多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计与分析 发表时间：2018-05-28T11:29:11.480Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：赵阳 [导读] 摘要：随着建筑的使用功能被扩展，很多城市建筑都有多种功能设置需求，为了满足建筑的功能设计，设计人员在会通过将常规建筑结构改造为符合建筑结构，进一步对复合式的建筑进行设计。 黑龙江省纺织工业设计院 摘要：随着建筑的使用功能被扩展，很多城市建筑都有多种功能设置需求，为了满足建筑的功能设计，设计人员在会通过将常规建筑结构改造为符合建筑结构，进一步对复合式的建筑进行设计。而在搭建这种具有复合型结构的建筑时，设计人员需要结合应用多种设计方法，将钢框架设计法与多层钢结构模块设计法结合应用。使结构设计工作更具合理性，本文以实际的建筑设计案例为参考，对其该类建筑的结构设计方法进行研究。 关键词：多层钢结构模块；钢框架；复合建筑结构；设计方法 随着城市的现代化程度增强，很多复合式建筑出现在城市之中，虽然复合式建筑可以满足多种建筑应用需求，但是其结构设计工作却比一般的建筑的结构设计更为艰难，设计者需要对建筑的各个部分进行协调，避免建筑的不同部位出现冲突的情况。在设计复合式建筑的结构时，设计者常常会选择构建出钢框架与多层钢结构模块的复杂结构形式，本文对其设计状况进行分析。 1 案例情况分析 由于复合式结构建筑的设计工作难度系数高，本文将结构设计方法带入到实际的建筑结构设计工作之中，进行具体化分析，本文先对工程概况进行研究。 案例之中建筑属于办公楼，其位于城市新区之中，周围具有极为丰富的旅游资源，周边环境极好，与航海道相连，建筑的总体面积为2536.3m2，建筑总体层数为3层，局部位置为4层，建筑的整体高度为16.4m，建筑标准层的高度为3.9m，首层高度为5.4m，该建筑并没有地下空间，从其层数特点来看，可以被划分到多层建筑范围之中，选用的结构模式为复合式钢框架结构系统为钢结构模块。 2 设计概况 2.1 设计结构系统 在为该建筑提供结构设计时，需要做好模块单元的处理工作，在其他结构设计工作开始之前，先加工好结构单元，再将已经完成加工的结构单元运送到建筑现场，通过吊装的方法来安装模块单元，负责安装结构单元的工作人员需要事先了解吊装规范，按照规范完成安装模块单元，吊装的宽度大约为3m，高度不能超过4m。 建筑的结构设计工作需要以建筑的使用功能为参照，确保结构设计是符合建筑的功能设定的。由于该建筑为办公楼，因此其内部空间设计极为丰富，在首层位置有展示区、餐厅以及咖啡厅的设置需求，因此需要在首层预先留出比较大的空间，设计人员要将模块设置到相应的位置上。在该建筑的二层位置，需要搭建天桥，使建筑之中的人可以通过天桥达到西侧工厂之中，如果只使用单一化的控制方法，设计人员是难以完成多种建筑结构设计工作的，因此本文将框架设计法与模块设计法两种设计方法加以结合，在内部结构较为复杂的首层、二层以及三层应用框架设计法，而在对其他建筑空间结构进行设计时，应用单元模块设计法。 2.2 确定模块类型 在这种模块设计系统之中，可选用的设计方法有很多中，包括中柱单元、普通单元、支撑单元等。四种单元设计情况如图1所示。 图1 模块类型 2.3 设计结构构件 在对钢框架结构进行设计的时候，可以将H型钢梁与矩形钢管柱进行结合使用，在对梁柱的节点进行设计的使用，可以选用隔板贯通型的新型节点，借助隔板来打断梁柱没在连接梁柱的时候，采用焊栓混合连接的方法进行连接。这种结构连接方法具有受力性能比较好，安装工作也比一般的设工作更为便捷。 2.4 设计结构节点 节点设计也是初期结构设计环节之中的一个重点设计任务，在对连接方式进行选择的时候，可以选择螺栓拉杆、插销、特制铆钉电能几种连接方法，在开展连接节点这项工作的时候，不仅需要确保节点的刚度符合要求，同时还要对节点的强度进行测量，这种节点设计的优势在于，其传力系统较为可靠，在进行施工建设的时候也能降低施工难度。 3 模块设计情况分析 3.1 对节点进行简化 模块连接节点的简化要做到传力与实际的节点构造一致，具体简化方式为：考虑到上下模块之间各构件对模块柱的约束，模型中模块
进入PKPM钢结构——框架模块开始进行建模： 1.三维模型输入 轴线输入 楼层定义 柱布置、主梁布置（可一边定义截面，一边布置构件） 本层信息定义（主要是板厚） 偏心对齐（原布置图有相应要求时使用） 荷载定义（初步定义楼面恒、活荷载） 楼层组装 楼层组装（根据图纸实际情况，将标准层、荷载层和层高组合起来形成完整的模型）设计参数（定义相关参数） 本步骤注意要点： 梁柱截面初步定义：对于工字钢梁，翼缘宽度一般为150~250（可根据实际要求增大），腹板高度可按1/15~1/20跨度取值，荷载较小时可酌情减小。 钢框架柱种类较多，总体来说初步估计截面根据长细比来估算，初步满足50＜λ＜150，长细比一般不能超过300（长细比为计算长度与回转半径的比值），且梁截面应满足节点连接的要求。 注意洞口次梁一般都在本菜单内输入完成。 设计参数相关： 注意不能有空出未填项！ 结构形式：框架 主材：钢 钢构件钢材：Q235或Q345 钢截面净毛面积比值：0.85 计算振型个数：层数*3 沿高度体型分段系数，一般无高度方向急剧变化的选择1 其余参数在设计要求中均会说明。 2、输入次梁楼板 楼板开洞（一般只开全房间洞） 次梁布置（如未在上一个菜单完成） 组合楼盖 压板布置（一般选择预设的压板型号） 修改板厚
设悬挑板（如有，且压板需延伸过去） 楼板错层 本步骤注意要点： 板跨度按布置完次梁后的跨度计算 压板选择基本原则： 板跨不能大于压型钢板的最大简支跨度。 楼梯位置板厚修改为0（不能开洞） 板厚定义原则同混凝土结构（短跨的1/30~1/40） 3、输入荷载数据 楼面荷载 楼面恒载 楼面活载 梁间荷载 梁间恒载 梁间活载 本步骤注意要点： 楼面恒载为楼面附加荷载（做法）+楼板自重 楼面活载为根据楼面功能在规范中查询所得数据单位均为千牛/平方米 梁间恒载为梁上构件（如墙、拦板、栏杆、女儿墙等）在梁上施加的线荷载（如墙荷载未给出，则需按墙厚*墙高*容重的公式来折算，并减去开洞折减掉的荷载） 梁间活载一般为设置拦板、栏杆、女儿墙等处由于被倚靠产生的线荷载单位均为千牛/米 荷载根据平面布置输入完成后，进入下一步计算导算时暂时不用进行活荷载折减。 4、 SAT-8计算 进入结构：SAT-8模块 接PM生成SATWE数据 分析与设计参数补充定义 特殊构件补充定义（主要为次梁处改铰接） 生成SATWE数据文件 数据检查 参数补充定义中的注意事项：
