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
只存在轴向力N和水平力V，对于刚接柱脚，除存在轴向力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，所以规也规定了锚栓埋入长度。 ⒋基础设计容 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
柱脚锚栓设计计算书 计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 一、基本参数 锚栓号M1 弯矩M(kN·m) 50 轴力N(kN) 100 底板长L(mm) 700 底板宽B(mm) 300 锚栓至底板边缘距离d(mm) 650 11.9 混凝土强度等级C25 混凝土轴心抗压强度设计值fc (N/mm2) 单侧锚栓个数n 4 锚栓直径de(mm) 21 锚栓材质Q235 锚栓抗拉强度设计值fta (N/mm2) 140 计算简图： σm ax=N/(B*L)+M/(B*L2/6)=100×103/(300×700)+50×106/(300×7002/6)=2.517N/mm2≤fcc=0
.95*fc=0.95×11.9=11.305N/mm2 满足要求！ σmin=N/(B*L)-M/(B*L2/6)=100×103/(300×700)-50×106/(300×7002/6)=-1.565N/mm2 压应力分布长度：e=σmax/(σmax+|σmin|)*L=2.517/(2.517+|-1.565|)×700=431.627mm 压应力合力至锚栓距离：x=d-e/3=650-431.627/3=506.124mm 压应力合力至轴心压力距离：a=L/2-e/3=700/2-431.627/3=206.124mm 锚栓所受最大拉力： Nt=(M-N×a)/x=(50-100×206.124/1000)/(506.124/1000)=58.064KN≤n×π×de2/4×fta=4×3.142×212/4×140=193.962KN 满足要求！
M N ???--2 233102.20361027.1416
mm f M t 7.15205 8495 66=?=≥ 满足要求 取,30mm t ∴ ③区段内底板下平均反力 2min max /45.12 85 .004.22 mm N =+= += σσσ ③区按三边支承板：mm a 178 2= mm b 2002= 124.1178 200 22==a b 查表得118 .0=β N a M 1260717846.3115.022 22=??==σβ mm y 6903 480 100950=- -= 锚拴受力为 KN y Na M Nt 25.680690 31592.36100.4813=?-?=-= 采用4个M45的锚拴，Nt=182.8*4=731.2KN 满足要求 2、Z2柱脚
0.1=c kN 82.954 cc c f βcc c f β= 查表得060.0=β N a M 2368026562.5060.022 22=??==σβ mm f M t 9.21295 23680 66=?=≥ 满足要求 取,30mm t ∴ ③区按三边支承板：mm a 178 2= mm b 2002= 124.1178 200 22==a b 查表得118.0=β N a M 2047717862.5115.022 22=??==σβ mm f M t 4.20295 20477 66=?=≥ 满足要求 取,30mm t ∴
mm y 7493 100950=- -= 锚拴受力为 KN N 14422.1/24.10482/36.1138=+= 223/6.9/77.4756 400101442mm N mm N bl N c <=??==σ ○ 1区段内底板下平均反力
钢结构设计注意事项 一 拿到作业图不要盲目建模计算。先进行全面分析，与建筑设计人员进行勾通，充分了解工程的各种情况（功能、选型等）。 二 建模计算前的前处理要做好。比方荷载的计算要准确，不能估计。要完全根据建筑做法或使用要求来输入。 三 在进行结构建模的时候，要了解每个参数的意义，不要盲目修改参数，修改时要有依据。 四 在计算中，要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面。这一点要作为我们的设计理念之一来重视。
