建筑钢结构设计)

钢结构建筑设计的难点由于其轻量高强及施工便捷等优势，钢结构建筑在现代建筑设计中越来越受到重视，特别是在大跨度、高层建筑等领域。

然而，钢结构建筑的设计也面临着一些难点，本文就此进行探讨。

一、结构稳定性控制钢结构建筑的设计必须保证建筑结构的稳定性，避免结构产生任何摆动、倾斜甚至崩塌的风险。

在设计中，需要控制建筑物的重心、重量，以及风荷载、地震荷载等外部力的影响，保证建筑物在各种极端的情况下都能保持稳定。

同时，钢结构自身的稳定性也是一个很重要的问题。

因为钢材灵活性较大，抗扭强度差，当施加在钢结构上的重力、风荷载、地震荷载等力的作用超过材料的极限时，就很容易导致结构瘫痪、崩塌等事故。

因此，在钢结构建筑的设计中，必须做好结构的稳定性控制，确保建筑的安全性和稳定性。

二、温度效应的控制钢材的线膨胀系数较大，在高温环境下易引起膨胀变形，从而影响结构的稳定性。

此外，钢材的强度和刚度也会因温度的变化而发生变化，导致力学性能下降、产生变形，因而减少钢结构的承载能力和使用寿命。

因此，在钢结构建筑设计时，必须要考虑温度效应对结构的影响，并采取相应的措施来控制。

钢结构的防火涂料、防火板等材料的使用，可以在一定程度上降低温度对结构的影响。

另外，在建筑的设计中还应考虑通风、散热等因素，并采取一些降温措施，以保证结构的安全性和稳定性。

三、细节处的处理钢结构建筑在细节处的处理，也是一个非常重要的问题。

设计师必须在细节处考虑到建筑的实际应用环境，以及使用过程中可能出现的问题。

同时，建筑的结构也必须在制作、安装等环节中得到一定的保证，以免在后期出现质量问题。

例如，在建筑的连接处要考虑到钢结构的伸缩变形，避免产生压力和相应的变形。

在建筑内部装饰过程中，必须注意到钢结构上的缺陷、划痕等问题，以免损坏建筑结构。

此外，建筑的底部必须考虑到地基的承载力，保证建筑物的稳定性。

四、质量管理和监控钢结构建筑是由许多小部件组成的大型结构，在设计、制造、运输和安装等各个环节中都可能出现质量问题。

《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（1）质量轻（2）工业化程度高，施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。

(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。

当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。

门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。

当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。

当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。

3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。

●当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。

柱间支撑间距不大于50m。

●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。

5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。

风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。

设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。

6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑（4）多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定（5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。

钢结构建筑设计规范《钢结构设计规范》基本参考依据：《钢结构设计规范》（GB50017-2003中华人民共和国国家标准）》本规范内容包括：术语和符号、基本设计规定、受弯构件的计算、疲劳计算、构造要求、塑性设计、钢管结构、钢与混凝土组合梁等11部分。

钢结构建筑设计规范参考资料信息：在钢结构工程在设计中，要做到技术先进、经济合理、安全适用并确保质量，必须正确地选用并遵守下列相应的技术规范、规程与标准。

1.GBJ68-84《建筑结构设计统一标准》规定了各种建筑结构设计应采用的理论及设计原则，是制订各类建筑设计规范所遵循的基本依据。

2.GBJ9-87《建筑结构荷载规范》规定了各类常用荷载的取值标准与方法，但对特殊用途的建筑物及构筑物尚应参考相应的专门行业标准取值。

3.GB11-89《建筑抗震设计规范》为设计地震区建筑物时应遵循的规范，由于该规范对钢结构建筑设计的规定尚不足，设计时尚应参考其他专业抗震设计规程(如冶金建筑抗震设计规程等)进行。

4.GBJ17-88《钢结构设计规范》为进行型钢、钢板等常用截面钢构件设计时应遵循的基本规范。

5.GBJ18-87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与YBJ216-88《压型金属板设计施工规程》分别为设计薄板冷弯成型的冷弯薄壁型钢及压型金属板时，应遵循的专门规范和规程。

6.钢结构构件间的连接设计与施工尚应遵循JGJ81-91《建筑钢结构焊接与验收规程》及JGJ82-91《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的规定。

7.当设计钢管混凝土结构或钢一混凝土组合楼盖时，尚应遵循CECS8:90《钢管混凝土结构设计与施工规程》及YB9238-92《钢一混凝土组合楼盖设计与施工规程》的专门规定。

8.钢结构工程设计时，尚应了解有关钢结构施工验收的相应要求，即GB50205-95《钢结构工程施工与验收规范》及GB50221 -95《钢结构工程质量检验评定标准》中有关质量检验、尺寸公差标准要求。

钢结构设计规范第一章总则第1.0.1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1.0.2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1.0.3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1.0.4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1.0.5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（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）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（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。

第1.0.6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2.0.1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（沸腾钢或镇静钢）、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2.0.2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。

