导热系数是比较大的，当外界环境的温度发生较大的变化时，彩钢容易收缩变形，在接口处产生较大的位移，从而使其物理性质发生改变，也就是人们常说的热胀冷缩，这样就容易发生漏水的现象。这种问题在严寒地区发生地尤为严重，也是我们在使用钢材作为建筑材料时不得不去考虑的。其次是因为房屋结构设计或者板型缺陷而引发的漏水。在如今越来越激烈的市场竞争中，施工方为了追求降低造价，节省原料，在结构设计师，减小房屋坡度，产生积水、漏水现象。还有就是目前在我国轻钢结构设计时，并未考虑地区气候差异而采用不同的防水措施，例如在南方梅雨环境下的防水措施以及沿海地区季台风环境下的防水措施，有其各自的结构特点，要选用适合本地区的防水材料，这也是产生漏水的原因之一。总之产生彩钢板房屋漏水的原因还有很多，这里就不一一列举了。那么对于压型彩钢板房屋在严寒地区的漏水问题，我们应当采取以下的措施予以解决：

首先我们应该进行合理的结构设计，综合考虑造价，屋顶坡度，板型等多种因素，求得最佳的方案，这是解决这一问题的首要关键。除了考虑结构设计之外，我们就还要充分考虑建筑物所在地区的气候特点，采用合适的防水措施以及材料。其次由于金属屋面材料的特性，我们可以借鉴国外的先进经验，选用适合金属屋面的防水材料，比如说采用有较高粘结强度、好的追随性以及耐候性极佳的材料做粘结带。彩钢板钢结构房屋脊部位漏水，我们应该把屋脊盖板做宽些，另外坡度找大点；或者搭接处敷设胶泥或硅胶。这些都是解决压型彩钢板在房屋漏水问题上的有效据举措。

压型彩钢板使用中的冬季冷凝水问题及对策

在使用压型彩钢板建造建造厂房时，必须要考虑到车间内外部环境的影响。气温、温度、湿度以及地理条件都是所要考虑的因素。为了解决这一问题，在寒冷地区使用压型彩钢板时，应当采取双层保温棉，并且加强防腐蚀工作。在冬季，由于室内外温差较大，极易产生冷凝水，尤其是在车间的四角部位，因为室内热空气沿缝隙与外界板面进行相遇，所以在这些部位冷凝水最为严重。另外，在钢天沟下部也存在点状分布的冷凝水，这也是由于热空气遇冷形成的。

为了解决这一问题，我们必须要采取相应的措施。应对第一种原因产生的冷凝水，我们可以在下层板之间的缝隙处采用中性的硅酮密封胶进行密封。应对第二种原因产生的冷凝水，我们采取闭泡塑胶填实的方法，并且用角钢托举。压型彩钢板必须是屋面梁安装完成之后以及外墙基层验收合格后进行。经过生产实践，我们采取的措施的确起到了一定的防治效果。但是单纯靠堵的方式，不能够从根本上解决这一问题，我们还需要再生产工艺上进行提升。通过综合措施的防治，才能更好地解决问题。

压型彩钢板使用的建议

彩钢板长用于建筑物的墙面以及屋面，具有装饰性强、成型灵活、施工速度快、外形美观、重量轻、易于工业化、商品化生产等优点。但其也有需要注意的地方。

在安装压型板的时候，测量屋面沿长度、坡度方向的尺寸，以山墙面为基准，定出屋脊中心线，并以该线长度方向的伸缩缝处垂直线作为基准线，从基准线向山墙的方向每隔7一段距离划出记号，按此方向将整个屋面长度方向均匀度量。 墙面板、山墙包角及墙梁应采用M6 自钻螺丝连接，山墙檐口包角处还应该采用泡沫塑料外封头。挡风板、波形板与泛水搭接波峰处最好用连接螺栓固定。 墙角开口部位的泛水板应安装在内侧，并用M6 自钻螺丝将墙面板、泛水板一起紧固在墙筋上。将建筑密封膏涂敷在泛水板间的接缝处，墙面上外露的螺栓均满涂防锈漆或密封膏。此外还需要注意防火措施采用防火性能比较好的岩棉作为芯材。在搭建过程中，芯材要远离电焊、气焊等明火作业在使用过程中，一些热源、火源不要紧挨着钢板。要保持一定的距离。电线、电缆最好不要从芯材中穿过，如果需要穿过，应该加保护套管，彩钢板房至少应保持6米的安全距离

