多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點

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多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點范文第1篇

隨著國家建設(shè)發(fā)展速度的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活、抗震性能好、計算理論相對成熟。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由鋼梁、鋼柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成，連接節(jié)點是保證梁與柱協(xié)同工作、形成結(jié)構(gòu)整體的關(guān)鍵部件，它的性能直接影響結(jié)構(gòu)體系的剛度、穩(wěn)定性和承載能力。在震害中，鋼結(jié)構(gòu)建筑部分破壞表現(xiàn)為：梁柱節(jié)點部位發(fā)生了斷裂、脆性斷裂，梁柱節(jié)點焊縫連接發(fā)生破壞等。因此鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接節(jié)點抗震性能存在著不足。

常見梁-柱節(jié)點抗震設(shè)計及構(gòu)造措施

通過提高梁柱聯(lián)接節(jié)點處焊縫材料強度、韌性、施工質(zhì)量和焊接工藝、改進焊接工藝孔的形狀和尺寸，設(shè)計耗能元件的連接節(jié)點，加強或削弱梁柱連接節(jié)點，改善梁柱節(jié)點抗震性能。其中削弱梁柱節(jié)點較為常用。

目前高層鋼框架梁柱節(jié)點連接的主要采用剛性連接。常見有三種剛性連接：①全部焊連接；②全部栓連接；③栓焊連接。其中螺栓與焊接連接最為常用。典型的栓焊剛性梁柱連接形式見圖1-圖4。國內(nèi)外試驗研究結(jié)果表明，全栓連接施工方便卻方面費用太高；而栓焊連接表現(xiàn)出良好的抗震性能造價又低的優(yōu)點。因此大多數(shù)梁柱連接采用栓焊混合連接。

圖1 圖2

圖3 圖4

梁-柱剛性連接抗震受力特點

栓焊混合連接方式（梁翼緣與柱子翼緣全熔透焊接、梁腹板與柱翼緣螺栓連接），栓焊混合連接施工方便，經(jīng)濟性好，剛度和強度穩(wěn)定。工字形或H型鋼梁與柱子連接時，若采用焊接，受施焊條件，焊縫缺陷以及焊接的殘余應(yīng)力等因素的影響，則其連接的抗彎承載力會降低。在實際震害中，有很多在節(jié)點區(qū)域出現(xiàn)了脆性破壞或者鋼梁出現(xiàn)了塑形變形，表現(xiàn)為梁下翼緣與柱子之間的全熔透焊縫出現(xiàn)裂紋，全融透焊縫與母材之間形成貫通裂縫，梁焊接在一起的柱翼緣被撕裂，裂縫貫穿柱子翼緣，裂紋貫穿整個板域。改進型節(jié)點具體措施及受力特征如下：

（1）狗骨型節(jié)點

在梁上翼緣焊縫的附近，沿梁的軸向?qū)ζ渖舷乱砭壈宸謩e進行了對稱的圓弧狀切割，梁上被削弱的翼緣區(qū)在這種節(jié)點上起到“ 保險絲”作用，迫使大震作用下的塑性鉸離開性能相對差的翼緣焊縫而出現(xiàn)在塑性較好的梁上，在往復(fù)載荷載實驗作用下，狗骨型節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變滯回曲線呈穩(wěn)定而豐滿的紡錘形，表現(xiàn)出良好的延性。狗骨型節(jié)點會使強度削弱4%-7%。如《多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》（01SG519）標(biāo)準圖集中推薦采用擴翼狗骨型（工地焊縫）、擴翼狗骨型（工廠焊縫）和蓋板加強狗骨型的三種箱柱-H鋼梁節(jié)點，標(biāo)準節(jié)點實現(xiàn)了塑性鉸外移的目的，抗震性能較好。

（2）梁腹板開槽型節(jié)點

此節(jié)點保護了梁翼緣焊縫，梁柱塑性鉸的位置位于距剪切連接板端部約一半梁高的位置，減小了節(jié)點焊縫處的應(yīng)力集中，改善了節(jié)點焊縫的受力狀況，節(jié)點破壞表現(xiàn)為梁翼緣板的局部屈曲破壞。