五 梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改，这都要有依据可循（可根据验算简图等资料）。具体有以下集中修改或注意事项： a、梁： 1、梁的标高（是否确定梁底标高及梁上翻等问题） 2、梁的支座负筋不能太疏，要人为加密。 3、梁的跨数要核对。 4、尽量减少钢筋的种类和级差（≤2级） 5、有雨蓬等外挑构件处的梁要加强（可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施） 6、钢筋在梁中的放置必须满足净距要求，特别是梁上部钢筋的净距（≥1.5d 或30mm）
7、碰到电算结果的井字梁（有主次关系）处，要分清主次关系，在主要梁支座处标出支座筋 8、搁在边梁上的连梁等，在靠边梁处的支座筋不宜过大，宜减小，从而减少对边梁的扭矩 9、有主次梁关系，从梁截面上也有区别，次梁适当放小。 b、柱： 1、满足轴压比要求（≤0.9） 2、大跨度的厂房等，柱子截面宜选用长方柱。 3、构造柱的设置（细查规范《建筑抗震设计规范》P72） c、板： 1、负筋不宜选用过细的钢筋，可以用较大直径的钢筋代替，可避免施工时被踩下；较大 直径钢筋不宜过疏，否则受力不力或容易开裂。
浅析钢结构柱脚设计要点 柱脚的构造使柱身的内力可靠的传给基础，并和基础有牢固的连接。柱脚的连接形式有铰接和刚接两种形式，铰接柱脚不承受弯矩，只承受轴向压力和水平剪力，剪力通常由底板和基础表面的摩擦力传递，当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键，抗剪键可用方钢、短T 字钢和H 型钢做成。刚接柱脚承受弯矩，轴向压力和水平剪力。本文简述柱脚底板区格划分及计算，阐述其施工时需要注意的问题和施工控制重点，并对柱脚施工时出现的问题，提出具体处理方法。 1 柱脚计算 1.1柱脚底板面积计算 底板截面尺寸决定于基础材料的抗压能力，柱脚底板和基础接触面为作用力与反作用力，基础对底板的压应力可近似认为是均匀的，柱脚底板所需净面积 A n （柱脚底板长乘宽，减去锚栓孔面积）为： A n ≥ N 为柱承受轴向压力；c f 为基础混凝土的抗压强度设计值；c β为混凝土局 部承压时的强度提高系数，c f 、c β均按设计规范取值。 1.2 柱脚底板厚度计算 底板的厚度由板的抗弯强度决定，底板可视为一个支撑在靴梁、隔板和柱端的平板，承受基础传来的均匀反力，靴梁、隔板和柱端面均可视为底板的支撑边，并将底板分割成不同的区格，其中有四边支撑、三边支撑、两相邻边支撑和一边支撑等区格。在均匀分布的基础反力作用下，各区格板单位宽度上的最大弯矩为： 1.2.1 四边支撑区格板：2qa M α= q 为作用于底板单位面积上的压应力，q=N/ A n ；a 为四边支撑短边长度；α为系数，根据长边b 与短边a 之比按表一取值 表1 α值 1.2.2 .三边支撑区格和两相邻边支撑区格：M=βqa 12 a 1为三边支撑区格自由长度，两相邻边支撑区格为对角线长度；β为系数， b/a 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 3.0 ≥4.0 α 0.048 0.055 0.063 0.069 0.075 0.081 0.086 0.091 0.095 0.099 0.101 0.119 0.125 C C f N β
Annex 2: Form of Submission for JCPL Best Practice (Submit your contribution (Annex 2 form and soft copy of the proposal) via email to kmd@https://www.doczj.com/doc/b116360501.html,) Author (s)/作者: 徐丽惠 Originator: Dept/部门: 设计部 Title of Submission /题目: 钢结构柱脚锚栓计算方法 A. Types of Submission /类型: ( ? Please tick 1 of the submission type /请选择其中一项) B. Category/专业分目:( ? Can tick more than 1 field/可多选) ?Research Papers/研究报告 ?Design Resources & Details/设计资源及细节 ?Procedures/过程 ?Forms & templates/表格及样本?Others/其它By Discipline: ?Architectural ?Civil ?Structural ?Mechanical ?Electrical ?Quantity Surveying ?Masterplanning ?Others: Facility Management By Project Phases: ?Business Development ?Design & Documentation ?Authority Submission ?Construction ?Post Construction ?Others_____________ C. Synopsis/ 摘要:关于钢结构柱脚锚栓的计算方法 D.Keywords/关键词:柱脚锚栓计算方法 E. Contents/内容:见附件 F. Date of Submission/上交日期: 8／10／２００３ G. Signature of Originator/作者签名: 徐丽惠
一、编制依据 1、工程施工图及相关技术资料； 2、钢结构安装工程相关施工及验收规范； 3、建筑现场条件； 4、类似工程的施工经验及相关资料。 二、工程概况 生产厂房为单层门式刚架结构，基础为独立基础。柱脚锚栓型号有两种型号：Ⅰ型和Ⅲ型；Ⅰ型锚栓有M24，Ⅲ型锚栓有M42、M45、M52、M52（加长）、M60、M95六种。柱脚锚栓与基础承台、短柱一次性浇筑，基础短柱钢筋比较密集，现场施工面积大，工序复杂，定位及固定较难。 三、施工准备 1、施工环境准备： 柱脚锚栓预埋是上部钢结构工程安装的基础，直接影响钢结构的安装质量，因此预埋的准确性要求非常高，所以必须做好预埋的现场准备工作： a、校正、核实轴线控制点及原始标高控制点； b、保证纵横轴线贯通，在轴线及标高的放线时，无障碍物阻挡经纬仪、水准仪的视线； c、基础钢筋校正、绑扎完毕以及模板校正、加固完毕后进行柱脚锚栓安装；有短柱的基础需先安装柱脚锚栓再绑扎柱段箍筋。 2、材料准备 各种规格的柱脚锚栓、锚板及筋板以及锚栓固定辅助材料（锚栓支架等）按安装进度要求进场。
3、施工机具准备 a、由于柱脚锚栓的预埋精度要求很高，因此需要对其精确地抄平、定位、固定，根据地脚螺栓的预埋要求，需全站仪、经纬仪、水准仪； b、柱脚锚栓按设计要求采用支架定位。施工时需要用到木桩，用于轴线的定位，将木桩打入土中，用小铁锤在木桩上钉钉子以便预埋时复核轴线。另外，焊接用电焊机、焊条，及放线辅助工具等应准备充足； c、因柱脚螺栓直径较大，锚栓底部焊接有较厚的锚板。M95的锚栓（包括锚板）单根重量为192Kg，安装时需采用8t的汽车吊配合安装。安装吊车及时进场，并有保证吊安全车行驶的道路。 四、施工工艺 柱脚锚栓预埋精度直接影响后期钢结构的安装质量，因此，预埋工作必须作精细。施工前施工管理人员应认真看图，在完全理会设计意图的同时，及时发现图纸中的各种问题，当一切无误后，向专业技术工人进行书面技术交底。 1、施工工艺流程 进场材料验收→控制轴线及标高控制点的测量放线，打木桩、钉铁钉→安放柱脚螺栓及固定支架→钢筋绑扎与校正→调整模板上的轴线与控制桩上的控制轴线→调整螺栓的定位与水平标高→核查柱距、跨度→焊接固定柱脚螺栓→焊接完成后再次复核地脚螺栓轴线及标高→用塑料布包裹螺栓的螺牙部位→浇筑混凝土过程中派人跟踪检查柱脚螺栓是否有偏差→再次复核轴线及标高。 2、锚栓埋设及固定 a、根据原始轴线控制点及原始标高控制点，进行测量、放线。每个基础预埋锚栓的两个方向的轴线必须用四根木桩十字定位。控制轴线
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
圆形底板刚接柱脚压弯节点技术手册 根据对柱脚的受力分析，铰接柱脚仅传递垂直力和水平力；刚接柱脚包含外露式柱脚、埋入式柱脚和外包式柱脚，除了传递垂直力和水平力外，还要传递弯矩。 软件主要针对圆形底板刚接柱脚压弯节点，计算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中的相关条文及规定，并对相关计算过程自行推导。 设计注意事项 刚性固定外露式柱脚主要由底板、加劲肋（加劲板）、锚栓及锚栓支承托座等组成，各部分的板件都应具有足够的强度和刚度，而且相互间应有可靠的连接。 为满足柱脚的嵌固，提高其承载力和变形能力，柱脚底部（柱脚处）在形成塑性铰之前，不容许锚栓和底板发生屈曲，也不容许基础混凝土被压坏。