综上所述，压型彩钢板的质量对维护工程的防水效果以及耐久性有着非常重大的影响，合理地使用压型彩钢板可以建造效果十分优良的建筑。我国目前的工业项目对于钢结构厂房的需求不断增加，而压型彩钢板因为它优良的质地受到广泛的青睐，必将成为新型建筑材料的佼佼者。

【参考文献】：

[1]傅丰.钢结构屋面漏水原因分析及解决办法 [J]. 中国建筑金属结构. 2004(5)

[2]宿明彬，周怀松.关于轻钢建筑屋面系统温度变化率动影响的探讨 [J]. 建筑钢结构进展. 2001,3(1)

[3]李延虎，刘永.钢结构建筑屋面、墙面压型彩板工程的施工方法和注意要点 [J].科技信息. 2009(1)

第13篇

【关键词】 带转换层高楼 建筑设计 功能 分类 设计方法 技术要点

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

一．引言

当今社会是经济高速发展的时代，经济的高速发展也带动了我国建筑行业的迅猛发展，随着科学技术的不断进步，我国建筑水平也有了较大的提高，高层建筑逐步向着综合性、多样化以及全面化的方向发展。就目前我国的建筑发展情况而言，当前在我国出现的比较多的形式是上部多半都是民用住宅楼层，下部就是大规模的商场以及娱乐场所。我们换个角度来看，从建筑的功能来看，上部由于是居民居住楼房，所以多半是用墙体隔开的小间房，其房间的形式多样，利用比较自由，而下部则是为了满足应用的需求，其空间比较大，主要是用大柱网结构，很少出现隔墙。这样的很显然我们可以发现，建筑上层的墙体比较多，而下部的墙体相对较小，这与以往常规的建筑结构是不同。正是因为这样所以产生了带转换层的高层建筑，带转换层的高层建筑可以使这种应用多元化的建筑在结构上更加的合理，其产生可以说是必然的，也受到了建筑行业的关注，其发展应用范围不断的扩大，已经成为了以后发展的趋势。

二．建筑转换层的定义以及功能

因为建筑工程功能的改变，目前高层建筑的应用更加的多元化，上部主要呈轴线布置，其间数多但是每间的面积比较小。下部则与上部恰恰相反，下部主要是要求空间大，所以就要求柱网比较大，隔墙比较少，中间存在一个过渡的楼层。这就是我们所说的带装换层的建筑。其转换层的功能主要有以下几点：

1.上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。以获得较大的内部自由空间。

2.上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。在下层可以有较大的出入口。

3.同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。

三．转换层型式的类型

从设计结构型式上看, 转换层可分为以下几种类型:

1.梁式转换层

一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上, 再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时, 则采用双向梁布置。

2.箱式转换层

当转换梁截面过大时, 设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符, 可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板, 形成一个箱形梁。

3.厚板式转换层

当上下柱网错位较多, 难以用梁直接承托时, 则需做成厚板, 即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。

4.桁架式转换层

当高层建筑下部为大空间商场, 上部为小空间客房或写字楼, 且需设置管道设备层时, 也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙, 而管道则可利用桁架间的空间穿行。

