刚架结构设计论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇刚架结构设计论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

2钢架加固

2．1加固设计方案

按照上述工程实例情况，基于目前加固设计标准和操作规范，结合事故检测报告中提及的问题进行分析，本文设计了2种钢架加固方案，进行筛选。方案一:通常厂房荷载计算只选取恒荷载，一般为50年最大风雪荷载量进行计算。这种方案计算所得的轻钢厂房强度并不能满足实际工作需求，也不能达到设计标准。为解决上述问题，本方案对承重梁进行加腋处理，以缓解焊接重量，柱翼缘选择对称焊接，以提高承载能力。该方案所需焊接工作量大，对生产过程的影响也大。方案二:对上述工程实测数据分析可知，厂房悬挂荷载较低，钢架所承受恒荷载为0．3kpa。按照上述数据可知，轻钢厂房外部构件稳定性不达标，在柱翼缘处加入刚性系杆，以缓解这一问题。该加固方案工作量较少，对厂房内部设备生产运行影响也小。对厂房实际工作情况进行分析，在厂房运行过程中不能有灰尘产生，两种方案进行对比分析，选取方案二进行加固处理。

2．2荷载取值范围

在计算过程中确定荷载取值范围，选择轻钢结构设计可以按照相关设计规范选取合理数值。通常情况，雪压、风压选取50年内最大值，本工程分别选取0．5kpa和0．55kpa;恒荷载量取0．3kpa，悬挂荷载量取0．1kpa;房屋自重计算得0．2kpa。按照上述荷载取值范围进行核算，该数值是按照单向刚接计算所得，而实际工作中是双向刚接，应对上述数据进行处理。根据上述数据可见，轻钢结构中主要存在超负荷工作现象，大部分钢架外部稳定应力超过承受限值。经分析可知，保证钢架柱稳定应力不超过1，面部长度应取5．5米进行计算。此外，钢架梁所承受的应力也超极限运行，要保证稳定性达标，面外长度应取3米进行计算。

2．3刚架结构的加固

如图2所示，刚架结果加固处理即在柱间设置刚性系杆，以降低轴面外部的长度，设计规范中规定，面积应小于5．5m2，该工程计算0．9m×5．85m=5．25m2，符合规范条件。

3维护结构的加固设计

3．1檩条的加固设计

在对檩条进行加固设计中，应首先确定檀条部分的荷载数值。参考本次雪灾积雪分布规律进行计算。在进行加固处理时，应轻轻揭开厂房外顶板，为确保厂房能够正常运行，厂房内部环境不受影响，应将厂房内顶板留于厂房顶部，为缓解承载应力作用，应增加檩条数量。檩条加固设计时应结合实际积雪荷载量和分布范围，选择最为经济合理的檩条位置和数量进行加固设计。积雪较少的位置处檩条可以不改变布设位置，在原檩条位置加设2．5毫米厚的C状檀条;在积雪符合较大的区域，在原檩条处加设3毫米厚的C状檀条，加设的C状檀条高度应与原檀条保持一致;在积雪最严重的区域，可利用25a热轧槽或者H型钢檩条焊接到原檀条位置，对受损部位进行焊接修复处理，以加强原檩条的承载能力。

3．2其他结构的加固设计

屋面支撑材料的加固应遵循设计规范中规定的设计方法进行设计，加设刚性系杆以提高屋面整体的承载能力，同时，设计者还应考虑实际加固施工的可操作性，选取最方便可行的设计方案。墙梁加固设计中，可在需要加固的墙梁部位增设一道墙。悬挂梁加固时应在连接处加设刚性系杆，以增强梁的承载力。雨篷加固，可将槽钢焊接在横梁上，增大衡量的抗扭强度。

篇（2）

2我国目前规范对钢筋混凝土排架设计的不足

在钢筋混凝土排架结构的抗震设计方面，GB50191—2012构筑抗震设计规范和GB50011—2010建筑抗震设计规范指导规范不同地域、不同排架结构的抗震设计。本文结合《构筑抗震设计规范》的具体条文，阐述了目前规范中钢筋混凝土排架结构中设计的不足和缺陷。有关排架结构上部屋架结构计算的规定有:

1)《构筑抗震设计规范》6．2．19条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应该考虑屋架下弦的拉压效应对结构的影响并核算屋架承载力;

2)《构筑抗震设计规范》6．2．22条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应验算变形产生的附加内力。上述两点叙述，规范使用“应”字，因此应考虑建立合适的屋架和支撑的杆系模型，否则无法得出上述内力值。在钢结构排架设计方面，钢排架结构施工进度快，造价低，但以后要经常维护保养。框架结构施工复杂，造价高，后期维护工作量低。在工程建设中，钢架也就是在排架柱方向通过设置联系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗纵向力下变形的钢框架(局部开间或连续开间)，具体做法可采用实腹联系梁或格构桁架———根据可设置高度选用，采用门式柱间支撑，可以留出工艺空间，还能对柱平面外予以加强。但我国处于高度使用水泥的情况，环境污染日益严重，从节能减排方面讲，钢排架结构应作为首选，但规范未给具体说明。

篇（3）

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

工程设计是复杂并且艰巨的任务，作为设计人员应该做到：对工作认真，有强烈的责任心和精益求精的工作态度；熟悉操作与规范，了解规范的真正含义；在实际工作中的灵活运用，从而保证工程施工的安全性。而钢筋混凝土框架的结构作为一种广泛运用的结构形式，具有明确的传力、灵活的结构布置、整体性与抗震性等集聚一身的优点。已被广泛的运用在各种多层的工业与民用的建筑中。随着计算机不断的发展，框架结构也由人工的转为计算机来进行计算，凭着对高科技的依赖性，计算精度逐渐提高，设计人员工作的强度却在逐渐的降低，但框架结构的设计依然存在一些实际性或者理念性的重要问题，需要引起设计人员的重视，保证设计的质量得到提高。

一、设计构造时出现的问题

（一）对框架结构而言，柱是保证竖向承载和结构抗侧力工作的重要构件，其重要性远大于梁，在框架柱相对完整的情况下框架梁即使呈酥碎状态也不会引起恶性倒塌，要做到强柱弱梁，让框架的塑性铰首先出现在框架梁上，框架节点核心区的设计就尤为重要，在《建筑抗震设计规范》中（GB50011―2010第6.3.10中有明确的规定“一、二以及三级框架的节点核心区配箍的特征值分别不能＜0.08、0.10、0.12，并且由体积配箍率不能＜0.4%、0.5%、0.6%”。这样的规定常常被设计人员忽略，尤其在柱的轴压力比不大的时候，要求常常不得到满足。这样的规定能保证节点核心区的延性构造，应当严格遵守。

（二）底层的框架柱的箍筋加密区的范围应该满足《建筑抗震设计的规范》（GB50011―2011）中有明确的规定了：“净柱身高的1/3不能超过底层下端的身高”这是设计中的重点说明。

（三）框架梁纵向的配筋率应当注意遵守《建筑抗震设计规范》（GB50011―2010）6.3.3中有明确的规定：梁端箍筋的最大间距、最小直径以及加密长度的都必须使用表6.3.3中的数据，当纵向的钢筋配筋率＞2%的时候，箍筋的最小直径应该增加2mm。这个问题在目前的设计中常常被设计人员忽略，造成梁端的延性不足。