因此设计外露式柱脚时，应注意：（1）为提高柱脚底板的刚度和减小底板的厚度，应采用增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施； （2）设计锚栓时，应使锚栓在底板和柱构件的屈服之后。因此，要求设计上对锚栓应留有15%~20%的富裕量，软件一般按20%考虑。 （3）为提高柱脚的初期回转刚度和抗滑移刚度，对锚栓应施加预拉力，预加拉力的大小宜控制在5~8kN/cm2的范围，作为预加拉力的施工方法，宜采用扭角法。 （4）柱脚底板下部二次浇灌的细石混凝土或水泥砂浆，将给予柱脚初期刚度很大的影响，因此应灌以高强度微膨胀细石混凝土或高强度膨胀水泥砂浆。通常是采用强度等级为C40的细石混凝土或强度等级为M50的膨胀水泥砂浆。 一般构造要求 刚性固定露出式柱脚，一般均应设置加劲肋（加劲板），以加强柱脚的刚度；当荷载大、嵌固要求高时，尚须增设锚栓支承托座等补强措施。 圆形柱脚底板的直径和厚度应按下文要求确定；同时尚应满足构造上的要求。一般底板的厚度不应小于柱子较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。 通常情况下，圆形底板的长度和宽度先根据柱子的截面尺寸和锚栓设置的构造要求确定；当荷载大，为减小底板下基础的分布反力和底板的厚度，多采用补强做法，如增设加劲肋（加劲板）和锚栓支承托座等补强措施，以扩展底板的直径。此时底板的尺寸扩展的外伸尺寸（相 对于柱子截面的边端距离），每侧不宜超过底板厚度的倍。
、编制依据 1、工程施工图及相关技术资料； 2、钢结构安装工程相关施工及验收规范； 3、建筑现场条件； 4、类似工程的施工经验及相关资料。 二、工程概况 生产厂房为单层门式刚架结构，基础为独立基础。柱脚锚栓型号有两种型号：I型和皿型；I型锚栓有M24,皿型锚栓有M42、M45、M52、M52 （加长）、M60、M95六种。柱脚锚栓与基础承台、短柱一次性浇筑，基础短柱钢筋比较密集，现场施工面积大，工序复杂，定位及固定较难。 三、施工准备 1、施工环境准备： 柱脚锚栓预埋是上部钢结构工程安装的基础，直接影响钢结构的安装质量，因此预埋的准确性要求非常高，所以必须做好预埋的现场准备工作：a校正、核实轴线控制点及原始标高控制点； b保证纵横轴线贯通，在轴线及标高的放线时，无障碍物阻挡经纬仪、水准仪的视线； c、基础钢筋校正、绑扎完毕以及模板校正、加固完毕后进行柱脚锚栓安装；有短柱的基础需先安装柱脚锚栓再绑扎柱段箍筋。 2、材料准备 各种规格的柱脚锚栓、锚板及筋板以及锚栓固定辅助材料（锚栓支架等）按安装进度要求进场 3、施工机具准备
a由于柱脚锚栓的预埋精度要求很高，因此需要对其精确地抄平、定位、固定，根据地脚螺栓的预埋要求，需全站仪、经纬仪、水准仪； b柱脚锚栓按设计要求采用支架定位。施工时需要用到木桩，用于轴线的定位，将木桩打入土中，用小铁锤在木桩上钉钉子以便预埋时复核轴线。另外，焊接用电焊机、焊条，及放线辅助工具等应准备充足； c因柱脚螺栓直径较大，锚栓底部焊接有较厚的锚板。M95的锚 栓（包括锚板）单根重量为192Kg,安装时需采用8t的汽车吊配合安装。安装吊车及时进场，并有保证吊安全车行驶的道路。 四、施工工艺 柱脚锚栓预埋精度直接影响后期钢结构的安装质量，因此，预埋工作必须作精细。施工前施工管理人员应认真看图，在完全理会设计意图的同时，及时发现图纸中的各种问题，当一切无误后，向专业技术工人进行书面技术交底。 1、施工工艺流程 进场材料验收→控制轴线及标高控制点的测量放线，打木桩、钉铁钉→安放柱脚螺栓及固定支架→ 钢筋绑扎与校正→ 调整模板上的轴线与控制桩上的控制轴线→调整螺栓的定位与水平标高→核查柱距、跨度→焊接固定柱脚螺栓→焊接完成后再次复核地脚螺栓轴线及标高→用塑料布包裹螺栓的螺牙部位→浇筑混凝土过程中派人跟踪检查柱脚螺栓是否有偏差→再次复核轴线及标高。 2、锚栓埋设及固定 a根据原始轴线控制点及原始标高控制点，进行测量、放线。每
钢结构设计的八大要点 钢结构设计要点 钢结构设计简单步骤和设计思路 （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。（无论结构软件 如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过 硬的素质。）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。屋面上雪