四．不同类型转换层的设计的概述

高层建筑转换结构一般可分为以上介绍的4种基本结构形式，其具体样式如下图：

1.梁式转换层结构

该结构形式是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，由于其传力途径采用墙(柱)转换梁柱(墙)的形式，具有传力直接、明确和清楚的优点，实际工程中转换梁的结构形式有多种多样，从转换梁功能上，可分为托墙和托柱；从转换梁形式上，可分为加腋和不加腋；从转换梁结构采用材料上，又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨混凝土和钢结构等。

2.桁架式转换结构

桁架分为空腹桁架和实腹桁架2 种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。“强斜腹杆，强节点”是桁架转换层的基本设计原则，而节点的受力复杂，容易发生剪切破坏，造成配筋过多。桁架转换式通常要求高度在3m 以上，否则斜压杆件易形成超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。

3.箱型转换结构

该结构形式即单向托梁、双向托梁如果连同上下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。它的优点是转换层本身的整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，仍能够保证上下竖向构件的有效传力。

4.厚板厚梁式转换结构

带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序进行整体结构的内力分析。厚板的内力分析：转换板边界形状不规则，荷载分布和支撑条件较为复杂，一般需采用有限单元法进行详细应力分析。可采用PKPM 系列软件中复杂楼板有限元分析软件计算。

五.转换层高层建筑结构的设计时注意事项

我们知道在我国，建筑行业的起步比较晚，尤其是带转换层的建筑是在最近的几年才发展起来的，所一与一些发达国家相比我国的带转换层的建筑结构设计理论以及设计方法相对不完善，在设计的工程中往往会遇到不同的难题。所以针对在设计的过程中常常遇到的问题，我们总结必须注意一下的几点：

1.在对带有转换层的建筑进行设计时其转换层下部的结构不能设计为柔软层，如果设计成了柔软层，则转换层不能够承受上部巨大的质量与压力，极容易导致房屋倒塌。

2.在设计时应该注意要把转换层的上部结构设计成为抗侧刚度接近于下部的抗侧刚度，转换层的上下部其刚度不能有突变情况，而是一个渐变的过程。

3.我们知道底部转换层的高度和其刚度是有关联的，其位置越高则转换层的上下刚度变化会越大，这样的话就会极易的导致转换层上下刚度出现突变的情况，会很容易导致剪力墙出现受压裂缝，导致对墙体的破坏，严重的则可能导致坍塌事故，所以在设计时必须要注意转换层高度的适宜。

4.我们在设计时必须按照相关的规定设计，其设计的结构体系必须符合规定的标准，不得违反规定做事，否则会出现严重的后果。

六．结束语

随着我国经济的发展，经济的发展带动了我国建筑行业的发展，当前随着城市规模的扩大，城市人口越来越多，城市拥挤已经成为了城市目前普片存在的问题，正是因为这个问题的存在，我国建筑工程逐步加强了对空间的利用，建筑工程向着多层的方向发展。其功能也是发生了相应的改变，当前的建筑楼，上部是居民住宅楼层，下部则为大型的商场或者娱乐场所。为了解决建筑物上部和下部隔墙的分布不均匀的问题，带转换层的建筑结构应用而生。带转换层的建筑结构设计使建筑的结构更加的科学合理。就目前我国的建筑水平而言，已经取得相当不错的成果，但是我国的建筑行业起步比较晚，基础比较差，所以和发达国家相比还是有很大的差距的，尤其是我国带转换层的建筑设计水平还相对的比较不成熟，所以我们在具体的工作中要事实其实，具体问题具体分析，结合我国建筑物的自身特点，不断的创新，不断的总结，不断学习，只有这样才能使我国建筑水平提高到一个新的层次。

参考文献：

[1]白建平 额尔 敦吐 论带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年15期

[2]李从春 带转换层的高层建筑结构设计 带转换层的高层建筑结构设计[期刊论文] 《四川建筑》 -2010年6期

[3]李乐 带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年2期

[4]陈明 朱旭飞 何涛 潘春宇 带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《沿海企业与科技》 -2008年11期