（3）梁腹板打孔型節(jié)點

梁腹板開孔構(gòu)造可以使得開孔截面局部轉(zhuǎn)動變形增大，破壞一般會使梁腹板發(fā)生局部屈曲，降低了脆性破壞的可能性。

（4）邊板節(jié)點

節(jié)點處的邊板全部采用工廠焊接，避免了梁端工地焊縫。

存在問題及不足

1.截面削弱降低了梁的承載力與剛度，影響整體鋼結(jié)構(gòu)的承載力。

2.不經(jīng)濟、材料浪費，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工精度要求較高。

3.部分節(jié)點沒有達到預(yù)期的延性，需花費大量的維修費用。

4.鋼框架栓焊混合剛性連接的受力性能、破壞機理的研究不足。

5.梁端加強型節(jié)點加強了梁端，同時必須加大柱子截面尺寸，造成造價的增加。

6.標(biāo)準圖集《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖（含2004年局部修改版》（01SG519）中推薦了幾種抗震性能節(jié)點型式，但節(jié)點抗震性能需要試驗及理論檢驗其抗震可靠性。

結(jié)語

多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點范文第2篇

關(guān)鍵詞： 大型鋼結(jié)構(gòu)； 制造加工； 焊接

中圖分類號：TU391文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

0.引言

我國鋼產(chǎn)量的快速增長和絕對優(yōu)勢為我國鋼結(jié)構(gòu)建筑事業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，提供了有力的資源保障。在國外，20世紀初期鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)在建筑行業(yè)中廣泛應(yīng)用，陸續(xù)出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)和民用建筑。60年代國外鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)形成比較完善的結(jié)構(gòu)體系。在80年代左右，由于環(huán)保意識的加強和木材短缺等因素，美國、日本、澳洲等發(fā)達國家，工業(yè)化鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品開始向個性化、高環(huán)境質(zhì)量的工業(yè)化方向發(fā)展。其中代表性的有意大利的BASIS工業(yè)化建筑體系和日本積水房屋株式會社的預(yù)制裝配化鋼結(jié)構(gòu)。90年代后，鋼結(jié)構(gòu)的建筑逐漸從數(shù)量的發(fā)展向提高質(zhì)量的方向過渡。許多國外發(fā)達國家積極推動預(yù)制裝配化鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，通過各種質(zhì)量控制理論和方法，來提高和控制鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量，解決鋼結(jié)構(gòu)建筑中所遇到的質(zhì)量問題。美國、瑞典、日本等國家鋼結(jié)構(gòu)建筑用鋼量已占鋼材產(chǎn)量的30%以上，鋼結(jié)構(gòu)建筑面積已占到總建筑面積的40%以上。目前國外鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)化程度己經(jīng)從工業(yè)化專用體系走向了通用體系，成為世界發(fā)達國家的主導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展水平也是衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

在我國，鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展歷史比較悠久，早在公元一世紀五六十年代，就成功的建造了一些鐵鏈橋，近代又建造了一些拱橋、跨度較大的鐵鏈橋和一些鐵塔。近百年來，在我國各地也出現(xiàn)了少量的工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)和鐵路、公路橋梁結(jié)構(gòu)。近年來，國內(nèi)一線城市相繼建起了很多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，同時，各地還大規(guī)模的興建了單層或二、三層的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑。建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了規(guī)模更大、技術(shù)更新的局面，充分展現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑以高技派的手法帶來現(xiàn)代生活的新氣息。伴隨著我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新材料、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，大量新型建筑層出不窮，鋼結(jié)構(gòu)建筑將會得到更快、更好的發(fā)展，特別是在民用建筑中的應(yīng)用將會更加廣泛，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑與發(fā)達國家的差距將會逐漸減小。大型鋼結(jié)構(gòu)的重量大、體積大、安裝難度大、精度高等難點，所以對鋼結(jié)構(gòu)制造提出了更高的要求。比如在鋼結(jié)構(gòu)的焊接中要采用新型的CO2氣體保護焊接技術(shù)。要在實踐中不斷的摸索出新的制造工藝，才能使我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展快速與國際化接軌。

1.大型鋼結(jié)構(gòu)制作的新工藝

1.1鋼結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計與CAM制造技術(shù)

推廣與應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是鋼結(jié)構(gòu)的CAD技術(shù)，CAD技術(shù)包括：各類鋼結(jié)構(gòu)的建模、計算分析（平面與三維空間分析）、節(jié)點設(shè)計（框架的梁柱節(jié)點、柱腳節(jié)點，桁架的桿件連接節(jié)點、支座節(jié)點，排架的柱腳節(jié)點、牛腿節(jié)點、支撐節(jié)點）與施工圖的繪制（各類鋼框架、桁架、排架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、梁、柱等結(jié)構(gòu)與構(gòu)件）。