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。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材 料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。） 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(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承 受1/4的总水平力。 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足 不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截 面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑 在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 （三）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。
钢结构设计原理重点 1、什么是柱子曲线？现行规范采用几条？为什么采用此数目？（1）根据设计中经常采用的住的不同截面形式并考虑初弯矩和残余应力影响的稳定系数9 -正则化-广义长细比曲线 （2）4条 （3）初弯矩和残余应力不同 2、轴心构件的屈曲形式，什么截面发生此种屈曲？ 弯曲屈曲单轴对称截面绕非对称轴失稳扭转屈曲双轴对称屈曲（十字形）弯扭屈曲单轴对称截面绕对称轴失稳 3、影响轴压构件初始缺陷的因素有哪些？残余应力、初弯曲、初弯矩、初偏心 4、构件翼缘腹板局部稳定各简化为什么条件上的板？其计算原则是什么？ （1）构件翼缘-三边简支，腹板-四边简支（2）局部不失于整体失稳5、格构式受压构件需要对那些进行验算？（1）构件在弯矩作用平面内失稳（2）构件在弯矩作用平面外失稳（3）单肢验算（4）缀材验算 6、格构式受压构件对虚轴为何采用换算长细比？它的缀件有什么作用？计算模型？ （1）两分肢向缀材抗剪强度比实腹式构件弱得多，绕虚轴稳定承载力有所降低，故采用加大的长细比（2）缀材承受剪力，而且能接受分肢计算长度（3）缀条为腹板，缀板为梁
7、轴压设计原则（1）等稳定性：使构件两个主轴方向的稳定承载力相同，以达到经济的效果，长细比应尽量接近，入x=入y（等稳定性原则）。（2）宽肢薄壁（3）连接方便，便于施工（4）制造省工 8.轴心受压正常使用极限状态如何保证？控制长细比 9.梁强度需验算哪些方面？弯曲正应力，剪应力，局部压应力，折算 应力。 10.抗弯强度验算塑性发展系数的要求？陈绍蕃、顾强钢结构设计原 理第二版p79 页，对直接承受动力荷载的梁，不考虑塑性发展，11?梁翼缘局部设计稳定的保证措施：限制宽厚比a弹性设计v根号 下235/fy; b塑性设计v 9倍的；c部分塑性v 13倍的。 12.梁腹板加劲肋作用 横向:承受剪力&局部压应力纵向:承受弯矩。 短加劲肋:承受局部压应力。 13.支撑加劲肋作用及如何计算? 承受集中力和支座反力 14.影响梁整体稳定性的因素有哪些？ a抗弯刚度，抗扭刚度，翘曲刚度，提高M cr,稳定性增加，b受压区侧向支撑长度增加，临界弯矩M cr增加，C荷载性质（纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力） d 荷载作用位置，作用于翼缘M cr 降低，作用于下翼缘M cr增加f支座多余约束条件越强；M cr增加e 加强受压翼缘比加强受拉翼缘有效，M ”增加。 15.何时无需进行梁整体稳定？ a有铺板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止受压翼缘侧向位
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