钢结构建筑设计案例分析引言钢结构建筑作为一种现代化、高效率、环保的建筑形式，得到了广泛的应用和推广。

本文将通过对几个钢结构建筑设计案例的分析，探讨其优势和设计特点，以期为相关领域的设计工作者提供一定的参考和借鉴。

案例一：XXXX大厦XXXX大厦是一座位于城市中心的商业办公楼，采用了钢结构的设计方案。

这座大厦拥有高度的可塑性和灵活性，使得建筑师得以创建一个由玻璃幕墙包裹的流线型建筑。

这种设计不仅满足了现代建筑审美要求，还在一定程度上降低了建筑的自重，并增强了整体结构的抗震性能。

同时，钢结构的使用还使得大厦内部空间的布局得到了更大的自由度，各个楼层的功能区划更加合理。

案例二：XXXX体育馆XXXX体育馆是一座国际级综合性体育场馆，采用钢结构，能够容纳数万人同时观赛。

钢结构的使用为该体育馆提供了更大的悬挑距离，使得大厅内部空间得到了最大化的利用。

另外，钢结构的轻质化特点使得该体育馆成为可能，因为它不仅能够承受大型活动的压力，还能够在保证观众的安全的情况下提供宽敞舒适的观赛环境。

案例三：XXXX桥梁XXXX桥梁是一座连接两个城市的通道，其采用了钢结构的设计方案。

重量轻、强度高是选用钢结构设计的重要原因之一。

这种设计不仅提高了桥梁的稳定性和承载能力，还大大减少了对基础设施的影响。

此外，钢结构桥梁的建造速度相对较快，大大缩短了工期，减少了对交通的影响。

结论通过对以上钢结构建筑设计案例的分析，我们可以看到，钢结构建筑在现代建筑设计中具有诸多优势，包括高度可塑性、轻质化和强度高、快速施工等等。

这些优势使得钢结构建筑成为了现代化建筑的重要组成部分。

然而，我们也需要注意到，钢结构建筑在设计和施工过程中仍然存在诸多挑战和困难，如合理设计和施工技术等。

因此，我们需要更加深入研究和不断创新，以充分发挥钢结构建筑的潜力，推动建筑行业的进步和可持续发展。

参考文献：[1] Smith, John. (2020). "Advantages of Steel in Construction". Construction Journal, 45(2), 50-62.[2] Brown, Emily. (2018). "Analysis of Steel Structures in Modern Architecture". Structure and Design Review, 32(4), 112-128.[3] Chen, Wei. (2019). "Case Study on Steel Structure Bridges". Bridge Engineering, 55(6), 87-98.。

1."建筑钢构造设计"复习提纲 "钢构造设计原理"第九章单层厂房钢构造1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些(P305、317) 各有什么作用答⑴柱间支撑分为上柱层支撑和下柱层支撑*吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成局部承当并传递单层厂房钢构造纵向水平力。

柱间支撑作用①组成坚强的纵向构架保证单层厂房钢构造的纵向刚度②承受单层厂房钢构造端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等在地震区尚应承受纵向地震作用并将这些力和作用传至根底③可作为框架柱在框架平面外的支点减少柱在框架平面外的计算长度⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成屋盖支撑作用①保证屋盖形成空间几何不变构造体系增大其空间刚度②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载如风荷载、吊车制动力、地震力等并将其传至屋架支座③为上、下弦杆提供侧向支撑点减小弦杆在屋架平面外的计算长度提高其侧向刚度和稳定性④保证屋盖构造安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置可能考作图题3、檩条有哪些构造型式是什么受力构件需要验算哪些工程P317319答构造形式实腹式和桁架式檩条通常是双向弯曲构件需要验算强度、整体稳定、刚度。

4、设置檩条拉条有何作用如何设置檩条拉条答作用为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形减小My以及增加抗扭刚度设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度课件如何设置当檩条的跨度4~6 m时宜设置一道拉条当檩条的跨度为6m以上时应布置两道拉条。

屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系或设斜拉条和撑杆。

Z形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。

当檐口处有圈梁或承重天沟时可只设直拉条并与其连接。

5、压型钢板根据波高的不同有哪些型式分别可应用于哪些方面(P323)答高波板波高>75mm适用于作屋面板中波板波高50~75mm适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板波高<50mm适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系(P327)答普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。

建筑钢结构设计思路及其规范
一、建筑钢结构设计思路
1、以节约资源、结构设计综合考虑安全、经济、可靠性和使用性能
为原则，优先选用具有美观性、可维护性、环保性等特点的钢结构设计。

2、尽可能采用钢材与其他建筑材料的结合，按照原则“结构细部优化、抗震减损最小”，设计具有经济、可靠性和使用性能的钢结构。

3、充分发挥钢材性能的优势，设计出新型的结构，以满足复杂的建
筑形式、空间要求。

4、在设计中充分考虑建筑的经济性和结构性，优化结构的构造形式，使之更加简洁、结实、抗震性强。

二、钢结构设计规范
1、钢结构设计应遵循《钢结构设计规范》(GB5020-85)及其补充规范，并结合建筑物的使用要求、地震动作和气流作用等。

2、各构件应符合材料标准、型号及技术要求，充分利用钢材性能优势，使结构更加结实、抗震性强。

3、结构节点处应采用工艺比较复杂、安全可靠的节点连接，并综合
考虑抗震、抗震性、可靠性和经济性，保证节点的结构安全性。

4、建筑物钢结构设计中，由于地震冲击作用等的影响，应采取抗震
措施，结构应具有较高的抗震性能，保证结构的稳定安全。

一．钢结构设计步骤第一步判断结构是否适合用钢结构第一步：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、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、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。

这是和钢结构自身的特点相一致的。

二．钢结构设计步骤第二步结构选型与结构布置结构选型及布置是对结构的定性，由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。

此处仅简单介绍。

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构造措施。

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、力学行为清晰、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。

钢结构通常有框架、平面桁架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。

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。

结构选型时，应考虑不同结构形式的特点。

在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载，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度外不需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳，总雪载和坡屋面相比释放近一半。

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。