鋼結(jié)構(gòu)CAM用于鋼結(jié)構(gòu)的輔助制造技術(shù)，包括桿件與板材的優(yōu)化下料，鋼管相貫節(jié)點下料及網(wǎng)架與網(wǎng)殼桿件與節(jié)點的計算機輔助加工，隨著CAM技術(shù)的發(fā)展，將對鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的進步起到積極作用。鋼結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計技術(shù)可保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的準備性，提高設(shè)計效率，CAM技術(shù)可顯著提高鋼結(jié)構(gòu)加工效率、節(jié)省鋼材，這二個技術(shù)的應(yīng)用對于提高設(shè)計與施工速度，降低工程成本有積極意義。

1.2 H型鋼柱和梁的制作

首先要將柱的受力以及運動分為三個方面，可以用X、Y、Z代替，在專用平臺的水平方向和垂直方向的直角面要進行加工，保證粗糙度不能超過于12、5μm，這樣就確定了柱的水平和垂直的基準面。其次調(diào)整水平和垂直方向的定位螺栓，確保鋼柱在銑削的時候不向水平和垂直方向移動，同時將左右固定螺栓擰緊，保證平臺不產(chǎn)生X方向的振動。在鉆孔的工序中，為了滿足生產(chǎn)要求，（任意兩孔距允許偏差為±1.5mm），采用靠模鉆孔技術(shù)，通過調(diào)整水平和垂直的定位螺栓，分別頂緊柱的翼緣面和靠模面，然后再擰緊螺栓固定。

1.3焊接新工藝

在鋼板中可以按厚度不同劃分為四類。厚度（T）小于3MM為薄鋼板；3MM到20MM之間的厚度為中板；20MM到50MM之間為厚板；大于50MM的維特厚板，在厚鋼板的焊接技術(shù)中要采用新型的實芯焊絲和藥芯焊絲CO2氣體保護焊技術(shù)，極大的提高了焊接的生產(chǎn)效率，如果厚板在焊接的過程中發(fā)生變形，要根據(jù)厚板對接焊后角變形設(shè)置胎膜夾具，采用變形的措施，對鋼結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。如果只能進行單面的焊接，就要采用小角度、窄間隙坡口，這樣才能夠降低焊接的收縮量，使焊接的更加完善。焊接后一般會殘留應(yīng)力，要采用局部烘烤方法進行消除焊接后殘余應(yīng)力。如氣體保護焊，采用多層多道的焊接方式或者跳焊法避免應(yīng)力過于集中。

在大型鋼結(jié)構(gòu)制造加工中，要在構(gòu)建焊接后進行角變形、橫向收縮變形等計算，然后通過分析處理后采取一定的控制措施和焊接工藝降低焊接后的變形，焊接變形控制要采用以下幾種新的工藝：1）焊接角變形的控制。一般有兩種方法：一種是反變形控制法。另一種是角變形平衡控制法。2）焊接收縮的變形控制，一般對T形接頭或者拼接的橫向收縮變形進行計算，然后裝配前將焊接收縮余量預(yù)留出來。

2大型鋼結(jié)構(gòu)制造中安裝施工新技術(shù)

采用牽引設(shè)備使該部分向前滑移，以此類推就能夠?qū)崿F(xiàn)滑移安裝。在現(xiàn)在的安裝新工藝中采用液壓同步滑移系統(tǒng)，要根據(jù)滑移驅(qū)動力的不同設(shè)置相應(yīng)的滑移設(shè)備，在每臺泵之間設(shè)置的液壓爬行器的數(shù)量要一致，才能夠保證系統(tǒng)安全可靠的運行。這種滑移技術(shù)一般適用于大跨度的空間鋼結(jié)構(gòu)。對滑移的過程要采用全程的檢測，比如激光掃描儀、水準光纖光譜應(yīng)變傳感器等對鋼結(jié)構(gòu)的滑移過程進行應(yīng)力、變形和偏移等實時的監(jiān)控，如果出現(xiàn)任何的偏差就會發(fā)出報警信號，然后采取相應(yīng)的處理措施。

3超聲波相控陣和衍射時差監(jiān)測技術(shù)