（四）梁柱节点处框架梁上部纵筋伸入节点的锚固长度应满足《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）中9.3.4规定：“梁上部纵向钢筋也可采用90°弯折锚固的方式，此时梁上部纵向钢筋应伸至柱外侧纵向钢筋内边并向节点内弯折，其包含弯狐在内的水平投影长度不应小于0.4Lab,弯折钢筋在弯折平面内包含弯弧段的投影长度不应小于15d”。当截面的尺寸小于400×400mm的时候应注意上部纵筋直径的选择，否则这一项的要求极不容易得到保障。

二、结构抗震的等级

在工程的设计中，大部分的房屋建筑按其《建筑防震设计规范》的分类属于丙类的建筑，例如住宅以及办公楼等的一般建筑，其抗震的等级可以根据结构的类型和房屋的高度来按照《抗震规范》的6.1.2来确定。而电讯、能源和医疗、交通等类型的建筑物以及大型商场和体育馆等公共建筑，首先，根据《建筑抗震设防分标准》（DB50223―95）来确定哪些是哪一类的建筑。乙丙类的建筑按照本地区抗震的设防烈度进行计算。一般的情况下，当抗震的设防烈度在6~8度的时候，乙类建筑应符合本地区设防的烈度提高一度，应根据《抗震规范》表中6.1.2来进行抗震等级的确定。如：位于8度地震区的乙类建筑，应当按照9度由《抗震规范》确定抗震等级提高一级。当8度的建筑高度超过表6.1.2的范围时，应当进行针对性的研究后再采取措施，但在一般情况下，设计人员会错当成丙类建筑来进行设计，使其建筑的扛着能力下降，必须对设计计算做出修改。

三、框架计算简图的合理性

在没有地下室的钢筋混凝土多层框架房屋的情况下，独立基础应该埋置较深，为了减小计算高度和底层侧位的左移，应在标准以下的某个适当的位置设置基础拉梁。如果按三层的设计来进行计算，首层层高为3.6m,这样的简图是不合理的，假定房屋嵌固在基础拉梁的顶面，这样的底层的配筋就应该由基础拉梁顶面的截面进行控制，而实际上房屋底层的配筋是基础顶面出的截图所控制的。所以在计算时，应将基础层1输入，层高实际为3.2m。

四、基础拉梁的设计以及计算应符合实际的情况

（一)基础拉梁的设计：

多层框架的房屋单独的柱基埋置较深，或者柱基承受重力荷的能力差别较大，或着在受力层范围之类，根据抗震的要求，应该沿主轴看、两个不同方向设置基础拉梁。基础拉梁的设计应该要大一些，梁的高度应在柱中心距的1/10~1/15，截面的宽度应取梁高1/2~1/3.这样可以使底柱弯曲的距离平衡，减少底层的位移。

（二）基础拉梁的计算应符合实际情况：

用TAT或者SATWE等电算程序进行框架整体的计算时，在基础拉梁层无楼板的情况下，楼板厚度应取零，并且定义弹性节点，采用总刚分析的方法进行分析以及计算。虽然楼板厚度取零，也定义为弹性节点，但未使用总刚分析，程序的分析会自动按照地面假定来进行计算，与实际的情况不符合。

五、框架梁、柱箍筋的间距处理

《抗震规范》第6.3.3条以及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小值以及最大值都做出了明确的决定。根据规定，工程在习惯上取梁、柱箍筋加密区的最大间距是100mm，非加密区的为200mm。从电算程序信息中得知内定梁、柱箍筋加密区的间距是100mm，并以此条件算出加密区箍筋的面积，再由设计人员根据箍筋的直径与数量。但在程序的内定条件下，框架梁跨中的部位有次或者有较大的集中荷载作用却用来支配两肢箍筋的情况下，非加密区的间距采用200ram会导致非加密区的配箍不足，为此建议改成间距为200mm，这样不但可以保证非加密区的抗剪承载力，还能增加梁端箍筋加密区的抗剪能力。

六、结构周期折减数数值的问题

框架结构因为充墙的原因，使结构的实际的刚度大于计算的刚度，计算是周期大于实际的周期。得出了地震剪力偏小，使结构不安全。因此对结构的周期进行折减是必要的。当采用砖砌体作为填充时，周期折减系数一般取0.6~0.7，当砖砌填充墙较少的情况下或使用轻质空心砌块的时候，周期折减系数应该在0.7~0.8，当采取全部用轻质空心砌块的时候，周期折减系数可取0.9。

七、结构方面需要注意的问题

（一）当雨篷梁、楼梯平台梁的过梁支撑在框架上的时候容易形成短柱，所以应把短柱全长的箍筋进行加密。

（二）当纵向受拉筋的框架梁端的配筋率大于2%的时候，按照规定应该使其直径增加2mm。

总结：

本文主要讲述了钢筋混凝土框架结构设计中存在的基本问题，设计框架结构，设计人应首先判断实际工程中结构方案的可行性，以及可能碰到的所有问题，提前采取预防措施给予解决，并对计算的结果进行认真的分析、判断，等处准确无误的答案后方可用于实际工程的建设中去。

参考文献：

[1] 刘双庆.钢筋混凝土结构设计常见问题解析[J].四川建材,2009,35(4):124,126.

[2] 杨新.浅谈钢筋混凝土高层结构设计常见问题[J].中华民居,2011,(6):46-47.

篇（4）

自我国《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》颁布和实施以来，大跨度的门式刚架结构在众多工业厂房中得到广泛应用。其平面布置灵活多变，不受模数限制，跨度大，自重轻，不仅抗震性能好，而且施工简便，安全度高，有效提高了工业化程度以及企业的综合经济效益。历经多年改革和发展，门式刚架结构也凭借其独有优势，在工业厂房等众多领域得到了广泛运用。然而，在实际使用过程中，由于大多数大跨度厂房建设中悬挂吊车所需的门式刚架跨度超过了传统规程中建议的适宜的最大跨度，超规程大跨度工业厂房建设中的门式钢架如何设计和构建，成为众多企业在建设大跨度厂房时所遇到的难题。因此，研究大跨度工业厂房中悬挂吊车的门式刚架如何应用这个问题是非常有必要的。本论文将从门式刚架的结构选型和布置，结合算例分析，陈列计算结果，以及此结构的节点设计和施工安装方式等几个方面逐一进行以下陈述。

1　结构选型和布置

我国门式刚架结构应用大约从20世纪80年代初期开始，历时二十多发展，门式刚架结构凭借自身显著的适用性与优越性，在众多刚架结构中脱颖而出。在大跨度工业厂房建设中，由于钢屋架要直接承受吊车的荷载，并且跨度一般都较大，因此门式刚架结构的选型非常重要，因为它直接关系到整个结构的安全和稳定，以及企业的综合经济效益。