钢结构设计的稳定性原则与设计要点 作者：马云龙 来源：《科学与财富》2020年第26期 摘要：钢结构作为建筑设计中一种主要的建造形式，目前，在大型厂房、桥梁、高层建筑物设计中被广泛应用。钢结构所采用的建筑钢材具有防变形、耐腐蚀、抗震以及符合环保要求等众多优点，因此能够在建筑设计领域得到广泛的应用。建筑工程采用钢结构时，其结构稳定性作为一个至关重要的指标，直接决定了建筑物的质量和使用寿命。本文结合笔者多年的建筑设计经验对建筑工程钢结构的稳定性展开讨论，已对相应问题提供参考。 关键词：建筑;钢结构;稳定性 0.;;; 前言 在建筑工程技术漫长的发展历程中，钢结构占据重要地位，目前，作为一种主流的建筑结构形式，被广泛应用于各类建筑设计中，尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在上世纪，由于钢材冶炼技术并不发达，建筑用钢材含碳量较高，其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视，一度被边缘化，几乎淘汰。近年来，随着金属冶炼科技的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产，钢结构又重新受到建筑设计师的青睐，被越来越多地使用在各种工程建造中，在减轻建筑物总体结构重量，提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。[1]随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用也越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析钢结构稳定性的设计在建筑工程使用的要点和原则，并总结相关经验教训。 1.;;; 钢结构的概念 钢结构顾名思义就是以钢材作为结构搭建的主要原材料，通过钢梁、钢板、钢柱等不同的钢制组件，采用焊接、铆接等连接手段进行拼接组装，进行大型建筑物搭建的建筑结构类型。钢结构以各类钢材作为主要材料，与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻，韧性强等特点，能够承受更大的力，因此在大中型建筑物设计中经常采用钢结构设计。钢结构构造稳定，不易变形，能够为建筑物提供良好的安全稳定性。但是，在某些特殊情况下也有可能出现钢结构失稳的情况，常见的有以下两种情况：一种是过大的压力直接作用在受力平衡点上，造成结构整体受力不均导致失稳。[2]另一种是钢结构构件由于长期使用，导致内部结构发生金属疲劳等问题，内部结构失去支撑作用，导致整体结构失稳。在进行钢结构设计之前，有必要明确这种结构的稳定性特点，才能在设计过程中有的放矢，避免结构弱点，发挥钢结构的优势，使得建筑物中的钢结构发挥更好的作用。 2.;;; 钢结构提高设计稳定性的原则
铰接柱脚设计：（考虑电葫芦集中荷载） 锚栓采用Q345钢（抗弯，抗拉设计值f=295N/mm 2;抗剪设计值f v =295N/mm 2;） 假定砼基础为C20，f c =10N/mm 2. 由钢架梁计算知：柱底轴力N=214.75KN,最大剪力V max =582.99 KN 1,柱脚有效A=540mmX350mm=189000 mm 2; 柱脚底板应力验算： 22/10/1159.14323241890001000 75.214mm N mm N X X X X a A N <=-=-=π σ 2，按一边支承板（悬臂板）计算弯矩 mm N X X ?=??? ? ?-=M 161182161751559.12121 脚板厚度mm mm X f M MAX 2011.1832829516118 66<====δ 3，取t=20mm 进行抗剪验算 A:轴力磨擦抗剪MAX fb V X N V <===9.8575.2144.04.0；故需要设计抗剪键 B:抗剪键设计： 施工图总剖面数: 5 当前剖面归并号: 4 柱号: 1 柱脚形式: 2 ( 铰接) 计算柱脚底板的设计内力: M= 0.000 kN.m, N= 214.308 kN 基础混凝土等级: 20 基础混凝土强度: 9.600 基础混凝土最大压应力: 1.529 满足: 柱脚混凝土抗压满足! 计算柱脚锚栓的设计内力: M=0.000 kN.m, N=0.000 kN 锚栓抗拉强度: 直径=M24, Ftb= 180.000 N/mm , Ntb= 63.450 kN 锚栓拉应力 : Max Ft=0.000 N/mm ; 锚栓拉力: Max Nt= 0.000 kN 满足: 柱脚锚栓抗拉满足! 柱脚需要设计抗剪键: 抗剪键设计剪力: V =493.815 kN (组合号= 11 ) 抗剪键截面: [32c 抗剪键长度: 300.0 mm 侧面混凝土压应力: 9.6 抗剪键根部设计弯矩: M =74.072 kN.m 抗剪键强度设计值: f =310.000 N/mm , fv=180.000 N/mm 抗剪键根部应力: sgm = 137.762 N/mm ,tao= 156.944 N/mm 与底板连接角焊缝尺寸: 8 mm