超聲波探傷中超聲波相控陣和衍射時差法已經(jīng)成為新的探傷技術(shù)，在超聲波相控陣中，每個探頭中都集中了許多的晶片，然后將晶片的激發(fā)時間調(diào)節(jié)適中，通過控制聲束軸線和焦點等參數(shù)組成換能器晶片陣列達到對焊縫全截面的掃查。而衍射時間法檢測是從檢測的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的端點或者端角衍射出的能量來檢測結(jié)構(gòu)缺陷的一種方式，安裝有兩個探頭，一個負責(zé)發(fā)送一個負責(zé)接收，將兩個寬帶窄脈沖進行檢測，前提是將探頭與焊接的中心線保持一致。產(chǎn)生的非聚焦縱波以一定的角度射到被檢測的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其中一部分的縱波經(jīng)底面的發(fā)射會被接收的探頭接收，還有一部分縱波會沿著表面?zhèn)鞑ヒ脖惶筋^接收，通過接收探頭接收缺陷尖端的衍射信號時，來確定檢測結(jié)構(gòu)中缺陷的位置和高度。在這種相控技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)對焊接A/B/C以及S的掃描，結(jié)合衍射時差法檢測能夠在探傷的頁面中得到完整的三維圖像信息，這種方式已經(jīng)取代了射線成像的方式，而且定位更加的準確，在各個領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，比如在西氣東輸?shù)捻椖恐校曄嗫仃嚈z測技術(shù)在輸油管線的焊縫的檢測上發(fā)揮了巨大的作用，但是考慮到經(jīng)濟的原因，在鋼結(jié)構(gòu)制造中焊接檢測中得到推廣，保證了大型鋼生產(chǎn)的質(zhì)量。

4.大型鋼結(jié)構(gòu)連接施工的常用方法

大型鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)建筑行業(yè)中的應(yīng)用時間較短，但此種建筑結(jié)構(gòu)是未來建筑施工的主要結(jié)構(gòu)，也是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。施工單位在中小型鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)時應(yīng)深入研究大型鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，使其盡快適應(yīng)現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的需求。鋼結(jié)構(gòu)連接是工程項目的關(guān)鍵操作，單個組件的連接質(zhì)量直接決定了整體鋼結(jié)構(gòu)的性能。因此，編制施工方案時需從焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接等四個方面控制作業(yè)質(zhì)量。

4.1焊接連接。

焊接是鋼結(jié)構(gòu)連接施工的主要方法，把單一的鋼材工件組合到一起，由此建立大型鋼結(jié)構(gòu)作為建筑物的支護結(jié)構(gòu)。焊接施工需選擇合適的焊條，以保證鋼材之間的緊密連接，防止冷卻后產(chǎn)生裂縫。正常狀態(tài)下，當(dāng)工件和焊料熔化形成熔融區(qū)域，熔池冷卻凝固后便形成材料之間的連接，焊接人員在操作時可適當(dāng)增加壓力，促進工件之間的緊密連接。

4.2螺栓連接。

螺栓連接的作用有兩方面，一是連接鋼結(jié)構(gòu)的各個小工件，利用螺栓的配合特性起到加固連接的作用；二是連接鋼結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)，特別是在安裝鋼結(jié)構(gòu)時可用螺栓將其固定在墻體或屋頂之上。螺栓連接安裝應(yīng)保證螺栓配合的緊密性，操作人員擰緊后應(yīng)重新檢查其固定情況。必要時可利用焊接的方式把螺栓焊死，以保證鋼結(jié)構(gòu)連接的牢固

5.小結(jié)

總而言之，上述的幾種新的大型鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝和技術(shù)都是伴隨著大型鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展起來的，同時在大型鋼結(jié)構(gòu)中采用的吊裝方式也要實現(xiàn)現(xiàn)代化，PLC和變頻器的調(diào)速系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大型構(gòu)件的整體同步提升，保證了鋼結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中的安全可靠性，在近幾年我國鋼結(jié)構(gòu)制造中從理論到技術(shù)日益成熟，建成了跨度大、超高層的鋼結(jié)構(gòu)工程，在以后的發(fā)展中要不斷的應(yīng)用新技術(shù)，才能推動大型鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

[參考文獻]

[1]徐立媚.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制[J].金屬加工(熱加工),2009.