钢结构设计规范2 钢结构设计规范 第一章总则 第条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。 第条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。 第条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。第条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号、连接材料的型号和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别。第条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。 第二章材料
第条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢、16Mn钢、16Mnq 钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。 第条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢: 一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。 二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。 注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10℃采用。 第条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50ｔ的中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。但当冬季计算温度等于或低
例题3 钢框架结构分析及优化设计 1
例题钢框架结构分析及优化设计 2例题.钢框架结构分析及优化设计 概要 本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。midas Gen 提供了强度优化和位移优化两种优化方法。强度优化是指在满足相应规范的强度要求 条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。位移优化是针对 钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功 能。本文主要讲述强度优化设计功能。 此例题的步骤如下: 1.简介 2.建立模型并运行分析 3.设置设计条件 4.钢构件截面验算及设计 5.钢结构优化设计
例题钢框架结构分析及优化设计1.简介 本例题介绍midas Gen的优化设计功能。例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见图2 柱:HW200x204x12/12 主梁：HM244x175x7/11 次梁：HN200x100x5.5/8 支撑：HN125x60x6/8 钢材：Q235 层高：一层 4.5m 二～六层 3.0m 设防烈度：8o（0.20g） 场地：II类 设计地震分组：1组 地面粗糙度；A 基本风压：0.35KN/m2； 荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2； 6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2； 1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m； 6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m； 分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用 3
例题钢框架结构分析及优化设计 4图1分析模型图2结构平面图
学习指南 1、课程的重要性和学习目标 本课程是土木工程专业的一门重要的专业课，是一门理论和实际结合较强的课程。通过本课程的学习，在钢结构基本原理的基础上掌握常用钢结构的设计计算方法，为今后从事钢结构设计、施工与安装等奠定坚实的基础，养成基本的工程设计能力。 2、前导课程 材料力学、结构力学、房屋建筑学、土力学与地基基础、建筑结构与选型、荷载与结构设计方法、建筑施工、建筑结构CAD、工程抗震、钢结构基本原理。 3、后续课程 后续课程为钢结构课程设计、钢结构毕业设计实践教学环节，通过课程学习掌握钢结构构件及整体结构的内力计算及组合、杆件验算、节点计算、钢结构图纸绘制及表达，具备从事钢结构设计的基本素质和能力。 4、必要学习工具 绘图工具：AutoCAD； 计算分析工具：Ansys、Sap、Abaqus； 设计工具：PKPM、MTS、天正等建筑、结构分析软件。 5、课程能力点 在学习“钢结构基本原理”的基础上，走向应用阶段，即通过本课程的学习，系统地掌握钢结构的基本计算方法和应用技能，具备进行轻型门式刚架结构、重型单层工业厂房钢结构、多层房屋钢结构及高层房屋钢结构等设计计算的能力，了解相关的设计依据、成果及施工验收等知识，同时也为从事建筑钢结构制造、安装及施工管理打下必要的基础。 6、学习方法 以规范为依据，以教材为基础，借助课堂和网络资源，结合理论课、案例实训课及已完成的实习实践环节，认真做好预习、复习、作业、阅读等课外学习，积极参与课堂或课下讨论、科技创新活动、结构设计大赛等活动，提高综合应用能力。
7、与课程相关的国家标准及图集 [1] 钢结构设计规范GB 50017-2003.北京：中国计划出版社，2003 [2] 建筑结构荷载规范GB 50009-2012.北京：中国建筑工业出版社，2012 [3] 建筑抗震设计规范GB 50011-2010. 北京：中国建筑工业出版社，2010 [4] 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002. 北京：中国计划出版社，2002 [5] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002. 北京：中国计划出版社，2003 [6] 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98. 北京：中国建筑工业出版社，1998 [7] 钢结构工程施工质量验收规范GB50205_2001.