1.1　结构选型

由于门式刚架结构的空间刚度和整体性能好，在成熟的理论支撑下，其安全度高，在满足抗震要求的同时，空间系统结构还能协调工作。在大跨度工业厂房中建设中，在满足安全构建，经济合理等原则条件外，一般以节约钢材为最主要参考依据。从结构设计方案来讲，一般是采用混凝土柱和短钢柱相结合的设计理念。这种设计方式，可以增强整个结构的刚度，还可以有效减小门式刚架的扰度以及刚截面的高度，从而节省用钢量。同时，因受混凝土柱较高的影响，一般在钢柱脚和混凝土柱间采用铰接方式连接，而在钢梁和钢柱间采用刚接方式连接，从而可以有效节省空间，同时减小柱截面，简化工程。

1.2　结构布置

在结构布置方面，在大跨度工业厂房中采用的门式刚架结构的跨度大，而且梁截面也高，因此为了增强门式钢架平面外的刚度，将吊车产生的水平刹车力等其他水平外力，以最短的途径传给基础，一般在房梁屋脊，钢梁两端以及吊杆处钢梁等位置设置H型钢刚性系杆促进支撑，从而缓解梁上直接承受的动力荷载；钢梁的平面外侧，则利用隅撑作为支撑，从而减小钢梁平面外的计算长度；在屋面、伸缩处、屋脊处设计中，采用封闭式圆钢水平作为支撑，而在屋面以及短钢柱所在的墙面则采用Z型冷弯薄壁型钢檀条的彩色压型钢板体系进行支撑；在边跨以及伸缩缝等地，要设置钢管所制的柱间支撑，来维持整个构架的平衡和稳定。

2　计算和分析

为避免门式刚架结构中的钢梁出现塑性铰，一般情况下，钢柱采用变截面H钢，钢梁采用等截面焊接H钢，　吊车水平力由吊杆之间的纵横垂直的刚架支撑和承受，因此在计算时，主要是考虑吊车产生在竖直方向直接承受吊车的动力荷载，利用SSDD软件进行有限元分析计算以及复核。根据不同柱距时的刚架、檩条、墙梁及支撑的含钢量，可计算得到不同柱距时的结构体系总用钢量，如下图所示：

从上述图表可以看出：随着门式刚架中柱距的增大，整体用钢量比率逐渐呈现递降趋势，并且随着柱距的增加，用钢量下降量幅度逐渐趋向于水平。此外，随着柱距的增加，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等方面的用钢量也会增加，并且檀条用钢量增加的幅度是其中最大的一项。

对于整个厂房的门式刚架的钢结构体系来说，柱距的高度还是整个钢结构体系总用钢量的关键因素，当柱距较小时，总用钢量可以得到一等程度的节省，并且这时候包括墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑在内的其他各个方面的用钢量只是相对较少的一部分。对于整个工业厂房的上部结构来说，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等用钢量总体呈现先增加后减少的，而后增加的趋势，因此存在一个最优柱距，从图上可以看出，一般情况下最佳柱距为8M，但是也会根据具体情况以及结构体系要求作相应的调整和改变。

3　节点设计和施工安装

在大跨度厂房中悬挂吊车的大跨度门式刚架的设计过程中，由于扰度控制对整个结构起主导作用，因此在节点设计以及施工安装方面必须考结构形式的刚度以及扰度的大小。

3.1　“强节点，弱构件”的设计原则

节点设计是钢结构设计的重要环节和步骤，门式钢架中各个构件之间的内力是依靠节点来传递的。在整个构架中，节点设计合理性至关重要，因为它关系到整个结构的承载力，可靠性，以及整个刚架结构的可行性，甚至是安全性。

在门式刚架结构中，一般遵从“强节点，弱构件”的设计原则，最常用的节点连接方式为刚接，比如刚架主梁和刚架柱，以及刚架主梁和主梁之间，都是使用高强度的螺栓进行刚接，同时，吊杆与刚架主梁之间的节点连接方式也是一样，只是一般采用摩擦型高强螺栓进行刚接。在连接之前，还需要结合高强螺栓的总体使用数量，验算节点以及刚架结构的承载能力，一般以“四面焊接”的方式来增强节点的承受能力。

除了刚架主梁与刚架和主梁之间采用刚接方式外，在钢柱与混凝土之间则一般采用铰接方式连接，在大跨度工业厂房悬挂吊车门式刚架结构中，因受钢柱和混凝土本身属性和质地等因素影响，需要进一步增强节点的设计，一般采用8M至39M地脚螺栓进行强化连接。这种连接方式不仅使得整个门式刚架结构传力作用明确，结构体系更加安全可靠，而且还使施工更为方便。

3.2　施工安装

在大跨度工业厂房中，由于钢梁的截面高度一般都较高，因此，在门式刚架结构安装时，除保证整个安装过程简便而易于操作外，还需要确保刚架平面外稳定性。在吊装过程中，需要进行多次检查和校正，确保每一步骤的明确度和精准度。

在钢柱吊装完成后，还需要以简易的平面外施工支撑作为整个刚架结构的第二道防护。此外，为了保证整个门式刚架结构形成刚度较大的结构体系，待两榀刚架吊装工作以及校正工作完成之后，需要及时安装柱间支撑，屋面刚性系杆以及水平支撑部分并条，从而进一步保证整个刚架结构中各个部件的稳定以及整个施工过程的质量和安全。

经济的发展促进了我国大跨度工业厂房的发展，作为我国工业建筑中最为主要的结构形式，门式钢架结构体系也凭借其适用性、经济性等优势成为众多大跨度工业厂房中刚架结构应用的首选。总而言之，在大跨度工业厂房悬挂吊车的门式刚架设计中，前期的策划与理论设计是非常有必要的，而合理的结构选型是整个结构体系能否正常发挥其优势的关键。在大跨度门式刚架结构设计过程中，要尽量去减小扰度，在保持平面外稳定的同时，选用刚度较大的结构形式，才能使得整个门式刚架结构发挥其最佳工作状态。

参考文献：

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轻钢结构即轻型钢结构建筑体系，是以热轧轻型H 钢、轻型焊接型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功能材料为主，以各类高效装饰连接材料为辅组装而成，能满足建筑特定使用功能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑。轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等，倍受业主青睐，主要有以下特点：①采用高效轻型薄壁型材，自重轻、强度高、占用面积小。②构配件均为自动化、连续化、高精度生产，产品规格系列化、定型化、配套化。各部分尺寸精确。③结构设计、详图设计、计算机模拟安装、工厂制造、工地安装等以较小时间差同步进行。④基础以上干式工法没有湿作业，内装饰等易于一次到位。型材经过镀锌、涂层后外观优美且防腐，有利于减少围护和装修费用。论文大全。⑤便于扩大柱距和提供更大分隔空间，可降低层高和增加建筑面积（住宅实用面积可达92%）。在增层、改造、加固方面优势明显。⑥新墙材应用范围广，大量使用采光带，通风条件好。⑦室内水暖电气管线全部隐蔽在墙体中和楼层间，布置灵活，修改方便。⑧房子可以搬迁、材料可全部回收利用，不会造成垃圾，符合可持续发展战略。由于钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用。下面简单谈一谈轻型钢结构工程中常见的一些质量问题及预防措施。