表1Q235 钢锚栓选用表 锚栓直径 d (mm) 锚栓截面 有效面积 A0 (cm) 连接尺寸锚固长度及细部尺寸每个螺栓 的受拉承 载力设计 值 t a N (KN) Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型 单螺母双螺母锚固长度l (mm)锚板尺寸 a (mm) b (mm) a (mm) b (mm) 当基础混凝土的强度等级为 C (mm) t (mm) C15 C20 C15 C20 C15 C20 20 22 24 27 30 33 36 39 42 45 2.448 3.034 3.525 4.594 5.606 6.936 8.167 9.758 11.21 13.06 45 45 50 50 55 55 60 65 70 75 75 75 80 80 85 90 95 100 105 110 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 90 95 100 105 110 120 125 130 135 140 500 550 600 675 750 825 900 1000 400 440 480 540 600 660 720 780 1050 1125 840 900 630 675 505 540 140 140 20 20 34.3 42.5 49.4 64.3 78.5 97.1 114.3 136.6 156.9 182.8
表2Q235 钢锚栓选用表 锚栓直径 d (mm) 锚栓截面 有效面积 A0 (cm) 连接尺寸锚固长度及细部尺寸每个螺栓 的受拉承 载力设计 值 t a N (KN) Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型 单螺母双螺母锚固长度l (mm)锚板尺寸 a (mm) b (mm) a (mm) b (mm) 当基础混凝土的强度等级为 C (mm) t (mm) C15 C20 C15 C20 C15 C20 48 52 56 60 64 68 72 76 80 14.73 17.58 20.30 23.62 26.76 30.55 34.60 38.89 43.44 80 85 90 95 100 105 110 115 120 120 125 130 135 145 150 155 160 165 110 120 130 140 150 160 170 180 190 150 160 170 180 195 205 215 225 235 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 960 1040 1120 1200 1280 1360 1440 1520 1600 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200 575 625 670 720 770 815 865 910 960 200 200 200 240 240 280 280 320 350 20 20 20 25 25 30 30 30 40 206.2 246.1 284.2 330.7 374.6 427.7 484.4 544.5 608.2
钢结构柱脚螺栓预埋安装施工工艺 允智 近年来，随着经济社会不断深入发展，工业厂房越来越多的采用钢结构建筑。在钢结构建筑中，主体结构与基础连接方式主要有：预埋螺栓连接和插入式杯口连接，在一般钢结构中常用连接方式主要采用预埋螺栓连接。预埋螺栓的质量关系到整体钢结构安装质量。如果预埋螺栓变差过大，严重会造成爆破基础重做的后果。为此，我公司一些项目经过摸索，总结出一套安装钢结构柱脚螺栓施工工艺，经过几个项目实施，很大程度的提高了工程施工质量和施工效率，达到较好应用效果。 1、特点： 该工艺施工的关键在于控制每一个基础预埋螺栓顶标高及螺栓与轴线相对位置，这对螺栓预埋安装要求比较严格。 2、适用围： 本工艺适用于钢结构建筑柱脚螺栓预埋安装，类似的一些设备基础螺栓预埋安装。 3、工艺原理： 固定及支撑每一个基础柱脚螺栓组的铁板和支撑的钢筋要具有一定的钢度和强度。可保证在安装时，受到施工荷载时不变形，支撑用的钢筋在受浇筑砼和振动器振捣时不变形，确保基础的每一根螺栓与轴线的相对位置及标高不变。
