剛架結構設計論文范文
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第1篇
關鍵詞：門式剛架鋼結構
一。設計方面
1.屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年，但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2.《鋼結構設計規范》規定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數0.6.門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結構設計規范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規定，遇到超載情況，就要出安全問題。設計時可適當提高至0.5kN/m2.現在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。
2.屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度。現在應該是計算的。一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡，使屋面變形。本人有此想法，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。
3.鋼柱換砼柱
少數設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。有些設計，在門式剛架設計好之后，又根據業主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。
4.檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構件技術規范》（GB50018－2002）中講的，有的設計人員恐怕還不了解，甚至有些設計軟件也未考慮。但是，設計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。再有，設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應力將高于計算值。《規范》4.1.8、9條規定：“結構構件的受拉強度應按凈截面計算；受壓強度應按有效截面計算；穩定性應按有效截面計算。變形和各種穩定系數均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的剛架在大風時柱子被拔起，這是實際中常出現的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風荷載較大的地區剛架柱受拉時，在柱腳應考慮抗拔構造，例如錨栓端部設錨板等。
2.沒有柱間支撐
這種情況最近較多，這樣肯定不行。目前沒有任何一本規范允許不設支撐。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。
3.端板合不上
端板連接是結構的重要部位。由于加工要求不嚴，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴懲影響工程質量。
4.錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調整螺栓調平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。
5.保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設計荷載很小時，當吸水量達至一定程序，超過了結構的承載能力，就要倒塌。
第2篇
(1)積雪引起的壓強取0．50kN/m2，由于大風造成的壓強取0．50kN/m2;(2)恒荷載數值應以廠房實際工作情況確定;(3)屋頂積雪分布系數按照設計規范中給出的系數適當提高，以項目所在地的積雪分布荷載為基礎，該項目取2～4，承重鋼件的重要性系數取1．1;(4)計算檁條過程中，積雪荷載取值可參照本次雪災的積雪分布規律進行計算;(5)未受損的部件和各部件連接處也可能受損，加固設計中也應考慮這部分因素;(6)加固方案應保證實際工作方便，可操作，減少加固工程對正常生產運行的影響;(7)加固過程中應保證生產安全、方案合理可行;(8)根據實際情況，可將修復、加固工作分階段實施操作。
2鋼架加固
2．1加固設計方案
按照上述工程實例情況，基于目前加固設計標準和操作規范，結合事故檢測報告中提及的問題進行分析，本文設計了2種鋼架加固方案，進行篩選。方案一:通常廠房荷載計算只選取恒荷載，一般為50年最大風雪荷載量進行計算。這種方案計算所得的輕鋼廠房強度并不能滿足實際工作需求，也不能達到設計標準。為解決上述問題，本方案對承重梁進行加腋處理，以緩解焊接重量，柱翼緣選擇對稱焊接，以提高承載能力。該方案所需焊接工作量大，對生產過程的影響也大。方案二:對上述工程實測數據分析可知，廠房懸掛荷載較低，鋼架所承受恒荷載為0．3kpa。按照上述數據可知，輕鋼廠房外部構件穩定性不達標，在柱翼緣處加入剛性系桿，以緩解這一問題。該加固方案工作量較少，對廠房內部設備生產運行影響也小。對廠房實際工作情況進行分析，在廠房運行過程中不能有灰塵產生，兩種方案進行對比分析，選取方案二進行加固處理。
2．2荷載取值范圍
在計算過程中確定荷載取值范圍，選擇輕鋼結構設計可以按照相關設計規范選取合理數值。通常情況，雪壓、風壓選取50年內最大值，本工程分別選取0．5kpa和0．55kpa;恒荷載量取0．3kpa，懸掛荷載量取0．1kpa;房屋自重計算得0．2kpa。按照上述荷載取值范圍進行核算，該數值是按照單向剛接計算所得，而實際工作中是雙向剛接，應對上述數據進行處理。根據上述數據可見，輕鋼結構中主要存在超負荷工作現象，大部分鋼架外部穩定應力超過承受限值。經分析可知，保證鋼架柱穩定應力不超過1，面部長度應取5．5米進行計算。此外，鋼架梁所承受的應力也超極限運行，要保證穩定性達標，面外長度應取3米進行計算。
2．3剛架結構的加固
如圖2所示，剛架結果加固處理即在柱間設置剛性系桿，以降低軸面外部的長度，設計規范中規定，面積應小于5．5m2，該工程計算0．9m×5．85m=5．25m2，符合規范條件。
3維護結構的加固設計
3．1檁條的加固設計