1.柱脚的制作安装

1.1预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。

1.2往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。

1.3柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。

1.4有些工程地脚螺栓位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。

2.梁、柱连接与安装

2.1多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱与斜梁焊死，致使实际构造与设计计算简图不符，造成工程事故。所以，安装要严格按照设计图纸施作。

2.2翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时，未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处，若焊件的宽度或厚度不同，且在同一侧相差4mm 以上者，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。

2.3端板连接面制作粗燥，切割不平整，或与梁柱翼缘板焊接时控制不当，使端板翘曲变形，造成端板间接触面不吻合，连接螺栓不得力，从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。

2.4刚架梁柱拼接时，把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上，造成工程隐患。拼接接头时，翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。

2.5刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋，容易造成结构构件局部受压失稳。

2.6连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧，对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成，切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后，对所有的连接螺栓应逐一检查，以防漏拧或松动。

2.7有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理，使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。

2.8有的工程缺乏有针对性的吊装方案，吊装刚架时，未采用临时措施保证刚架的侧向稳定，造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架，而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后，应在两榀刚架间将水平系杆，檩条及柱间支撑，屋面水平支撑，隅撑全部装好，安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度，待调整正确后方可锁定支撑，而后安装其他刚架。

3.檩条、支撑等构件的制作安装

3.1为了安装方便，随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长，隅撑就失去了应有的作用。

3.2隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接，当刚架受侧向力时，使腹板在该处局部受到侧向水平力作用，容易导致钢梁局部侧向失稳。

3.3有的工程所用檩条仅用电镀，造成工程尚未完工，檩条早已生锈。论文大全。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条，且保证一定的镀锌量。论文大全。

3.4因墙面开设门洞，擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系，若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。

3.5有些单位为了节省钢材和人工，将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消，这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。

3.6有的单位擅自增加屋面荷载，原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载，而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载，从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。

3.7屋面板未按要求设置，将固定式改为浮动式，使檩条侧向失稳。往往设计檩条时，会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接，能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。

3.8刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一，使得水平支撑体系不在同一平面上，从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系，其设置高度在同一坡度方向应保持一致。

4.结论

目前，我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段，有关规范和标准已经出台，国内钢材产量充足，有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果，钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然，在钢结构住宅发展方面，还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题，同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。

参考文献

[1]刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论.建筑创作，2003，2.

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中图分类号：TU33+7文献标识码：A 文章编号：

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

目前在刚架稳定设计中，国内外应用比较广泛的方法就是构件计算长度法。就是先将作用有荷载的刚架按一阶弹性分析的方法确定内力，再利用按照弹性理论得到的刚架柱的计算长度系数，把柱转化为具有如此计算长度的压弯构件作弯矩作用平面内的稳定计算[3]。显然，在刚架稳定设计中，确定构件的计算长度非常重要，在规范中对有侧移失稳和无侧移失稳采用不同的计算公式，得出的计算长度系数相差很大，那么如何确定刚架失稳是无侧移失稳还是有侧移失稳就显得首当其冲了。本文介绍刚架失稳问题中有关侧移问题的概念解析，清晰明了的阐述刚架侧移问题。

2有侧移失稳和无侧移失稳

2.1 基本概念

刚架稳定分析中一个很重要的问题就是确定刚架的失稳模态，这对于计算刚架的稳定承载力是很重要的。同一个结构在相同的荷载作用下发生不同形式的失稳，其稳定承载力存在巨大差异[1]。

设计工作所用的单层刚架柱计算长度，是以荷载集中于柱顶的对称单跨等截面框架为依据的[2]。我们以单层单跨刚架为例说明刚架的失稳形式。

图1 刚架的失稳形式

图1 (a)所示单跨对称刚架，受两相同的柱顶集中荷载，可能发生图1 (b)所示的对称性变形失稳，也可能发生图1 (c)所示的非对称性失稳。发生对称性失稳时，变形大致呈左右对称形状，刚架节点无侧移但有转角，通常称之为无侧移失稳；发生非对称性失稳时，变形大致呈左右反对称形式，刚架同层节点向同一个方向发生相等侧移并有转角，这种失稳形式称为有侧移失稳。

3有侧移失稳和无侧移失稳的判断

3.1 判断失稳模式的框架分类

目前国内在判断刚架失稳形式时，都是将框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小分为强支撑框架和弱支撑框架[4]。在文献[4]中，框架的定义如下：

纯框架：依靠构件和节点连接的抗弯能力，抵抗侧向荷载的框架。

强支撑框架：在支撑框架中，支撑结构（支撑桁架、剪力墙、电梯井等）抗侧移刚度较大，可将该框架视为无侧移的框架。

弱支撑框架：在支撑框架中，支撑结构抗侧移刚度较弱，不能将该框架视为无侧移的框架。

这样的定义比较模糊，而且没有和刚架稳定联系起来。而在文献[5],[6]中对这种分类给出了直接与稳定相关的定义。其中分类的前提是当内力采用线性弹性分析，采用计算长度法计算框架柱的稳定性时，才采用上述分类。即

(1) 强支撑框架：当框架―支撑结构体系中，支撑的抗侧刚度足够大，使得框架以无侧移的模式失稳时，这个框架称为强支撑框架。

(2) 弱支撑框架是支撑架的抗侧刚度不足以使框架发生无侧移失稳的框架。

(3) 纯框架是未设置任何支撑的框架结构，它的整体失稳是有侧移失稳[6]。

3.2 强支撑框架和弱支撑框架的判断

文献[4]（钢结构设计规范）中5.3.3给出了设计中判断强支撑框架和弱支撑框架的判断公式。内容总结下来就是，当支撑结构的侧移刚度 满足公式

（1）

式中 ， ――第i层层间所有框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和，则为强支撑框架。框架柱的计算长度系数 按规范中的无侧移框架柱的计算长度系数确定。

当支撑结构的侧移刚度 不满足公式（1）的要求时，为弱支撑框架，框架柱的轴压杆稳定系数 按公式（2）计算。

（2）

式中 ， ――分别是框架柱用文献[4]的附录中无侧移框架柱和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴心压杆的稳定系数。

上述的判断方法是在实际应用中的简化方法，当考虑到实际结构的支撑体系（剪切型支撑、弯曲型支撑、弯剪型支撑）不同时，强支撑框架的判定准则会产生变化。文献[5],[6]对双重抗侧力体系的框架进行了全面的分析，也给出了更全面的强弱支撑框架的判断准则。

3.3 有侧移失稳的本质

结构（构件）失稳表示其不再能承受附加的水平力或竖向力，代表了其水平抗侧刚度或竖向抗压刚度的丧失（刚度=0）[10]。轴心压杆受压失稳的本质是压力使受压构件的弯曲刚度减小，直至消失的过程[2]。这是稳定分析中一个很重要的概念。那么对于框架有侧移失稳，就是表明框架的抗侧刚度消失。

框架每一层的抗侧刚度可以从结构的线性分析直接得到。例如 是第 层的总剪力， 为这一层的层间位移，得到的层抗侧刚度为

是什么使这个框架层从抗侧刚度 变为等于0？显然是竖向荷载，竖向荷载就像是一种负刚度的因素，抵消了框架的正刚度[6]。怎么得到框架竖向荷载的负刚度呢?