多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點范文第3篇

關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 課程教學(xué) 教學(xué)改革

中國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)通過近幾年的飛速發(fā)展，已成為鋼結(jié)構(gòu)大國。2016年兩會期間，政府的工作報告中明確提出了要積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑。鋼結(jié)構(gòu)特點是抗震性能好、綠色環(huán)保、便于機械加工、便于裝配，“十二五”期間，在住宅和中小跨度橋梁結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)用鋼量占鋼產(chǎn)量的比例不到1%，遠低于歐美發(fā)達國家的水平。所以，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展的空間巨大。為滿足鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要培養(yǎng)更多的鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才。

一、鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)面臨的主要問題

1.教學(xué)學(xué)時不足。

近幾年，隨著鋼結(jié)構(gòu)工程規(guī)模的不斷擴大、結(jié)構(gòu)形式在不斷創(chuàng)新，例如現(xiàn)在工程上應(yīng)用比較多的索膜結(jié)構(gòu)，對鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容提出了更高的要求，專業(yè)教學(xué)改革的方向是要進一步縮減理論課程教學(xué)學(xué)時。

2.教學(xué)內(nèi)容難度增加。

鋼結(jié)構(gòu)工程引入新技術(shù)、新材料后變得越來越復(fù)雜。要學(xué)好這門課程，對學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識的要求提高了，例如結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)抗震設(shè)計，需要結(jié)構(gòu)動力學(xué)的知識，但現(xiàn)在專業(yè)基礎(chǔ)理論課的課時一直在壓縮，教學(xué)內(nèi)容減少，學(xué)生的基礎(chǔ)明顯不佳。

3.學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)陌生、學(xué)習(xí)興趣低。

學(xué)生普遍反映鋼結(jié)構(gòu)難學(xué)，主要原因是對鋼結(jié)構(gòu)陌生，在日常生活中，即使看到一個鋼結(jié)構(gòu)建筑，也難見到鋼結(jié)構(gòu)實體，尤其是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造，因大部分情況下鋼結(jié)構(gòu)都是外包裝修的，不像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，天天能接觸，很熟悉。這降低了學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣。

4.實踐機會少，動手能力差。

因為鋼結(jié)構(gòu)建筑少，學(xué)生在整個實習(xí)過程中能夠接觸到鋼結(jié)構(gòu)工程的機會更少，不能把理論知識與工程實踐有效結(jié)合起來，出現(xiàn)了學(xué)生能做課本上的習(xí)題，但和實際工程相結(jié)合后就沒有頭緒的現(xiàn)象，不能解決實際工程問題。

二、教學(xué)改革的主要內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》是土木工程專業(yè)建筑工程方向的學(xué)生學(xué)完《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程后，對鋼結(jié)構(gòu)更深層次學(xué)習(xí)的課程，有些高校是以選修課的形式開設(shè)這門課程。教學(xué)內(nèi)容主要包括鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計、單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計、多高層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計。教學(xué)過程中要注重以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》為指導(dǎo)，重點講解各類結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和計算方法的概念，解釋規(guī)范條文，以及如何應(yīng)用，具體的計算過程由學(xué)生自學(xué)。

2.加強與其他課程的聯(lián)系。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》與其他設(shè)計類課程有相近的地方，也有獨自的特性。例如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》中也有單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)組成和荷載傳遞方面的內(nèi)容與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》相近，現(xiàn)在工業(yè)廠房中的吊車梁基本采用鋼結(jié)構(gòu)，吊車梁設(shè)計這部分內(nèi)容安排到《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》這門課程中重點講解。另外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點就是穩(wěn)定驗算，包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定，這是鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的重點也是難點。同時要引導(dǎo)學(xué)生比較鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，通過對比加深對鋼結(jié)構(gòu)的認識。

3.理論與工程相結(jié)合。

在每種結(jié)構(gòu)類型中引入一個案例，以工程實際為依托，介紹相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件與操作方法和施工圖表達方式，通過實際工程的施工圖教學(xué)生如何識圖。鋼屋蓋結(jié)構(gòu)、廠房結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)介紹PKPM軟件，鋼管結(jié)構(gòu)介紹3D3S軟件，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)介紹SFCAD軟件。把實際工程引入課程后，不但豐富了教學(xué)內(nèi)容，更指導(dǎo)學(xué)生如何把理論知識與工程應(yīng)用聯(lián)系起來，提高了學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣。

4.課程設(shè)計。

課程設(shè)計是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是理論聯(lián)系實際的一個重要途徑，設(shè)計題目采用傳統(tǒng)的鋼屋架設(shè)計，但設(shè)計要求做了調(diào)整，提高了學(xué)生對軟件操作的要求。例如計算書采用手算和電算相結(jié)合的方式，內(nèi)力計算采用電算，桿件截面和節(jié)點的設(shè)計與驗算采用手算，施工圖采用軟件繪制。教師在整個課程設(shè)計過程中要做好指導(dǎo)工作，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、剖析問題和處理問題的能力。