北京：中国建筑工业出版社，2002 [8] 建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002 [9] 12m实腹式钢吊车梁-轻级工作制05G514-1 [10] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-2 [11] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-3 [12] 12m实腹式钢吊车梁-重级工作制05G514-4 [13] 单层房屋钢结构节点构造详图(工字型截面钢柱柱脚连接)06SG529-1 [14] 吊车轨道联结及车挡05G525 [15] 多高层民用建筑钢结构节点构造详图01(04)SG519 [16] 钢吊车梁(H型钢_工作级别A1-A5)08SG520-3 [17] 钢结构建筑构造图集CDI02J [18] 钢抗风柱10SG533 [19] 钢梯02J401 [20] 轻型屋面梯形钢屋架（圆钢管、方钢管）06SG515-1 [21] 轻型屋面梯形钢屋架（剖分T型钢）06SG515-2 [22] 轻型屋面梯形钢屋架01SG515 [23] 梯形钢屋架05G511 [24] 柱间支撑05G-336 [25] 压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造01J925-1 [26] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(上册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004 [27] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(下册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004
钢结构设计步骤和设计思路 摘要：钢结构设计简单步骤和设计思路关键词: 钢结构结构设计步骤 (一) 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。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 (二) 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指 导下进行。 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。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间 的相互力学关系和简化近似设计方法。[２０] 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载）,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中,不
钢结构设计 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。 8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。
11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采 用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。 20、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
摘要 该计算书为滨岛医疗中心门诊楼建筑方案及钢框架结构设计计算书，本设计依据建筑方案及给出的结构类型。参照规范有《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《建筑抗震规范》（GB 50011-2010）、《混凝土结构规范》（GB 50010-2010）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）等。完成设计内容有：建筑方案、结构平面布置、结构计算简图确定、荷载统计、内力计算、内力组合、主、次梁、柱选取及布置连接截面验算以及节点设计、楼梯设计、基础设计、工程概预算。结构类型为钢框架结构，梁、柱为钢梁、钢柱，板为组合楼板，柱脚采用埋入式，楼梯为板式钢筋混凝土楼梯、基础采用锥形独立基础。本计算书中列出了框架在恒荷载、活荷载、地震荷载、风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图以及内力组合表。 关键词结构设计；钢框架；独立基础；医用建筑
Abstract The calculations for the BinDao medical center clinic building steel frame building solutions and design calculations, based on the design and construction program structure given type. Design process based on structural loads standard (GB50009-2012) determine the structure of the load, in accordance with the Seismic Design of Buildings (GB50011-2010), design of steel structures (GB50017-2003) and the relevant requirements for structural design and calculation. The main work to complete the structure diagram layout and calculation of the identification, load statistics, internal force calculation and combination of primary and secondary beams and floor cross-section design and checking, node connection design, staircase design, basic design as well as project budget.Type of structure is steel frame structure, beams, columns of steel beams, steel columns, plates of composite slabs, column foot buried, reinforced concrete slab staircase stairs, independent foundation with a tapered base. Meanwhile, The calculations in the framework of the book lists the dead load, live load, seismic loads, wind loads bending moment, shear, axial force, and force combination table. Keywords Structural Design; Steel Frame;single footing medical building;