[5]周广鹏 浅谈带转换层的高层建筑结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年10期

第14篇

关键词：新型材料，发展形势，发展建议

 

1．发展形势

新型墙体材料主要包括砖、块、板，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等，一般具有保温、隔热、轻质、高强、节土、节能、利废、保护环境、改善建筑功能和增加房屋使用面积等一系列优点。

我国新型墙体材料发展较快，1987年新型墙体材料产量为184.5亿块标准砖，到1997年增长到1849.88亿块标准砖，增长了10倍，新型墙体材料在墙体材料总量中的比例由4.58%上升到25.2%。 经过近20年来自我研制开发的引进国外生产技术和设备，我国的墙体材料工业已经开始走上多品种发展的道路，初步形成了以块板为主的墙材体系，如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等，但代表墙体材料现代水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小，还不到整个墙体材料总量的1%，与工业发达国家相比，相对落后40-50年。主要表现在：产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。科技论文。

2．分类

2.1建筑板材类

(1)纤维增强硅酸钙板（简称硅酸钙板）：通常称为“硅钙板”，系由钙质材料，硅质材料与纤维等作为主要原料，经制浆，成坯与蒸压养护等工序而制成的轻质板材。按产品用途分，有建筑用与船用两类，按产品所用纤维的品种分，有石棉硅酸钙板与无石棉硅酸钙板两类。

(2)玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（简称GRC板）：又名“GRC空心条板”，是以耐碱玻璃纤维为增强材料，以硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材制成的具有若干个圆孔的条形板。最初GRC多孔板只限用于用作非承重的内隔墙，现已开始用作公共建设，主宅建筑和工业建筑的外围护墙体。

(3)蒸压加气混凝土板：蒸压加气混凝土板是由钙质材料，硅制材料，石膏，铝粉，水和钢筋等制成的轻质板材,含有大量微小的，非连通的气孔，孔隙率达70%~80%，因而具有自重轻，绝热性好，隔声吸音等特性。此种条板还具有较好的耐火性与一定的承载能力，可用作内墙板，外墙板，屋面板与楼板。

(4)钢丝网架水泥夹芯板：钢丝网架水泥夹芯板包括以阻燃型泡沫塑料板条或半硬质岩棉板做芯材的钢丝网架夹心板。科技论文。主要用于房屋建筑的内隔板，围护外墙，保温复合外墙，楼面，屋面及建筑加层等，具有重量轻，保温，隔热性能好，安全方便等优点。

(5)石膏墙板：石膏空心条板包括石膏珍珠岩空心条板，石膏粉硅酸盐空心条板和石膏空心条板，主要用作工业和民用建筑物的非承重内隔墙。

(6)金属面夹芯板：金属夹心板的主要特点为：重量轻，强度高，具有高效绝热性；施工方便，快捷；可多次拆卸，可变换地点重复安装是哟感，有较高的持久性；带有防腐涂层的彩色金属面夹心板有较高的耐久性。

2.2非黏土砖类：

(1)孔洞率大于25％非黏土烧结多孔砖和空心砖；

(2)烧结页岩砖和符合国家、行业标准的非黏土砖；

(3)混凝土砖和混凝土多孔砖；

2.3建筑砌块类：

(1)普通混凝土小型空心砌块；

(2)轻集料混凝土小型空心砌块；

(3)蒸压加气混凝土砌块；

(4)粉煤灰小型空心砌块；

(5)石膏砌块；

(6)原料中掺有不少于30％的工业废渣、农作物秸秆、垃圾、江河（湖、海）淤泥，以及由其他资源综合利用目录中的废物所生产的墙体材料产品（不含实心黏土砖）；

(7)预制及现浇混凝土墙体；

(8)钢结构和玻璃幕墙；

3．重要意义

建筑物承担的竖向荷载除活载之外，主要是承重结构的自重和非承重构件的自重及装饰材料的自重。要想优化房屋结构设计，必须减轻这些构件的自重，选用新型建筑材料势在必行。

首先，减轻承重结构自身重量。新型墙材的使用使得结构构件无论从断面尺寸还是单位容重都大大减少了，不但减轻建筑物自重，而且优化了结构设计、提高了建筑经济性，使其结构自重降低，且具有良好的经济效果。