5.課程考核。

一般本科院校土木工程專業(yè)主要是培養(yǎng)具有良好基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)專業(yè)知識，實踐能力強，并有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才。對于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》這類實踐性很強的課程，沿用傳統(tǒng)的考試方式進行考核已經(jīng)不適用，應(yīng)采用考評的方式評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生的課程成績包括平時成績和期末成績，各占50%。平時成績主要根據(jù)學(xué)生出勤、作業(yè)、回答問題和參與討論的情況確定；期末成績以大作業(yè)的形式考核，大作業(yè)是常規(guī)的設(shè)計題目，每位同學(xué)的數(shù)據(jù)不一樣，例如跨度、檐口高度、柱距、吊車噸位等參數(shù)不全相同，最后抽20%的學(xué)生進行軟件操作考核。采用這種考核方式，既能提高學(xué)生對課程的重視程度，又能注重平時知識的積累。

筆者近幾年從以上幾個方面對鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)進行了初期的探討與實踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的積極性明顯提高，渴望獲得專業(yè)知識和技能的意識明顯增強，達到了良好的教學(xué)效果。

三、結(jié)語

多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點范文第4篇

【關(guān)鍵詞】鋼框架-鋼筋混凝土核心筒；大懸挑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)計算；抗側(cè)力分析；

1、工程概況

湖南某商務(wù)樓，總建筑面積66500m2，主樓總層數(shù)為38層，高為126.22m；裙樓為4層，高為20.35m，地下室共2層。主樓在層2～6范圍內(nèi)設(shè)有總層數(shù)為3～5層的大懸挑樓層，懸挑尺寸至主樓邊緣算起為20～32m。層2樓面～屋頂層在建筑平面的中心區(qū)域均設(shè)置大開洞形成中庭。

結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準：設(shè)計使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2001）的規(guī)定，本工程所在地地震動峰值加速度

2、結(jié)構(gòu)體系

為盡可能縮短工期，同時便于主樓大懸挑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，結(jié)構(gòu)體系采用鋼框架-鋼筋混凝土核心筒（剪力墻）結(jié)構(gòu)，核心筒及剪力墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，框架柱采用矩形鋼管混凝土柱，框架梁及樓面次梁采用H型鋼梁，樓板采用現(xiàn)澆板及現(xiàn)澆板-壓型鋼板組合樓板。±0.000層及以下部分梁板采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土框架柱在地下層1處過渡為型鋼混凝土柱，地下層2為普通鋼筋混凝土柱。

2.1核心筒及剪力墻的布置

標(biāo)準層平面呈不規(guī)則的橢圓形，典型柱網(wǎng)尺寸為6.0m×6.0m。在結(jié)構(gòu)平面的上、下兩端各布置一個核心筒或剪力墻區(qū)，下端區(qū)域的核心筒為主樓部分的主要核心筒，結(jié)構(gòu)平面上端在層9以下布置另一個核心筒，該核心筒在層9樓面以上漸變?yōu)?片鋼筋混凝土剪力墻。上述核心筒及剪力墻一方面作為主體結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，同時作為大懸挑結(jié)構(gòu)的主要嵌固端。核心筒及剪力墻分別布置于結(jié)構(gòu)平面的兩端，減小了結(jié)構(gòu)質(zhì)心、剛心的偏心距，使整體結(jié)構(gòu)具有較大的抗扭剛度。圖1，2分別為主樓層4及標(biāo)準層結(jié)構(gòu)平面布置圖。

圖 1 主樓層 4 結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖 2 主樓標(biāo)準層結(jié)構(gòu)平面布置圖

2.2懸挑結(jié)構(gòu)布置

懸挑樓層的結(jié)構(gòu)形式采用5榀跨層鋼結(jié)構(gòu)懸挑桁架GHJ-1～GHJ-5（圖1），GHJ-1沿建筑外輪廓柱網(wǎng)布置，懸挑尺寸為32m，桁架桿件自桁架根部（軸④處）一直向內(nèi)跨延伸至軸①處；GHJ-2沿軸1E布置，懸挑尺寸為25.5m，桁架弦桿直接伸入核心筒剪力墻內(nèi)；GHJ-3沿軸F布置，懸挑尺寸為31.0m，桁架弦桿在軸④處分支為兩根桿件后分別伸入核心筒的剪力墻內(nèi)；GHJ-4，GHJ-5分別沿軸K，M布置，懸挑尺寸為23.5，19.6m，兩榀桁架的弦桿進入主樓后，經(jīng)過一定角度的轉(zhuǎn)折，桁架弦桿伸入結(jié)構(gòu)的另一核心筒剪力墻內(nèi)。圖3為桁架弦桿的分支以及弦桿在核心筒內(nèi)的延伸錨固，圖4，5為受力較大的桁架GHJ-3，GHJ-4立面圖，圖6為桁架弦桿與核心筒端柱的連接做法。