钢结构设计要点
1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取？ 答：a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度，平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距，通常需要根据平面外支撑布置情况修改。（见《STS 用户手册》） b. 见《钢结构设计手册》（第三版）460页9.8.3节 c. 见《钢结构设计手册》（第三版）435页，437页相关内容 2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度？ 答：可以。见《门式钢架规范》4.1.3条 3. 关于STS中的错误信息：“梁高厚比超限”的解决方法？ 答：网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率>60mm/m造成的，本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条，《钢结构规范》4.3节 4. 高强螺栓可以涂油漆吗？ 答：不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。 5. 如何确定钢架梁的分段比例？ 答：可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3：0.7或0.4：0.6，多跨可取0.3：0.45：0.25 6. 如何估算钢架梁柱截面？ 答：根据荷载与支座情况，钢梁的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。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<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。 7. 关于门式钢架的恒载？ 答：压型钢板及保温层 0.25kN/m2 檩条 0.05kN/m2 悬挂设备 0.2kN/m2
钢结构设计步骤与思路 钢结构设计步骤与思路作者：佚名 时间：2008-7-30 浏览量： 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。直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
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。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。[20] 钢结构通常有框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。 结构选型时,应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRc柱,核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。[19] 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力
钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋 面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。 2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用 下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架 跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图
(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直
支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重
钢框架结构毕业设计 【篇一：钢框架结构计算书-毕业设计】 摘要 摘要 该计算书为滨岛医疗中心门诊楼建筑方案及钢框架结构设计计算书，本设计依据建筑方案及给出的结构类型。参照规范有《建筑结构荷 载规范》（gb 50009-2012）、《建筑抗震规范》（gb 50011-2010）、《混凝土结构规范》（gb 50010-2010）、《钢结构设计 规范》（gb 50017-2003）等。完成设计内容有：建筑方案、结构平 面布置、结构计算简图确定、荷载统计、内力计算、内力组合、主、次梁、柱选取及布置连接截面验算以及节点设计、楼梯设计、基础 设计、工程概预算。结构类型为钢框架结构，梁、柱为钢梁、钢柱，板为组合楼板，柱脚采用埋入式，楼梯为板式钢筋混凝土楼梯、基 础采用锥形独立基础。本计算书中列出了框架在恒荷载、活荷载、 地震荷载、风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图以及内力组合表。 