钢结构建筑的设计研究

・２４４・　工程科技　

钢结构稳定性设计研究　

王丽丽　

（黑龙江省林业设计研究院，黑龙江哈尔滨１５０００１）　摘要：钢结构因其自重轻、强度高、工业化程度高等优点，被广泛应用在在建筑工程中。但是必须注意的是，钢结构常常由于其失稳　

破坏致使人员伤亡、财产损失，而通常情况下，主要是因为结构设计存在缺陷而导致失稳破坏。鉴于此，结合－１２程设计的具体实践，在论述　

钢结构稳定性的内涵、钢结构失稳的类别，以及分析方法、设计原则的基础上，总结几点钢结构稳定性设计的经验，以期能为业界提供一　

定的借鉴。　关键词：钢结构稳定性设计；稳定性内涵；失稳类别；分析方法；设计原则；设计经验　在钢结构工程设计中，必须要重点考虑其稳定性的问题。在现实生　２．３动力法。动力法的基本原理是，当结构体系处于平衡状态，如果　

活中，很多工程事故案例都是因为钢结构失稳造成的。例如：１９７８年，美对其进行微小的干扰使之发生振动，此时在结构上已经产生作用的荷　

国哈特福特城的体育馆因为压杆屈曲失稳而突然坠落地面；２０１０年，昆载将关系着结构的变形和振动加速度。当稳定的极限荷载值大于荷载　

明新机场钢结构桥跨因为桥下钢结构支撑体系突然失稳而突然垮塌，　时，变形和加速度是处于相反的方向，因此撤去干扰后运动趋于静止，　等等。而之所以频频出现钢结构失稳破坏，通常主要是因为存在不合理结构处于稳定的平衡状态；稳定的极限荷载值小于荷载时，变形和加速　

的结构设计。所以，要想杜绝上述事故的发生，注重对钢结构的稳定性度处在相同的方向，此时即使干扰撤去，运动仍是发散的，ｌ　此结构处　

进行合理设计是根本和关键。　于不稳定的平衡状态。临界状态的荷载也就是结构的屈曲荷载，可以通　

１钢结构稳定性的内涵和失稳的分类过结构的振动频率为零的条件解得。　

１．１钢结构稳定性的内涵讨论。钢结构稳定性的内涵，必须要了解　３进行钢结构稳定性设计应坚持的原则　．　强度与稳定的区别。所谓的强度属于应力的问题，即：在稳定平衡的状　３．１必须按照整个体系以及组成部分的稳定性要求布置钢结构。目　

钢结构可行性研究报告

钢结构可行性研究报告

一、研究背景

近年来，钢结构作为一种具有高强度、轻量化和可重复利用的建筑材料，其在建筑领域得到了广泛的应用。然而，在某些特定的项目和条件下，钢结构的可行性仍需要进一步的研究和评估，以确定其在项目中是否是最佳选择。