其次，减轻非承重构件及装饰材料的自重。这些构件只起到保温、隔热、隔气、隔声的作用，所以对非承重构件更要大力推广轻质材料。新型的石膏板、石棉板以及塑料板具有很多独特的优良特性，重量轻、强度高、可塑性好、耐腐蚀性、绝缘性好等，因而在高层建筑上的使用越来越广泛。

另外，随着人们物质文化生活水平的提高，传统的装饰材料已不能满足建筑装修日益增长的需要。选用新型建筑装饰材料，不但达到装修效果，而且在一定程度上起到建筑节能的作用，减轻了建筑物的自重，优化了房屋结构设计和提高建筑经济性。

4．发展建议

(1)新型墙材不能简单地用水泥或白灰制品发展。我国水泥的总产量已连续多年居世界第一，占全球总产量的近一半。如以2004年我国水泥总产量9.7亿吨消耗石灰质原料10亿吨计，我国可开采的约250亿吨石灰石资源则不需30年将消耗殆尽。为了更好地保护所有自然资源，发展新型墙体材料不能只想到非烧结的水泥和白灰制品。

(2)发展新型墙材要考虑到产品使用地的气温和湿度新型墙体材料中一些以白灰为胶结料的蒸压产品，某些特殊气温湿度下其耐久性是不可靠的，使用者要承担一定的建筑工程质量保证风险。

(3)粉煤灰等黏土质废渣储量大的地方，应尽量发展高掺量粉煤灰等废渣烧结空心墙材。粉煤灰、煤矸石、锅炉炉底渣等黏土质废渣的化学成分与黏土的化学成分几乎相同，只是有的废渣没有塑性，不能单独成型制坯，如粉煤灰、炉底渣等。科技论文。在粉煤灰等黏土质废渣储量大的地方，只要配以适量塑性稍高的黏土质原料制坯，就可以发展烧结类墙材。

(4)缺乏黏土质原料地区发展新型墙材，应重点发展工业废渣混凝土多孔砖和建筑空心墙板。承重墙材建议选择发展工业废渣混凝土多孔砖，非承重墙材建议选择发展各种工业废渣制成的建筑空心墙板。

(5)应全面提高新型墙材的质量水平，及时提升新型墙材的产品标准。一些双免粉煤灰砖、废渣砌块、硅镁加气混凝土空心隔墙板等生产企业，采取简易的工艺和装备进行粗放式生产，不注意工艺技术及产品质量。有的生产企业为了降低成本低价抢占销售市场，甚至降低粘结剂在原料中的比例，致使产品性能无法达到建筑功能要求，给建筑工程质量带来诸多问题和隐患。

另外，一些产品标准由于指标低已经阻碍了新型墙材产品的技术进步，抑制了行业整体水平的提高，妨碍了先进技术的引进和采纳以及新型墙材行业持续健康的发展。所以，部分墙体材料产品标准指标的提升刻不容缓。

参考文献：

[1]刘邦华.浅谈新型墙体材料.《砖瓦》2010（4）

[2]刘艳艳.浅谈新型墙体材料及墙体保温技术.《中国科技纵横》2010（4）

[3]陈福广.对墙材革新的战路思考.《新型建筑材料》2010（1）

第15篇

【关键词】高层建筑，混凝土，抗震设计

中图分类号：TU973+.31文献标识码： A 文章编号：

一、前言

建筑行业是我国重要的经济增长行业之一，关系到居民的切身利益。我国是多地震国家，但我国目前对地震的预防能力较弱，地震给我国带来了及其巨大的灾害，因此，加强建筑设计中的抗震设计，是进一步保障我国居民生命财产安全的重要措施之一。目前我国高层混凝土建筑应用的范围越来越广泛，其综合性和高集成性都使得高层建筑的抗震设计需要更为明确的重视，加强对高层混凝土建筑抗震设计，已经十分的迫切。