关键词结构设计；钢框架；独立基础；医用建筑 燕山大学本科生毕业设计（论文） abstract the calculations for the bindao medical center clinic building steel frame building solutions and design calculations, based on the design and construction program structure given type. design process based on structural loads standard (gb50009-2012) determine the structure of the load, in accordance with the seismic design of buildings (gb50011-2010), design of steel structures (gb50017-2003) and the relevant requirements for structural design and calculation. the main work to complete the structure diagram layout and calculation of the identification, load statistics, internal force calculation and combination of primary and secondary beams and floor cross-section design and checking, node connection design, staircase design, basic design as well as project budget.type of structure is steel frame structure, beams, columns of steel beams, steel columns, plates of composite slabs, column foot buried, reinforced concrete slab staircase stairs, independent foundation with a tapered base. meanwhile, the calculations in the framework of the book lists the dead load, live load,
钢结构原理与设计课程设计任务书 一、题目：普通梯形钢屋架设计 二、设计资料（由老师分组确定） 某厂房总长度90M，跨度根据不同班级及学号从附表1中取，纵向柱距6m。 1.结构形式:梯形钢屋架。屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。 3.屋盖结构及荷载 无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值值根据不同学号按附表取。施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载取0.6 KN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层（根据学号按附表取) 一毡二油隔气层0.05KN/m2 水泥砂浆找平层0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板1.45KN/m2 三、设计内容 1．课程设计计算书 包括如下内容的全部设计和计算过程：
①屋盖支撑、檩条布置的示意图 ②设计荷载统计 ③檩条设计及验算过程 ④屋架杆件几何尺寸、内力的计算过程及结果 ⑤屋架杆件截面计算过程及结果,屋架节点计算过程及结果 2．钢屋架施工详图 绘制2#施工图，屋架轴线比例1：20或1：30，相应构件比例为1：10或1：15，内容包括： ①屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及超拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（有二个比例）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表。 ⑥说明 四、设计要求 1.计算书须按规范要求完成，插图应用按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合，表明表、图号；要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。 2.图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求；绘制钢屋架施工图，其中包括屋架简图、屋架结构图、上下弦平面图、必要的剖面图和零件大样图、材料表和设计说明等。施工图1～2张（2号）。 要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。 3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请学生按附表2将自己的取值填入设计任务书中。
设计资料 北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车间跨度21m，长度144m，柱距6m，厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm，混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 ＝L-300＝20700mm， 屋架计算跨度为L ＝1990mm， 端部高度取H 中部高度取H＝H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。
第八章基础设计 第一节基础设计的特点 由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同，传至基础顶面内力是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相比，最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩，在风荷载起控制作用的情况下，还存在较大的上拔力。柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移，基础受上拔力作用，在覆土较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这方面的问题，后面再作详述。由于轻钢结构的这些受力特点，导致其基础设计与其它结构存在很大的不同，主要表现在以下几个方面： ⒈基础形式 基础型式选择应根据建筑物所在地工程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独立基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基等等，而对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，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，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采用桩基础，一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。
轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，从而使刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。 ⒊基础破坏形式 要正确进行基础设计，首先要知道基础破坏形式，对其工作原理有所了解。 对于砼结构，通常柱网尺寸较小，故柱底水平力相对较小，基础一般不会产生滑移现象，又由于上部结构自重很大，足以抵抗风荷载作用下产生的上拔力，故基础也不会产生上拔的可能，对于这种结构，基础主要发生冲切、剪切破坏；而轻钢结构则不同，基础除
发生冲切、剪切破坏之外，由于存在较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏，另外，在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开或半敞开的结构，由于轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。为防止这些破坏的发生，最经济有效的方法是增加基础埋深，即增加基础上覆土的厚度，但增加了土方开挖和回填工程量。另外对于轻钢结构基础，还须预埋锚栓（也称地脚螺栓），用于上部结构和基础的连接，若锚栓离砼基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，所以我国钢结构设计规范规定了锚栓离砼基础边缘的距离不得小于150mm；若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度。 ⒋基础设计内容 基础设计一般包括基础底面积确定、基础高度确定和配筋计算，还应符合有关构造措施。基础底面积可根据地基承载力确定，同时还应考虑软弱下卧层存在；基础高度由冲切验算确定；在基础底面积和高度确定的情况下计算基础配筋，这里须注意伸缩缝双柱基础处理，双柱为基础提供了两个支点，在地基反力作用下，有可能出现负弯矩，即基础上部受拉的情况，
钢框架-中心支撑结构体系设计浅析 摘要：通过具体工程实例对钢框架-中心支撑结构体系进行分析，并进一步探讨钢框架-中心支撑结构体系的结构布置、结构分析、特殊构件与节点设计，以供设计参考。 关键词：钢框架-中心支撑；弹性时程分析；支撑与梁柱节点 1工程概况 某管理中心办公楼，地下1层，地上17层，建筑高度69.3m，标准层层高3.9m，总建筑面积44440m2。地下一层为车库及设备用房，地上部分主要功能为办公及会议，标准层结构平面布置见图1。 图1标准层结构平面布置图 工程抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，II类场地。按百年一遇风荷载取值，基本风压0.45kN/m2，地面粗糙度B类。 2结构体系与布置 主体结构采用钢框架-中心支撑体系，方(或矩形)钢管混凝土柱、H型钢梁及H型钢支撑。地下一层钢框架外包混凝土形成钢骨混凝土结构，支撑下部的地下室部分改为钢筋混凝土剪力墙，基础采用独立基础加防水板。 建筑标准层平面长82m，宽28.2m，长宽比约为2.9，长宽比相对较大。中部为公用区域，左右两边各有一个采光天井，天井外侧仅有3.2m宽楼板相连。根据建筑平面，最终确定的标准层结构平面布置见图1。利用中部公用区域布置六榀、组合成两个槽型的支撑框架(位置见图1中的ZC-1、ZC-2)。考虑到建筑平面两侧楼板透空，仅在端部有部分楼板相连，使得部分框架不能连成整体，以致结构两侧刚度大大降低，扭转效应显著，在③、轴布置两榀混合支撑框架(位置见图1中的ZC-3)，以提高结构两端的刚度。各榀支撑框架立面见图2。结合建筑门洞口位置，ZC-1、ZC-2分别采用人字形支撑和V字形支撑。ZC-3上部为迭层混合空腹桁架；为满足建筑使用功能，支撑在五层向两侧框架进行转换，且转换后采用越层单斜杆支撑。为实现建筑主入口处门厅大空间要求，⑦、⑧轴框架局部抽柱并采用转换桁架进行托柱转换，⑦、⑧轴框架立面简图见图3。中部公用区域在、轴和、轴之间因设备管线布置及建筑净高要求，除个别楼层外无法设置钢梁(见图1、3)，为更好地协调各部分框架协同受力，增加结构整体性，楼板厚度设计为140mm，并采用双层双向配筋，同时在建筑端部透空楼板外的相连部分板中设斜向抗剪钢筋以增强其受力性能。
一、钢结构安装的预备 1、施工组织设计 钢结构安装的施工组织设计应扼要描述工程概况、全面统计工程量、准确选择施工机具和施工方法、公道编排安装顺序、具体拟订主要安装技术措施、严格制定安装质量尺度和安全尺度、当真编制工程进度表、劳动力计划以及材料供给计划。 2、施工前的检查 施工前的检查包括钢构件的验收、施工机具和丈量用具的检修及基础的复测。 （1）钢构件的验收 对钢构件应按施工图和规范要求进行验收。钢构件运到现场时，制造厂应提供产品出厂合格证及下列技术文件： ①设计图和设计修改文件； ②钢材和辅助材料的质保单或试验讲演； ③高强螺栓摩擦系数的试测资料； ④工厂一、二类焊缝检修讲演； ⑤钢构件几何尺寸检修讲演； ⑥构件清单。 安装单位应对此进行验收，并对构件的实际状况进行复测。若构件在运输过程中有损伤，还须要求出产厂修复。 （2）施工机具及丈量用具的检修 安装前对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其它配件均须进行检修，
保证具备可靠的机能，以确保安装的顺利及安全。 安装时丈量仪器及用具要按期到国家尺度局指定的检测单位进行检测、标定，以保证丈量尺度的正确性 3、基础的复测。 钢结构是固定在钢砼基座（基础、柱顶、牛腿等）上的。因而对基座及其锚栓的正确性、强度要进行复测。基座复测要对基座面的水平标高、平整度、锚栓水平位置的偏差、锚栓埋设的正确性作出测定。并把复测结果和整改要求交付基座施工单位。 4、编制安装计划和构件供给计划，组织好施工。 5、检查钢构件：钢构件出厂时应具有出厂合格证，安装前按图纸查点复核构件，将构件依照安装顺序运到安装范围内，在不影响安装的前提下，尽量把构件放在安装位置下边，以保证安装的便利。, 6、钢柱安装：吊装前首先确定构件吊点位置，确定绑扎方法，吊装时做好防护措施。钢柱起吊后，当柱脚距地脚螺栓约30-40CM时扶正，使柱脚的安装孔对准螺栓，缓慢落钩就位。经由初校待垂直偏差在20MM内，拧紧螺栓，临时固定即可脱钩。 7、钢梁吊装：钢梁吊装在柱子复核完成后进行，钢梁吊装时采用两点对称绑扎起吊就位安装。钢梁起吊后距柱基准面100MM时垂垂慢就位，待钢梁吊装就位后进行对接调整校正，然后固定连接。钢梁吊装时随吊随用经纬仪校正，有偏差随时纠正。 8、墙面檩条安装：檩条截面较小，重量较轻，采用一钩多吊或成片吊装的方法吊装。檩条的校正主要是间距尺寸及自身平直度。间距检