二、研究目的

本研究旨在对钢结构的可行性进行评估，包括以下几个方面：

1. 技术可行性：研究钢结构在项目中的技术可行性，包括结构设计、施工工艺和安装要求等方面的考虑。

2. 经济可行性：评估钢结构方案的经济可行性，包括成本和效益方面的考虑，与传统建筑材料进行比较分析。

3. 环境可行性：研究钢结构的环境可行性，包括对资源的耗费、废弃物产生和能源消耗等方面的评估。

4. 可持续性：评估钢结构方案的可持续性，包括材料的可再生性、建筑寿命周期和维护成本等方面的考虑。

三、研究方法

本研究将采用以下方法进行钢结构可行性研究：

1. 文献综述：对相关的学术论文、行业报告、规范标准等进行综述，了解钢结构在不同项目中的应用情况和经验。

2. 实地调研：选择一定数量的钢结构项目进行实地考察，了解其设计、施工和使用情况，并与相关方进行深入的访谈。

3. 数据收集：收集钢结构项目的相关数据，包括工程造价、工期、施工质量等信息。

4. 经济评估：利用成本收益分析和生命周期成本评估等方法，对钢结构方案的经济可行性进行量化评估。

5. 环境评估：利用生命周期评估的方法，对钢结构方案的环境可行性进行评估。

四、预期成果

通过本研究，预计可以得出以下几个方面的结论：

1. 钢结构在特定项目中的技术可行性和施工效率。

2. 钢结构与传统建筑材料相比的经济效益。

3. 钢结构方案与环境的关系和对资源的影响。

4. 钢结构方案的可持续性和维护成本。

五、研究计划

本研究计划将在以下几个阶段进行：

1. 背景调研和文献综述（1个月）

2. 实地调研和数据收集（2个月）

3. 经济评估和环境评估（1个月）

浅析大跨度钢结构设计研究

摘 要：随着科技的进步和社会的发展，大跨度钢结构由于具有重量轻、材料强度高、结构韧性和塑性好，施工周期短、制造简便等优点而广泛应用于体育馆、机场等大型标志性建筑中。本文阐述了大跨度钢结构的的特点及应用现状，结合某大型会展中心的大跨度钢结构设计实例，分析了大跨度钢结构的设计方法及要点，并提出了一些设计建议。

关键字：大跨度钢结构；特点；设计研究

一、引言

在20世纪末，科技和社会经济得到了快速发展，为了满足人们对建筑空间的需求，各国家逐渐开始了各种大型复杂空间结构物的建造。钢结构具有重量轻、材料强度高、结构韧性和塑性好等优点，并且施工周期短、制造简便，因此被广泛应用于工业建筑和公共建筑中。但是，要促使大跨度钢结构的快速发展，就必须要加快空间结构相关标准的制定，强化钢结构企业的管理与资质认证，提高大跨度钢结构安装、制作和设计水平。

二、大跨度钢结构的应用

1.大跨度钢结构在住宅建筑中的应用

在建筑设计中，钢结构则具有质量轻，强度高，制造简单，环境污染小，噪声低的优点。它更容易实现住宅的标准化制作、工业化生产，再配置环保节能的墙体材料，就能真正实现住宅的抗震性、健康性和环保性，从而符合我国的可持续发展要求，以及住宅产业化要求。在各个国家的建筑中，都普遍采用了钢结构，全球超高层建筑中的一半都为纯钢结构，并且国外的高档住宅中有60%都使用了钢结构。在我国，目前的钢结构住宅尚处于启动时期，还不具备十分成熟的产品及配套技术，所以钢结构中的很多问题还有待研究解决。

2.大跨度钢结构在公共建筑中的应用

我国第一座有影响的大跨度圆柱面网壳钢结构是1956年建造的天津体育馆，52m×68m，矢高8.7m。第一座大跨度网架钢结构是1964年上海师范学院球类房的钢板节点网架，14.8m×23.3m[3]。经过几十年的发展，大跨度钢结构已经成功地应用于各种大型体育场馆、文化建筑、候车（机）厅等重要建筑中。特别是近年来，随着2008年北京年奥运会、2010年上海世界博览会等国家重大社会经济活动的开展，我国建设了一批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆等社会公共建筑，这些大跨度建筑规模大、结构新，在提供实用功能的同时往往成为一个城市或国家的标志性建筑。

【建筑用钢案例ｌ　

设计研究的出发点和目的　马鞍【ｌ１钢铁股份有限公刮　ＩＩ型钢生产线是我国引进的第　一条热轧Ｈ型制及普通大型型　钢生产线。由德国曼内斯曼　迪马克（ＤＥＭＡＧ）公司，西　门子（ＳＩＥＭＥ＼ＴＳ）和美国依　太姆（ＩＴＡＭ）公司提供技术　和主要设备　具有当前囝际先　进水平。１９９９年该生产线获国　家冶金工业质量体系认证中心　颁发的质量体系证书ＩＳ０９００２，　９００４ｆＧＢ／Ｔ／９００２　９００４）。　２Ｏ００年通过了德ＮＩ劳氏船级社　认证，并获得国家级新产品称　号　热轧ＩＩ型钢是用万能轧机　轧制生产的一种经济断而型钢　材　与普通１２字钢相比．腹板　高（Ｈ）与翼缘宽（Ｂ）之比较小，　前者Ｈ／Ｂ仪为０．９５～１　４６，而　后者为１　４７～２．７３，这是Ｈ型钢　在尺寸上的显著特点　这种截　面对受弯强度和绕强轴的受压　稳定来说是最佳截面，而此前　建筑中常用的普通ｒ字钢绕弱　轴的制度很小，仅适台作受弯　构件而不适台用做受压构件。　因此Ｈ型钢的用途比普通工字　钢广泛得多。在截面积相吲的　情况Ｆ，Ｈ型钢的截而抵抗矩　高于普通工字钢　在￣＇ｖｊ－料ｊ口量　相同的情况　，Ｈ型钢的抗弯　强度不低于普通工字钢，而抗　弯稳定性却大大高于工字钢　在承受相同荷载的情况下，使　用ＩＩ型钢比普通工字钢节约材　料１　０％～１５％，可明显减轻金属　构件的重量。在建筑上使川可　减轻重龟３０％～４０￣，／ｏ。由于自重　的减轻，对地基处理相对简　单，使施工容易．进度加陕　因此．Ｈ型钢是一种优良的建　筑用铡、迄今为ｌ卜已参与ｒ国　内多个著名］一程建设。诸如：　北京ｌｌ｜华１ｔｌ＂纪坛　澳ｒＪ回归　馆　厦门国际会腱中心、广东　大亚湾核电站、浙江秦山核电　站　ｋ海地铁工程辅助设　施一，获得了广泛好评。为ｒ　扩ｌＡＨ型钢在建筑领域的应用　