圖 3 桁架弦桿的分支、弦桿在核心筒內(nèi)的延伸錨固

圖 4 GHJ-3 立面圖

圖 5 GHJ-4 立面圖

圖 6 桁架弦桿與核心筒端柱的連接

為了加強桁架平面內(nèi)的剛度，桁架主桿件的匯交節(jié)點均采用剛性連接節(jié)點。由于主桿件的節(jié)點處有較多平面內(nèi)及平面外的桿件匯交，為了滿足剛性連接的要求，同時便于節(jié)點與周邊桿件的連接處理，桁架的節(jié)點大多采用鑄鋼件節(jié)點，周邊桿件與鑄鋼件節(jié)點之間采用坡口焊等強連接。桁架平面內(nèi)的一些僅承受樓面荷載的次要桿件（如GHJ-3中層3，5樓面梁、GHJ-4中層5樓面梁等）與桁架斜腹桿的連接均采用鉸接。各榀桁架間以鋼框架梁及現(xiàn)澆樓板相連，GHJ-3，4的間距為24m，而相鄰桁架的間距為4.8m及6.0m，為減小桁架平面外框架梁對桁架的不利影響，24m跨大梁與桁架豎桿的連接采用鉸接，其余跨框架梁與桁架豎桿的連接采用剛接。桁架間在適當(dāng)部位設(shè)置平面外的人字形或交叉形支撐，加強懸挑桁架平面外的穩(wěn)定性。

2.3主樓結(jié)構(gòu)使用材料及主要構(gòu)件尺寸

柱、剪力墻混凝土強度等級：C40～C35（受當(dāng)?shù)厣唐坊炷凉?yīng)條件限制，最高只能做到C40）；梁、板混凝土強度等級：C30；型鋼及鋼板：層15樓面以下（含）：Q345GJBZ15（t≤40mm），Q345GJBZ25（t>40mm），層15樓面以上：Q345GJB，Q235復(fù)GJB；鑄鋼件：G20Mn5。

矩形鋼管混凝土柱：1400×1400×60（壁厚）～700×700×20；剪力墻厚度：600～200；框架梁：H800×300×12×30，H600×300×10×16；懸挑桁架上弦桿：矩形鋼管1200×500×50～ 700×500×30；懸挑桁架下弦桿：矩形鋼管800×600×80～800×500×50；懸挑桁架斜桿：矩形鋼管800×600×80～500×500 ×30；懸挑桁架豎桿：矩形鋼管600×600×50 ～500×500 ×30。

3、主樓結(jié)構(gòu)計算

本工程結(jié)構(gòu)整體分析以SATWE軟件為主，同時采用ETABS中文版進行復(fù)核，大懸挑部分采用平面框架模型補充計算。

3.1整體結(jié)構(gòu)計算

SATWE計算中，懸挑桁架水平桿件以梁單元輸入，由于部分桁架的上、下弦桿為傾斜布置，上、下弦桿上的較多節(jié)點都不在樓層標(biāo)高處，該部分弦桿需簡化為樓層標(biāo)高上的水平梁桿件。豎桿以柱單元輸入，斜桿以斜柱單元輸入，桁架所在各樓層的樓板需考慮彈性樓板假定（彈性膜），結(jié)構(gòu)整體計算的風(fēng)荷載按規(guī)范取值。

大懸挑樓層對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的傾覆彎矩，該傾覆彎矩與風(fēng)荷載產(chǎn)生的傾覆彎矩將共同作用于主體結(jié)構(gòu)。由于本工程的特殊性，SATWE在整體抗傾覆驗算中存在一些不足，因此，主樓的抗傾覆驗算按以下方法進行補充計算（圖7）：

圖 7 抗傾覆計算簡圖

γ=Mr/Mov

式中：γ為抗傾覆安全系數(shù)；Mr為結(jié)構(gòu)抗傾覆彎矩，Mr=∑GiLi，Gi為各樓層結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準值，此時，懸挑區(qū)域以外的樓面活荷載均取0，Li為各樓層質(zhì)心至傾覆計算點（主樓外輪廓線處）的水平距離，對抗傾覆有利時，取正值，不利時取負值；Mov為風(fēng)荷載作用下的傾覆彎矩標(biāo)準值。