我们从最简单的结构受力情况说起。

图2 竖向荷载的负刚度

如图2(a)所示杆件没有抗侧刚度，作用了压力P之后，因为竖向荷载是负刚度，杆件很快就会垮掉（几何可变）。必须给以侧向支撑才能保持稳定（图2(b)）[10]。侧向支撑的刚度 时才能使杆件稳定。反过来可以推论：P的负刚度为 。侧移失稳时

即负刚度+抗侧刚度=0.

对于悬臂柱，临界荷载为 ，当作用的竖向荷载 时，抗侧刚度 ，记 为P的等效负刚度，要求 得到 。参照 的形式可以假定：

得到 ，此时。

再对如图2(c)的柱上下端均为弹性转动约束的情况，可以推导出 式中 在1.0～1.216之间变化，绝大多数在1.1～1.16之间变化，偏安全可以取 [10]。

应用到多层多跨框架中，文献[6]给出了说明。根据规范查表得到框架柱的计算长度系数，求得各柱子的临界荷载 之后，从而得到竖向荷载的等效负刚度，即

（3）

因此框架有侧移失稳时

（4）

式中， 即层间抗侧刚度， 是第 层的总剪力， 为这一层的层间位移，通过线性分析可以得到。 是这一层的第 个柱的轴力； ，这个系数变化非常小，从工程实际的角度来看，取1.1的情况下，得到的临界荷载最大值误差为10%，如果换算到计算长度系数，则最大的误差只是5%[6]。

这样得到的公式（4）有非常重要的实际应用价值，在帮助我们理解框架爱有侧移失稳本质的基础上，能解决框架中各柱子轴力分布不均时的临界荷载及计算长度，也能分析框架各层的稳定性。

4有侧移框架和无侧移框架

文献[3]中在4.1节中提到：按规定，对于有支撑的刚架，当其抗侧移的刚度大于或等于同类无支撑刚架抗侧移刚度的5倍时，方认为支撑系统有效，否则仍按无支撑刚架计算其稳定性。但又在4.9节中抛弃了这种说法，采用了文献[4]的规定。这里面涉及到一个概念性的问题，就是有侧移框架和无侧移框架到底指的是什么？它们与框架有侧移失稳和无侧移失稳有什么区别和联系？

4.1 有侧移框架和无侧移框架的概念解析

《钢结构设计规范》(GBJ17-88) [7] 第5.2.2条最末尾有这样一个注释：无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且其抗侧移刚度等于和大于框架本身抗侧移刚度的5倍者。有侧移结构系指框架中未设上述支撑者，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的5倍者。

这样的概念让人困惑。因为稍有结构常识的人都清楚的知道，所有的结构及框架-支撑结构中的框架在水平风力或地震力作用下，都会产生侧移。那么文献[7]中的分类又是什么意思呢，或者具有什么用途呢？

实际上，文献[7]中的准则是对国外规范误解的结果。5倍关系最早由欧洲钢结构协会于1977年提出，提出5倍关系的最早本意是对支撑部分和框架部分分担水平力的比例进行界定，当支撑抗侧刚度大于纯框架抗侧刚度的5倍时，框架分担的水平力可以忽略不计，框架因不承担水平力而无侧移，并不是框架发生无侧移失稳[8]。

那么，对于有侧移框架和无侧移框架的定义，其实是针对双重抗侧力结构体系中的框架，根据其水平力的分担比例来划分的。

(1) 在双重抗侧力结构中，框架承受的总水平力小于等于总剪力的20％，则可以以足够的精确度假设所有的水平力都由支撑架（剪力墙）承受，框架本身不承受水平力，从而这个框架可以看作无侧移框架。

(2) 不满足上述规定的框架―支撑结构体系中的框架，是有侧移框架。

这样的区分，在没有计算机的时代，可以带来计算上的简化，在计算机时代，实用上已经没有必要。但是仍然可以根据这个分类，对结构的受力特性有一个初步的总体上的了解：有侧移框架是要承担水平力的，而无侧移框架依靠其他刚度更大的子结构来承担水平力[6]。

4.2 两种框架分类的区别

有侧移框架和无侧移框架的区分，不涉及到框架的稳定性计算，只是通过了解建筑物各子结构在承受水平力上的相对比例，对框架进行一个分类。在框架分担的水平力小到一定程度时可以进行简化的力学分析。

强支撑框架和弱支撑框架的区分是用于判断双重抗侧力结构中框架部分的失稳模式的。根据框架结构是发生有侧移失稳还是无侧移失稳，或者介于两者之间，选择和计算对应的框架柱的计算长度及承载力。

5结语

本文从整体上对刚架稳定中侧移问题进行了阐述，据此可以更好地学习刚架稳定内容，理解钢结构稳定性设计的有关规定，更准确地选择钢结构稳定计算的图表或公式。

参考文献：

[1] 郭耀杰.钢结构稳定设计[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[2] 陈绍蕃，顾强.钢结构上册：钢结构基础(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3] 陈骥.钢结构稳定理论与设计（第三版）[M].北京:科学出版社,2006.

[4] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S].北京,2003.

[5] 童根树.钢结构平面内稳定[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[6] 童根树.钢结构设计方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[7] 钢结构设计规范（GBJ17-88）[S].北京,1989.

[8] 季渊.多高层框架-支撑结构的弹塑性稳定分析及其支撑研究[D].浙江大学博士学位论文，2003.

篇（7）

近年来，在火力发电厂工程设计中, 尤其是高参数、大容量的火力发电厂，钢结构栈桥的应用日趋广泛。同时, 钢结构计算程序的应用, 如STAAD.Pro、STS、SAP6等三维空间设计计算软件, 又为设计提供了更便利的途径。本文结合实际工程的设计实践经验,谈谈在火力发电厂钢结构栈桥设计中的一点体会。

1 栈桥的横断面尺寸的确定

桁架宽度方向的轴线尺寸一般参照工艺专业要求确定，比如，根据工艺专业资料，要求栈桥净空宽8900，高2800。在做结构设计时，应预留出桁架自身宽度及挡水沿宽度。故总宽度应算至桁架中心, 通常a = 250～300。

桁架高度方向的轴线尺寸取决于栈桥的跨度,也与桁架相邻节点间距离有关， 且为100 的倍数。栈桥一般可视为简支梁，单跨栈桥跨度一般情况下为30～36m 。桥跨尺寸的确定除上述条件外, 还要考虑到所用钢材的经济性、制做简单及安装方便。理论上，钢材消耗最少的桁架其h/ L ( h 为桁架高度,L 为桁架跨度)在1/ 10 左右。这样，假设不加下撑的桁架高度为3.3m , 最优跨度为33～39m，但由于受到型钢截面等因素的限制，栈桥不宜过长。综合考虑，实践中一般栈桥h/ L 在1/ 10左右，并且如果多跨栈桥的跨度不等, 通常为了使栈桥的高度统一, 小跨度的桁架高度就要随大跨度的桁架高度而加大。