和营销，公司将设计研究Ｈ型　维普资讯 【建筑用钢　案例ｌ　Ｊ罄搜懈技一　钢钢结构高层住宅实验楼的任　务Ｆ达到技院，希望设计人员　能籽这种性能优良的高效型材　应用到高层住宅设计建设中　去。这～决策与建设部所号召　的关于住宅丁业化，数字化、　绿色牛态等中心内容不谋而　台。　Ｈ型钢住宅的发展优势　随着我　圳人＼ＶＴＯ及信息Ｉ　时代的到来，提高住宅产业化　的技术，啦平　生产效益和工ｗ　化程度迫在刷睫，其巾以钢结Ｉ　构为ｊ　体的轻型结构体系是这　一发展的主导方向　它具备以　Ｆ明显的优势　Ｉ　１．工期短、速度快．建设　周期缩短　建房速度可比传统【　砖混结构提高４—１　ｏ倍　普通１　＾Ｊ丢住宅　期从１５个月缩短到３　个月、甚　一个月　从而加快ｊ　资金周转，提高效益．可降低　造价３％～５％　２工厂化制作　易Ｆ产业　化　颅制构件，现场安装。预　制成品、半成品达９　５％以上　我ｆｉ＂Ｊ现在ｌＥ在研究的用Ｈ型钢　代替普通型钢组合件，在原来　普通型钢钢结构基础　进　步　优化，－ｌ＜仅使各种加』＝　焊接　作业以及相关连接更圳容射　而且构件美观九方、省工省　料，又进一步提高ｒ施工速度　和质量。质量、效率是企、№的　生命、幔　ｔ２，．只有这样才具有　更强的生命力和竞争力。　３．环保效果好　现场文明　施工程度高　使施工方式发生　丁根本转变，　传统的混断土　湿式施工转变为十式施１　从　而避免ｒ固混凝ｔ湿式施工造　成的环境污染　绿色环保是２　１　他纪人类所共同Ｉ关注的问题，　传统的住宅产业是一种消耗型　产＞ｌｋ。中国老百奋牛的住宅历来　是砌体结构，所啊“秦砖汉　瓦”已沿用ｒ几千年　由于黏　土砖的烧制　我国每年半均减　少７５０万亩耕地　我们Ｈ型钢住　宅内、外墙选用的是一种多气　孔混凝土板材，这是新型的绿　色环保建筑材料　综上所述，ＩＩ型钢住宅具　有良好的发展前景，必将成为　我闰住宅产　发展的新趋势　三．Ｈ型钢住宅的建筑设计　１．平面设计　光明新村ｌ＃住宅实验楼建　筑面积９６８７平方米，高５９米，　地上Ｉ　７层，地下１屡，～梯ｐｑ　，采用热ｌ＿陛能较好的板式　设计，每户均有良好的通风千ｕ　朝向。将起居室、卧室等夫　问救在南面，争取较好的朝　向。厨Ｎ－　廊道设在北面，起　防寒，避风作恫。建筑平面规　则、均匀，减少凹凸，墙体尽　量拉通。特别能发挥本工程钢　框架　剪力墙结构形式的特　点。平面布置见网：　在建筑和结构々　的密切　配合Ｆ，经反复磋商．调整出　最经济、台理的柱网布局。在　可能的情况卜　获得最大的使　用面积（Ｈ型钢柱截面面积昂　小）和晟大的住宅净空ｆ钢梁　截面高睦最小）。楼板采用Ｈ　型铡粱与现浇混凝ｔ组台楼　板．厚度１Ｏ０ｃｒｎ，强度高　钢　度好、施工方便