在對檁條進行加固設計中，應首先確定檀條部分的荷載數值。參考本次雪災積雪分布規律進行計算。在進行加固處理時，應輕輕揭開廠房外頂板，為確保廠房能夠正常運行，廠房內部環境不受影響，應將廠房內頂板留于廠房頂部，為緩解承載應力作用，應增加檁條數量。檁條加固設計時應結合實際積雪荷載量和分布范圍，選擇最為經濟合理的檁條位置和數量進行加固設計。積雪較少的位置處檁條可以不改變布設位置，在原檁條位置加設2．5毫米厚的C狀檀條;在積雪符合較大的區域，在原檁條處加設3毫米厚的C狀檀條，加設的C狀檀條高度應與原檀條保持一致;在積雪最嚴重的區域，可利用25a熱軋槽或者H型鋼檁條焊接到原檀條位置，對受損部位進行焊接修復處理，以加強原檁條的承載能力。
3．2其他結構的加固設計
屋面支撐材料的加固應遵循設計規范中規定的設計方法進行設計，加設剛性系桿以提高屋面整體的承載能力，同時，設計者還應考慮實際加固施工的可操作性，選取最方便可行的設計方案。墻梁加固設計中，可在需要加固的墻梁部位增設一道墻。懸掛梁加固時應在連接處加設剛性系桿，以增強梁的承載力。雨篷加固，可將槽鋼焊接在橫梁上，增大衡量的抗扭強度。
4結束語
第3篇
要想有效實現混凝土框架頂層加建鋼結構的目標，就一定要明確兩者之間的區別。混凝土框架具有自重大、剛度大、震害明顯、密閉性好、整體性好、抗壓性好、不易受外界侵蝕等特點;鋼結構具有自重小、延性好、耐火性差、密閉性差、易受外界侵蝕等特點。混凝土框架與鋼結構均是借助傳統力學和數學公式進行受力計算的，同時在進行抗震設計的時候，均需要設置多道抗震防御體系，這樣才可以保證結構的整體性與牢固性;在進行管理的時候，無論是混凝土框架還是鋼結構，均需要管理人員具備相應的專業素質與技能，對施工中可能出現的風險、隱患、質量問題等進行預防與處理，保證施工的順利完成。當然，兩者之間也存在著明顯的區別:首先，材質方面。混凝土框架主要就是由鋼筋與混凝土構成，自重非常大;鋼結構主要是由鋼構件連接組成，自重比較小。其次，震害結果。根據相關資料顯示，混凝土框架震害主要表現為裂縫，局部倒塌，很少出現整棟樓倒塌的情況;鋼結構在地震作用下，經常發生失穩、扭曲、變形的情況，并且因為整體性比較差，因此在進行設計的時候，定要對整體性進行充分的考慮。最后，施工管理方面。在實際施工中，對于相同面積的施工，鋼結構要比混凝土框架施工快;在現場施工的時候，混凝土框架施工需要進行現場支模澆筑，進行預制構件工廠加工的情況不多，而鋼結構需要在工廠加工很多的預制構件，之后運輸至施工現場，進行相應的安裝與焊接。除此之外，針對工程造價而言，鋼結構也要比混凝土框架低一些，在進行實際施工時，可以根據市場情況，進行適當的選擇。
2加建工程的現狀
我國加建設計起步比較晚，與世界先進國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發展與進步，科學技術水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發展空間，并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規劃項目當中，頒布了相應的文件與規章制度。由此可以看出，我國加建工程得到了很大的發展空間。1)由以往的單個房屋加建發展為成片住宅區的加建工程;2)各種新材料、新工藝應用到了加建工程當中;3)輕鋼結構加建技術得到了深入的分析與研究，并且在加建工程中得到了廣泛的應用。
3鋼結構加建的優缺點
開展鋼結構加建工程的時候，具有以下優點:1)節約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設工期;2)因為鋼結構的自重比較輕，因此，加建部分的荷載作用對原結構的影響非常小，不需要單獨對地基進行加固處理，這樣不僅可以減少工作量，還可以縮短工期，節省部分施工成本;3)鋼結構具有較強的多樣性，在進行加建的時候，可以充分發揮空間的優勢，降低對原建筑結構的影響;4)鋼結構加建的適用范圍比較廣，不僅可以對房屋建筑進行加建，還可以對工業建筑進行加建，因此，在建筑加建工程中得到了廣泛的應用。當然，其也存在著一些缺點:1)在進行鋼結構加建之后，其整體建筑結構就會呈現一種上柔下剛、上輕下重的質量與剛度分布，導致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能;2)鋼結構耐久性較差，在進行加建的時候，需要進行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會增加一些建筑材料的使用，此時不僅會涉及到原材料的質量問題，還要考慮原材料的成本問題，因此，存在著一定的不足。
4混凝土框架頂層加建鋼結構設計
1)樓板設計。在設計樓板的時候，現階段一般選用的都是現澆灌技術。目前，現澆灌技術是樓板設計中最為常用與有效的方法，在采用此種方式進行鋼結構施工的時候，可以有效提高建筑結構整體的穩定性、牢固性與安全性。同時，在鋼結構施工中，此種方法可以對出現的問題進行靈活的處理與調整，根據實際情況，提出有效的解決辦法，保證樓板設計與施工的順利進行，確保建筑工程的整體施工質量。2)梁設計。在進行梁設計的時候，一定要結合國際設計標準與實際設計情況，制定合理、科學的鋼構設計要求:首先，在進行梁設計的時候，一定要保證其截面寬度不會低于200mm，同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次，在梁設計中必然要使用一些鋼筋，對其使用鋼筋也要進行一定的規定，保證梁結構具有一定的硬度與抗震性能，進而確保建筑工程整體結構的牢固性與安全性。最后，在設計扁梁的時候，一定要保證梁中線和柱中線重合，采用雙向布置結構。同時對扁梁進行嚴格的計算與設計，保證其結構的合理性與科學性，增強建筑工程整體結構的穩定性。3)柱設計。在進行柱設計的時候，一定要保證其截面符合設計標準:通常情況下，柱截面寬度與高度均不可低于300mm，柱直徑一定要超過350mm，截面短邊與長邊的比值不可以超過3，柱縱向鋼筋配比不可以低于0．2%等。在設計柱的時候，一定要嚴格遵照以上要求，這樣才可以保證柱設計的合理性與科學性，同時增強鋼結構的穩定性，保證建筑工程施工的順利完成。4)基礎承載重量構件設計。在進行基礎承載重量構件設計的時候，一定要綜合考慮各方面的因素，結合建筑負荷、結構形式、施工狀況等，加強基礎設計的合理性與科學性，使其達到建筑工程整體設計要求。針對設計不合理、不符合要求的部分，一定要進行相應的修改，保證其設計的合理性與科學性，這樣才可以保證建筑工程整體的施工質量。
5結語