2 桁架的跨间结构

桁架一般设计成简支梁式或悬臂式, 一般不采用连续梁式超静定多跨桁架, 悬臂桁架的悬臂长度一般不超过6～8m 。桁架的节点间距离主要由桁架高度、楼板形式及跨度综合考虑确定的。设计原则是使桁架中杆件间夹角接近45°，如不能，至少也要在30°～60°之间。支撑楼板的横梁应该放在桁架的节点上。

桁架一般采用两种形式: ①带有辅助竖杆的三角式腹杆系桁架。②斜杆受

拉、竖杆受压的下斜式桁架。

三角式腹杆体系的桁架中只有向跨度中心倾斜的腹杆才是受拉的, 另一半的斜杆和辅助竖杆受压。两种形式桁架各有优劣。第一种桁架，优点是由于在桁架纯受弯时，平面内，两端竖杆为零杆。这样在桁架平面外，两端竖杆只承受整个桁架的水平力作用，受力比较单一明确。缺点是计算长度大的斜腹杆受压，要按压杆长细比设计，截面会较大。第二种桁架正好弥补了第一种的缺点，计算长度短的垂直腹杆受压，按压杆长细比设计。

桁架杆件布置时应使桁架节间数为偶数, 若不能则中央节间可采用交叉斜腹杆。承重桁架所受竖向荷载(恒载、活载包括风在竖向产生的荷载) 应通过桁架的节点变成桁架的轴力传递到支座。桁架中，除两端竖杆外，应控制所有杆件尽量只承受轴向力。在staad空间三维设计计算中，可以真实的模拟水平风荷载栈桥的作用。通常将水平风荷载加在上下弦或垂直竖杆上。

3 水平支撑系统

上弦水平支撑系统用来承受栈桥的横向荷载, 是保持桁架的空间稳定及空间刚度的重要组成构件, 也是栈桥构件中除主桁架以外很重要的构件。它布置在两桁架间的上弦平面内。水平支撑系统由两侧桁架上弦、支撑斜杆、屋面横梁等构件组成。桁架的上弦杆同时是支撑的组成杆件。下弦水平支撑系统由桁架下弦、楼面梁、楼板等组成。由于目前楼板都设计成压型钢板做底模的现浇钢筋混凝土组合楼板，所以刚度较大，下弦一般不再设支撑斜杆。

4 栈桥两端门架

按照《火力发电厂土建结构设计技术规定》，桁架端竖杆应与端部横梁组成∏形刚架。以保证栈桥的横向稳定，承受整个栈桥的水平荷载。根据这个要求，栈桥两端门架为刚接的刚度较大的∏形刚架。两端门架应成为水平支撑系统承受水平力的支点。水平支撑系统将栈桥的水平作用力通过两端门架传向支座, 以保证栈桥在横向的刚度及稳定。在连接节点设计时必须保证两端门架端竖杆与端部横梁的连接点为刚接。同时，端竖杆又是桁架组成部分。端竖杆截面的选择必须考虑两者的内力组合。端门架的横梁及立柱通常均选用H型钢。 立柱的底部基板应与地面平行, 从而保证斜栈桥桁架在重力作用下不产生整体水平滑移。

5 桁架构件截面选择与桁架杆件的计算长度

桁架上下弦一般采用H型钢，在第一种承重桁架中腹杆全部由双角钢组成的T形截面构成。在第二种承重桁架中，不难看到，在竖向力作用下，斜杆全部受拉，垂直腹杆全部受压。这是一种比较理想的受力状态。斜杆按拉杆长细比选择双角钢组成的T形截面，垂直腹杆按照压杆选择截面。桁架受竖向荷载较小时可以选择双角钢，荷载大时可以选择H型钢。实践中一般选择等边双角钢组合。

6 栈桥支座

篇（8）

由于钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用。下面简单谈一谈轻型钢结构工程中常见的一些质量问题及预防措施。

1 柱脚的制作安装

1.1 预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。

1.2 往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。

1.3 柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。

1.4 有些工程地脚螺栓位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。

2 梁、柱连接与安装

2.1 多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱与斜梁焊死，致使实际构造与设计计算简图不符，造成工程事故。所以，安装要严格按照设计图纸施作；

2.2 翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时，未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处，若焊件的宽度或厚度不同，且在同一侧相差4mm以上者，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5（1：4）的斜角。

2.3 端板连接面制作粗燥，切割不平整，或与梁柱翼缘板焊接时控制不当，使端板翘曲变形，造成端板间接触面不吻合，连接螺栓不得力，从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。

2.4 刚架梁柱拼接时，把翼缘板和腹板的拼接接头放在同一截面上，造成工程隐患。拼接接头时，翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。

2.5 刚架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋，容易造成结构构件局部受压失稳。

2.6 连接高强螺栓不符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件》或《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧，对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成，切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后，对所有的连接螺栓应逐一检查，以防漏拧或松动。

2.7 有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理，使得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。

2.8 有的工程缺乏有针对性的吊装方案，吊装刚架时，未采用临时措施保证刚架的侧向稳定，造成刚架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架，而后安装其他刚架。头两榀刚架安装完毕后，应在两榀刚架间将水平系杆，檩条及柱间支撑，屋面水平支撑，隅撑全部装好，安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度，待调整正确后方可锁定支撑，而后安装其他刚架。

3 檩条、支撑等构件的制作安装

3.1 为了安装方便，随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长，隅撑就失去了应有的作用。

3.2 隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接，当刚架受侧向力时，使腹板在该处局部受到侧向水平力作用，容易导致钢梁局部侧向失稳。

3.3 有的工程所用檩条仅用电镀，造成工程尚未完工，檩条早已生锈。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条，且保证一定的镀锌量。

3.4 因墙面开设门洞，擅自将柱间垂直支撑一端或两端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系，若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。

3.5 有些单位为了节省钢材和人工，将檩条和墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消，这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。

3.6 有的单位擅自增加屋面荷载，原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载，而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载，从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。

3.7 屋面板未按要求设置，将固定式改为浮动式，使檩条侧向失稳。往往设计檩条时，会考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接，能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。

3.8 刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一，使得水平支撑体系不在同一平面上，从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系，其设置高度在同一坡度方向应保持一致。

目前，我国钢结构住宅产业已进入一个新的发展阶段，有关规范和标准已经出台，国内钢材产量充足，有了一批钢结构住宅试点与示范的建设经验和科技成果，钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然，在钢结构住宅发展方面，还有一些技术问题有待解决。钢结构住宅的推广还需要做大量的工作，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，研制新型的轻质保温墙体材料以及与住宅部品的配套问题，同时还要广泛宣传开发轻钢住宅的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解钢结构住宅的优点。

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中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1.建筑设计与结构设计的概念

1.1建筑设计的概念

建筑设计指的是建筑工程在建造之前，建筑设计师充分按照工程任务，把可能在工程施工过程中或者使用过程中出现的问题作好通盘的设想，并拟定好解决问题的方案。建筑设计的主要内容包括：初步方案、初步设计、搜集资料、技术设计施工图、技术设计施工详图等。随着科学技术的不断发展，建筑设计中越来越深入广泛的利用各种科学技术的成果。