二、高层混凝土建筑结构中抗震设计的现状和存在的问题

高层混凝土建筑是经济发展的产物，高层建筑结构的设计尤其是在抗震结构设计上，我国虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念，但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷，主要表现在以下几个方面。

1.高层混凝土建筑在结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；而且我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入。因此，在进行高层建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在高层建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.高层混凝土建筑结构设计中，设计立足于固定参数，而忽视了实际情况，设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范，比如，在我国地震设计研究中，把地震的降级系数统一规定为2.81，将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中，结构截面承载能力设计和变形的检验计算，需要依据一定的实际情况而行。双向板内力计算时,查用《建筑结构静力计算手册》的内力系数时,其泊松比取值为0。 而钢筋混凝土材料的泊松比取值为1/6, 这在设计板时往往容易被忽略,在计算跨中弯矩时,未考虑引入泊松比后的计算公式,导致内力计算结果错误。

3，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计且兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

三、高层混凝土建筑结构抗震设计的方案

1. 高层混凝土建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭时，每个构件都可以有着一定的先后破坏次序，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

2.地基设计是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山等，从而保证整个地基不会因为承载力不均，而发生小范围的坍塌，影响到整体承载能力和抗震能力设计。

3. 高层混凝土建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

4.抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。如果按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构；若是按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构。高层建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此高层建筑结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

5.结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。

6.在高层建筑结构抗震设计中，一般而言，要尤其注意其是由诸多构件共同组合在一起，因此，要进行整体化的对待。要充分调动各个构件的作用来完成整体建筑的抗震效果。当高层建筑的一些基本构件都失去了原有功能的时候，那么，在地震来临后，很容易让整体的建筑结构丧失对地震的抵抗能力。在这种情况下，很容易让整个高层建筑坍塌，因此，要保证所有构件的功能协调，并确保所有的构件都能够在地震作用下保证良好的性能，如此，可以增强建筑结构的整体抗震能力。

7.设计高层混凝土建筑和超高层建筑时，屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来，从多数高层建筑抗震设计评定结果看，屋顶建筑设计还存在一些问题，例如：屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重，无形当中加大了屋顶建筑变形，而且也加大地震作用，尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上，如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力墙出现间断，在地震发生时，带来的地震扭转作用也会更严重，对抗震更不利。所以，在进行屋顶建筑设计过程中时，应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料，使得地震作用传递不受阻碍；屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上；如果屋顶建筑非常高，屋顶建筑就必须具有较强的抗震性，让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小，尽量避免发生扭转效应。

四、结束语

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，在目前的发展趋势中，高层建筑结构设计的主流趋势有低碳，环保，安全，节能，生态。其中指标之一，就是建筑的安全性，而我国目前破坏力最大的安全威胁便是地震，因此，加强对高层建筑结构的抗震设计，必将会被提升到建筑设计新的战略高度。要科学合理的设计好房间结构，增强抗震能力，设计人员不仅要大力提升自己的力学，建筑学，设计学等各方面的专业知识和制图技能，更要培养严谨缜密的态度，深刻理解设计规范，深刻了解建筑结构中的每个构件，做好每个构件，从整体构思，不断提高设计水平和设计质量，提升建筑结构的质量，为完美实现建筑的实用价值和美学价值的融合做出贡献。

参考文献:

[1]宫彩红，才永杰 试析高层混凝土建筑抗震结构设计[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年9期-

[2]卢伟 高层建筑抗震结构设计之探讨[期刊论文] 《价值工程》 ISTIC -2011年5期