按照上述方法算得的抗傾覆安全系數(shù)遠小于SATWE計算的結(jié)果，但仍滿足設(shè)計要求，基底也沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力（表1）。

表1 主樓整體計算主要結(jié)果

3.2整體分析主要結(jié)果

主樓整體計算的主要指標(biāo)見表1，由表可見，兩種程序計算的結(jié)果比較接近，且各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。表2為懸挑桁架的桿件最大應(yīng)力比及撓度值，由表可見，整體計算的桁架桿件應(yīng)力比以及位移數(shù)值均較小。

表 2 懸挑桁架的桿件最大應(yīng)力比及撓度值

3.3大懸挑結(jié)構(gòu)補充計算

大懸挑結(jié)構(gòu)除采用整體模型進行計算外，同時還采用平面模型進行補充計算，計算程序采用STS軟件。平面框架計算模型的優(yōu)點是桁架平面內(nèi)的幾何圖形不用簡化，各桿件完全按照桁架施工圖中的形式輸入，所有桿件單元均采用柱單元，各桿件的面內(nèi)、面外計算長度可準確定義，截面設(shè)計時直接按壓彎或拉彎構(gòu)件進行設(shè)計，不考慮樓板的作用。由于在平面框架計算中不能輸入剪力墻構(gòu)件，為了比較準確地模擬核心筒對懸挑桁架的側(cè)向約束剛度，需按等效側(cè)向剛度原則將核心筒等效為框架-支撐結(jié)構(gòu)。表3為各榀桁架的桿件最大應(yīng)力比及撓度值。

表 3 平面模型各榀桁架的桿件最大應(yīng)力比及撓度值

3.4鑄鋼件節(jié)點的有限元分析

根據(jù)《鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS235：2008）要求及以往工程經(jīng)驗，對鑄鋼件節(jié)點應(yīng)進行承載力驗算，驗算方法為采用ANSYS軟件進行彈性有限元分析。分析結(jié)果表明，鑄鋼件節(jié)點的最大折算應(yīng)力均滿足規(guī)程中的限值要求，鑄鋼件節(jié)點具有足夠的承載力.

3.5計算結(jié)果在桁架施工圖中的應(yīng)用

桁架施工圖設(shè)計時，桁架桿件的截面設(shè)計以較大的平面模型計算結(jié)果為主；桁架間的框架梁與桁架豎桿的連接一般為剛接，根據(jù)平面模型的計算結(jié)果，桁架間存在一定的位移差，為減小由該位移差在桁架間的框架梁內(nèi)產(chǎn)生的附加內(nèi)力，該框架梁的一端在施工期間采用鉸接（僅將腹板連接），待桁架卸荷后再將翼緣與柱進行焊接；桁架端部位移計算值較大，桁架在制作時需進行起拱，起拱值取平面計算模型恒載作用下位移值的80%。

4、結(jié)語

對于超大懸挑結(jié)構(gòu)，懸挑結(jié)構(gòu)形式采用鋼結(jié)構(gòu)桁架比較合適；桁架結(jié)構(gòu)計算時除采用空間模型進行整體計算外，同時采用平面模型進行驗算是偏于安全的；本工程鋼桁架節(jié)點大量采用鑄鋼節(jié)點，鑄鋼件重量對桁架自重的影響不能忽略，經(jīng)計算鑄鋼件自重對桁架自重的放大系數(shù)為1.1～1.2；超大懸挑結(jié)構(gòu)對主體結(jié)構(gòu)抗傾覆驗算的影響較大，抗傾覆驗算時需同時考慮豎向荷載及風(fēng)荷載的共同作用。

工程桁架卸荷過程中及卸荷完成后，監(jiān)測單位對懸挑桁架及主體結(jié)構(gòu)進行了位移、桿件應(yīng)力等監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，卸荷完成12d后桁架下弦各節(jié)點的豎向位移值僅為2～5mm（撓度相當(dāng)于1/5000左右），主樓在層36軸④/F處的水平位移值為15mm（相當(dāng)于主樓傾斜1/9050），豎向撓度值及主樓傾斜值遠小于計算值。目前懸挑區(qū)域的大部分恒荷載已完成施工，因此可以預(yù)見，在使用階段懸挑桁架的變形值以及主樓的傾斜值也將是比較小的，完全可以滿足使用功能的要求。

參考文獻：

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[2]JGJ 3—2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.