1.2结构设计的概念

结构设计指的是建筑工程的结构设计，主要包括建筑工程的基础设计和上部结构设计。建筑工程的上部结构设计的主要内容和步骤包括：(1)根据建筑工程设计来确定建筑物的结构体系和结构的主要材料；(2)建筑物的结构平面布置；(3)初步筛选建筑材料的类型和强度等级，并根据以往经验初步确定建筑物构件的截面尺寸；(4)建筑物的结构内力分析、各种荷载作用分析、结构荷载计算；(5)建筑物结构荷载效应组合；(6)建筑物构件的截面设计。

2.现代建筑设计与结构设计存在的问题

2.1现代建筑结构设计中的扭转和共振问题

在现代建筑工程的结构设计中要求建筑三心要尽量汇于一个中心点，建筑三心指的是建筑物的结构重心、刚度中心和几何形心。现代建筑结构设计中的扭转问题主要是指在建筑物的结构设计过程中没有做到三心汇于一点，在建筑物的水平荷载作用下建筑结构出现了扭转振动效应。所以，为了避免建筑工程因水平荷载作用而出现的扭转破坏，就必须在对建筑物的结构设计时尽量选择合理的平面布局和结构形式，让建筑物的三心尽量汇于一点。还有现代建筑结构设计中出现的共振问题，如果发生地震，而建筑场地的特征周期与建筑物的自振周期又很接近，那么建筑物和建筑场地就有可能发生共振。所以，在设计建筑工程方案时，必须要针对预估建筑场地的特征周期，选择合适建筑结构体系和结构类型，并通过调整建筑物结构的层数，扩大建筑场地特征周期与建筑物的自振周期之间的差别，从而避免共振问题的发生。

2.2现代建筑结构的水平侧向位移问题

现代建筑工程设计的水平侧向位移即便能够满足建筑工程结构规程的要求，也不能代表该建筑结构设计是合理的，因为这其中还要充分考虑到地震力的大小和周期等因素。在对建筑工程进行抗震结构设计时，建筑物的结构刚度和地震力的大小有着直接的关系。当建筑物结构刚度小，而建筑工程的结构设计并不合理，但由于地震力比较小，所以结构位移也比较小，位移也就控制在规范允许的范围内，但是这并不是合理的结构设计。因为地震力小、结构周期长是很不安全的，并且位移的曲线变化应该具有连续性，除了沿着竖向发生刚度突变之外，不能够有其他明显的折点或者拐点。在一般情况下位移曲线有三种类型：(1)剪力墙结构的建筑工程发生的位移曲线应该是弯曲型；(2)框架结构的建筑工程发生的位移曲线应该是剪切型；(3)框一筒结构和框一剪结构的建筑工程发生的位移曲线应该是弯剪型。

3.建筑设计与结构设计的关系

3.1建筑设计与结构设计的相互配合

在建筑工程的建设过程中，无论是公共建筑、工业建筑还是民用建筑大致可以分为分为两类：(1)拥有完善的使用功能，优美的建筑造型，通过专业化的施工工艺和制造技术与先进的结构体系有机地结合，创造出经济适用的、新颖的、技术先进的建筑物；(2)主要追求新奇的艺术效果为主，没有合理的建筑结构方案，创造出奇特的建筑物。在现代建筑物中主要实施和提倡第一类建筑。以具体的工厂厂房设计来谈结构设计和建筑设计相互配合。工厂厂房的设备较大，车间要求十分宽敞，防火要求比较高，并且不改隔墙。以往的设计大都采用的是排架结构，厂房的墙体为240砖墙，厂房的屋盖为薄腹梁钢筋混凝土大板结构，这样的厂房才能满足使用要求。但这种排架结构的设计不足之处施工周期长、跨度受限制、不经济。

根据结构设计必须要考虑到厂房施工方便和经济合理的条件，在现代的工厂设计中可以采用门式刚架轻型房屋钢结构，在标离1米以下的地方为砖砌体，而墙体则用压型彩钢板，屋盖也一样。这样的设计不但能克服上述厂房结构形式的不足，而且还满足了厂房的使用要求。比如在对棉花加工厂这类厂房进行结构设计时，要充分满足厂房的生产工艺要求，在厂房的功能布局上要充分考虑运输活动和生产活动的方便，要为工厂创造良好的工作环境，这是这类厂房的设计原则。所以，在满足基本要求的前提下，施工最方便、最经济、施工周期最短的设计方案必然成为首选方案。对于公共建筑来说，建筑的设计不能离开具体的设计对象。一个优秀的建筑必然是结构设计和建筑设计之间密切配合的结果，同时还要分清配合的侧重点。一个好的建筑设计能够将建筑物完善的使用功能和优美的建筑造型与结构设计充分地结合在一起。

3.2建筑设计与结构设计之间的密切联系

在建筑设计过程中，有少数的建筑设计师把结构总是放在第二位，并一直强调结构必须服从建筑，这种观念不但忽略了最基本的力学规律，还分割了科学的完整性。这种最大满足使用功能和片面地追求建筑艺术与建筑技术结合的要求，往往会给建筑工程的质量带来严重的隐患。在建筑设计过程中，任何一个建筑设计方案都会对建筑具体的结构设计产生一定的影响，并且建筑结构设计的技术水平也制约着建筑设计得层次。所以，在建筑工程的设计过程中，建筑设计师必须要具备一定的结构方面的基础，并且能够与结构设计相互协调，适当的结合，让二者互相统一，从而创作出优秀的、完美的建筑设计作品。

有的建筑设计师在设计中过分强调创作的标新立异、新颖、美观，从而不能与结构设计有效的结合。而建筑物本身承受着巨大的地震力、自重荷载与活载、扭矩力、水平风力等，要是建筑设计师不按照建筑的结构受力特征和基本的结构技术原理进行竖向设计和平面设计，也不征询结构设计师的意见，这样就会导致结构设计师不能合理的选择结构体系，从而出现建筑结构不稳定问题发生。比如可以讲建筑物的截面设计成为三角形，这样建筑物的抗侧能力和抗弯矩力就会小很多。还有些建筑设计师经常忽视结构力学的基本规律。比如：对于需要抗震设防的地方，建筑的高层电梯设置在建筑物的一侧，不能与建筑物的刚度中心相互重合，电梯筒就会受到很大的刚度，从而造成结构偏正，产生扭转。

结束语：

从建筑结构效益的角度来看，片面追求建筑物的艺术表现，忽视结构原理，设计出来的建筑作品往往只能作为雕塑作品或者是虚假的造型。只有符合正确的结构逻辑的建筑，充分发挥结构本身造型特点，充分融合结构设计构思和建筑设计构思去实践个性的建筑，才能算得上是成功的建筑作品。同时，建筑设计师要不断提高自身的艺术修养，勇于创新，充分利用结构设计原理来完善建筑设计。而建筑结构设计师也要充分了解建筑设计师的意图，促进结构设计和建筑设计的有机融合和密切配合，从而设计出更高水平的建筑作品。

参考文献：

[1]霍小董.综论建筑设计与结构设计的关系问题[U]．四川建材，2007

[2]王立新,王立轩.浅谈建筑设计与结构之间的关系[J].中华民居,2010,(12):31-31.