4、施工准备： （1）当基础开始施工，预埋螺栓即可进场，在进场前对预埋螺 栓的原材料质量及外观进行检查验收。 （2）准备≥Φ16钢筋及Φ3.2E40**型焊条，以备螺栓组装及安 装焊接使用。≥Φ16可用具有适合长度的废钢筋头。 （3）测量工具：2S级以上光学经纬仪两台，水准仪一台，5m 钢卷尺，水平尺一把，线锤一个。 （4）每种规格柱脚螺栓需要制一套模具，一套模具由三块≥ 5mm厚的铁板（称为母板），每块母板要在机床切割加工，螺栓孔要 机床数控钻孔，孔径要比螺栓孔大0.5～1mm为准，孔边距离母板外 边缘≥50mm，母板上用数控机械刻画出螺栓孔中心线和轴线，要求 刻画线的深度、宽度为0.3mm。 （5）准备一台交流或直流电焊机。 （6）根据柱脚螺栓高度，用工地≥Φ18废钢筋头焊制两个简易 马凳。 （7）每个柱脚螺栓组的每根螺栓准备两个螺母，安装完毕拆走。 （8）熟悉图纸，应仔细地阅读施工图纸中预埋螺栓平面布置图 和基础详图，掌握每一个柱的预埋螺栓布置、规格及相应各尺寸关系，设计出每个基础螺栓组母板模具加工图纸。 （9）在浇筑基础垫层砼时，根据柱脚螺栓的位置、高度，呈45°放射状的位置预埋≥Φ16钢筋头，露出砼面80～150mm左右，以作焊固螺栓用。
钢结构设计及施工要点 钢结构具有强度高，自重轻，结构可靠性高，绿色环保，可重复利用等优势，随着钢结构建筑建设得越来越高，体量越来越大，应用越来越广泛，对于钢结构的质量控制尤为重要，下面整理了相关要点，一起来看看吧。 一、钢结构设计要点 1、图纸设计 首先要重视上部、下部结构的协同工作，应计入多向地震作用的效应。考虑上下部结构协同工作的最合理方法是按整体结构模型进行地震作用计算。下部结构简化必须依据可靠且符合动力学原理，即应综合考虑刚度和质量等效后的有效性。 利用软件对设计模型进行建模，并进行计算分析。具体操作时，应合理确定计算模型，确保屋盖等结构与主要支承部位的连接与构造相符。此外，还应考虑受力分析。计算分析时除模拟结构整体成型后的受力情况外，还要兼顾其施工过程的特殊受力情况，避免在结构成型前因为局部受力超过设计值而破坏。对于施工过程的计算模拟需要考虑构件吊装、不同施工阶段工况、结构预变形技术、构件的预拼装、卸载等。 2、结构布置 结构布置宜避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的内力、变形集中。对于可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
因此在进行结构布置时，应确保质量与刚度分布均衡和结构的整体性和传力明确。 屋盖的地震作用应能有效地通过支座向下传递；避免屋盖内力集中或较大扭转效应，为此屋盖、支承及下部结构的布置宜均匀对称；保证屋盖结构的整体性，因此应优先采用空间传力体系、避免局部削弱或突变的薄弱部位；宜采用轻型屋面系统，因此应严格控制屋面系统的单位自重。 二、钢结构质量控制要点 1、安装精度控制 复杂空间钢结构在安装时应进行测控，由于钢结构施工测量控制作为施工技术的一部分，其工程施工方案的合理性、先进性，从大量的测控数据信息中分析结果并得到反应和证实。对于大跨度钢结构，由于在施工过程中，结构的变形和受力状态与成型后有很大的差异，所以需要利用各式各样支撑胎架来保证结构的精度。 2、拆卸控制 由于大跨度钢结构具有卸载总吨位大，卸载点分布广，单点卸载受力大，卸载计算分析工作量大等特点，若支撑力释放不合理，会破坏结构或使脚手架逐步失稳。因此在钢结构卸载时必须以体系转换方案为原则，以结构计算分析为依据，以结构安全为宗旨，以变形协调为核心，以实时监控为保障，严格按照等比法和等距法两种卸载方法的要求进行操作。 3、吊装方案
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 8. 如果钢架截面是以强度控制而非挠度控制时，可以考虑使用高强钢材。 9. 钢构的除锈方式有哪些？ 答：手动，适用于小型要求不高的构件，除锈不彻底 喷砂，适用于比较厚实的构件，除锈彻底 酸洗，适用于薄壁构件或不方便用喷砂方法除锈的构件或部位，除锈彻底 10. 拉条采用圆钢时直径不宜小于10mm（见《门式钢架规范》6.3.5条）；檩托的常用厚度是8mm；隅称按设计确定（见《门式钢架规范》6.16条）；屋面彩钢