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多格水池是城市给水排水工程重要的水工构筑物，因具有占地面积少、便于工艺设备布置和操作等优点，被广泛应用于生活污水处理、市政工程供水、工业废水等工程，尤其近年伴随大型自来水厂及城市生活污水处理厂工程的增多，多格水池的建设数量也随之增多。水池内力计算方法及理的发展历程是一个在不断总结积累工程经验的基础上逐步完善的过程，并且它与结构力学及计算分析理论的发展密切相关。作用于水池的外荷载通常有池顶活荷载、覆土荷载、过车荷载、土的侧向压力及内外水压力等，求解多格水池内力时，需将上述荷载作为边界条件并建立于未知数相等的条件方程，联立进行求解。多格水池常见的内力计算方法有：传统的结构力学计算方法（包括位移法和力法）；利用Ansys、SAP2000、Midas/civil2006、世纪旗云等有限元结构分析软件模拟并计算内力；采用弹性地基梁法的结构内力计算，这些方法也各有其优缺点。

力矩分配法是以位移法为基础的一种数值渐近方法，由美国H.克罗斯于1932年发表的，主要用于杆系刚结结构（如连续梁和刚架）的受力分析。随着结构力学理论水平的不断提高力矩分配法在土木工程界已经广泛应用，其涉及工民建、市政、道桥、水利、港工等领域，也得到工程界专业人士的认可。力矩分配法主要用于连续梁和无结点线位移（侧移）刚架的计算。其优点是不需要建立和解算联立方程组，而在其计算简图上进行计算或列表计算，就能直接求得各杆断弯矩，正在被更多的设计者所接受和应用。

1 多格水池底板计算原理

1.1 计算原则

对于底板跨度较小的水池，底板内力适用于地基反力直线分别假定，分别在底横、纵向取单位截条进行计算。但对于多格水池底板，由于组合工况繁多，截条计算方式非常繁琐，总结以为工程经验，可对多格水池在满足以下原则情况下进行简化计算。

（1）底板与外墙池壁按简支考虑，底板与内隔墙池壁按固结考虑，池壁在侧向荷载作用下的底端弯矩作为力偶荷载传递在底板上。

（2）地基反力计算时仅考虑池底板以上所有竖向荷载，不含池内液体重和底板自重。

（3）底板根据每格水池平面尺寸长宽比，分为单向和双向受力底板，分别根据底板四周支承条件查取《建筑结构静力计算手册》中均匀荷载作用下板的计算系数表，得出各格底板在地基反力作用下跨中和支座的弯矩。

（4）底板位于外墙池壁根部的支座弯矩即为该处池壁底板弯矩；各池格底板跨中弯矩等于地基反力作用产生的跨中弯矩加上该池格满水工况下相应方向池壁底端弯矩；各池格底板在中间隔墙处的支座弯矩等于地基反力作用产生的支座弯矩加上该池格满水工况下相应方向池壁底端弯矩。

1.2 力矩分配法的基本原理

1.2.1 基本方程

力矩分配法的理论基础是位移法，为此通过位移法基本体系来说明力矩分配法的基本原理，如图1所示的刚架，该刚架仅有一个基本未知量（只有角位移无线位移）。

如图1中（a）、（b）所示，可得系数和自由项为

表示汇交于结点1的各杆端转动刚度之和。

是附加约束上的约束力矩，它等于汇交于结点1的各杆端固端弯矩的代数和，它同时表示各固端弯矩所不能平衡的差额，故又称为结点上的不平衡力矩。由此解基本方程得：

基本未知量求出以后，由叠加原理求最后的各杆端弯矩，即汇交于结点1的各杆端为近端，另一端为远端。则各近端弯矩为：

以上各式中的第一项表示荷载单独作用时所产生的弯矩，即固端弯矩。第二项表示结点转动角度为时所产生的近端弯矩，相当于把约束力矩或不平衡力矩反号后按汇交于同一结点的各转动刚度所占的比例分配给近端，故称为分配力矩，其中、、、称为分配系数，可统一写为：

显然，汇交于同一结点各杆端的分配系数之和应等于1，即，此条件主要用于校核。各远端弯矩为：

以上各式中的第二项为近端结点转动时产生的远端弯矩，如果我们暂不考虑固端弯矩，它就等于近端分配力矩乘以传递系数，因此称之为传递弯矩。

1.2.2 基本运算步骤

为此，在画连续梁、无结点线位移的刚架或虽有结点线位移但线位移已知的刚架弯矩图时，不必绘制图和图，也不必列位移法的基础方程，直接计算各杆的杆端弯矩，其步骤如下：

（1）锁住结点，求约束力矩。约束力矩等于汇交于同一结点的固端弯矩之和，以顺时针转向为证。

（2）放松结点，求分配力矩和传递弯矩。分配力矩等于将约束力矩或不平衡力矩反号后乘以汇交于同一结点的各近端的分配系数，传递弯矩等于分配力矩乘以传递系数。

（3）叠加以上结果。各近端的杆端弯矩等于固端弯矩加上分配力矩，各远端的杆端弯矩等于固端弯矩加上传递弯矩。

2 算例验证

2.1 设计资料

以《湖南省新化县经济开发区污水处理项目》预处理组合池为例，水池平面尺寸为26.4m×20.6m，水池高H=5.9m，池壁顶部简支于顶板，底部固定支承于底板上。水容重，修正后的地基承载力特征值。由于底部较大，选取比较有代表性的四格底板进行计算。

2.2 荷载计算

（A）已知，在水侧压力作用下，

甲板

乙板

（弯矩以池壁内侧受拉为正）

（B）顶板和池壁自重

底板自重：

一格水池重：

2.3 地基承载力验算

2.4 内力计算

（弯矩以底板上面受拉为正）

（1）自重作用

查《给水排水工程结构设计手册》表3.2.7-3，X31=0.74

跨中弯矩

支座弯矩

（2）根据工艺要求，只存在（Ⅰ）（Ⅱ）池放空其余满水最不利工况

（3）底板计算弯矩

利用文章方法所求结果如表1所示，同时为作比较，将理正结构工具箱及世纪旗云软件计算结果也列于表1中。从表1的底板各弯矩值分析可知，底板板跨中都为正弯矩，表明底板最不利工况时底板上部受拉，且底板边缘弯矩与跨中弯矩相比呈逐渐增大的趋势，结果符合板一般受力特点。变1中显示，两者求解的弯矩所得结果基本吻合，相对误差基本控制在5%之内。

3 结语

（1）通过将力矩分配法与理正结构工具箱及世纪旗云计算软件所得弯矩图进行对比，表明力矩分配法对多格水池底板进行内力计算所得结果是科学合理的且具有较高的精确度，为多格水池底板计算提供了新的计算方法。

（2）力矩分配法不必求解联立方程组，而且可以直接求得底板边缘弯矩，运算式可以按照一定得步骤重复进行，比较容易掌握，适合手算。通过该方法计算内力可以加深对结构受力的理解并复核计算软件的合理性及准确性，对实际工程有一定指导意义。

（2）通过上述计算结果对比，表明文章提出的计算方法对多格水池底板内力进行计算是很有效的，它能较好反映上部结构和底板的相互作用，该方法还可以适合于市政工程中常见的泵房、沉井、涵洞等给排水工程结构的设计及计算。

参考文献

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