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房屋钢结构设计论文范文1
关键词：厂房；大跨度结构；桁架结构；方案选择
中图分类号：TU393文献标志码：A文章编号：1006-6012（2015）12-0075-01
近年来，大跨度房屋钢结构应用较为广泛，按照刚性差异以及组合方式的不同，可以划分为2种结构形式，一种是刚性结构，另一种是柔性结构。刚性大跨度房屋钢结构一般由空间桁架、网架等钢杆件构成。对于刚性大跨度房屋结构来讲，其主要设计依据是所受荷载。
1工程概况
某两连跨厂房，长300m，跨度70m，采用钢结构方案，基础采用混凝土独立基础。本工程屋顶形式采用张弦桁架构件，同时连接格构柱刚性，格构柱的柱脚主要采用铰接的连接方式。
2结构方案的选定
根据建筑外形尺寸对项目结构方案进行对比与分析，以优选出最佳的结构方案，经过分析，本工程屋顶钢结构方案选定了张弦桁架方案，并与格构柱刚性连接。这种方案具有以下几方面的优点：一是张弦结构具有操作方便、重量轻、承载力好，有利于解决了结构刚度问题；二是屋顶构件与格构柱刚性连接，实现了地震作用下侧向位移及风荷载的有效控制；三是柱脚采用铰接连接，在地震作用下，上部结构不会产生弯矩，这样能够合理利用原有基础。屋顶结构采用弦杆截面为219mm×10mm的张弦桁架，并与腹杆连接，其拉索采用￠15.2钢绞线，其抗拉强度为1860MPa一共6束。同时，采用6孔夹片式锚具，将3道截面为180mm×8mm钢管的立杆设置于张弦桁架与拉索之间。为了满足锚固的作业需要，将315mm×40mm锚杯设置在下弦杆上，同时，确保弦杆与锚杯焊接。
3大跨度结构设计中注意问题
在进行大跨度钢结构设计时，需要做好单榀主桁架的验算工作，并对单榀主桁结构中墙面、屋顶的位置进行分析与确定。同时，本工程所受的结构荷载包括以下几种：屋面荷载、雪荷载以及地震作用等。项目所处区域为50年一遇，屋面地震烈度为6度。本工程采用张弦桁架结构，这种结构的内力分布受到拉索预张力大小的影响。因此，在拉索预张力确定时，我们需要考虑到以下几个方面的因素：
（1）单跨屋面在荷载作用时，其张弦桁架对格构柱不会产生水平推力，这样有利于自平衡体系的形成。
（2）单跨屋面在荷载作用后，在正常使用下，其相对挠度值与反拱值相互抵消，满足了使用极限状态要求。
（3）在风荷载作用时，按照结构设计中相关规定，拉索要小于应力比。
（4）屋顶桁架在风荷载作用下，要确保其拉索具有足够的拉力，以免造成拉索失去作用。在进行大跨度钢结构分析时，要按照杆单元对桁架腹杆进行分析，同时要按照梁单元对弦杆进行分析。在结构计算的过程中，本工程采用SAP2000V1462软件进行结构计算，并控制好拉索拉应力和最大应力比，一般来说，拉索拉应力为900MPa，最大应力比为0.48，以提升拉索材料的强度。经过结构分析，张弦桁架的拉索初始内力为198kN，初始反拱值为86mm。由此可见，在温度荷载作用下进行结构分析，应选择正温，不能选择负温。但在负温作用下，由于拉索拉力较大，所以拉索不会失去作用。屋顶张弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋顶桁架的刚度，在施加预张力的过程中，我们要充分考虑到屋顶桁架的刚度，当刚度满足要求后，屋顶桁架要与格构钢柱进行焊接。对于两跨张弦桁架来说，要确保内力构造与尺寸的一致性。此外，我们还应对单跨屋顶张弦桁架结构的施工工况进行分析，旨在为了施工吊装作业提供依据。在进行单榀结构模态分析时，应选用前5阶周期的结构模态进行分析，经分析得知，结构侧向的刚度不足。同时，张弦桁架结构是一种平面受力结构，这种结构平面的需要一定支撑体系，以确保结构的稳定性，为此，应将次桁架设置于桁架与立杆的相交位置，同时将交叉支撑设置于次桁架之间，这样就可以形成一个稳定的结构空间体系。经过以下因素分析与比较，最终选择了桁架杆件截面。
4施工过程控制
在张弦桁架结构安装时，应按照建筑钢结构设计规范要求进行施工，同时，在结构分析时，要对不同的施工工况进行模拟与分析。在本工程张弦桁架施工安装的过程中，要结合现场结构特点，按照以下步骤进行施工。焊接屋顶拱形桁架；安装钢拉索，张拉反拱，以达到初始预张力值；焊接屋顶桁架与边柱柱，从而形成两连拱结构；将交叉支撑安装于两连拱结构之间，这样有利于形成一个稳定的结构空间体系。安装桁架。综上分析得知，拉索张拉工作极其重要。在施工过程中，要确定好拉索节点的位置，尽可能地降低理论长度的偏差。在拉索张拉的过程中，要控制好屋顶反拱值，一般控制在87mm左右。拉索内力值为110kN，拉索轴向变形值为50mm。在施工监测时，我们要对拉索内力进行监控，确保监测结果满足设计要求。在拉索张拉时，要先固定好立杆临时支撑，待张拉完毕后，要采用U形夹将立杆下部与拉索夹紧，防止拉索出现串动。
5结束语
综上所述，通过对某厂房大跨度钢结构设计分析，得到了以下几个方面的结论：
（1）本工程与其他大跨结构的不同之外在于大跨度设计是由结构刚度控制，需要考虑到结构整体侧向的刚度，同时要对原有基础进行利用。
（2）在施加预张力时，要控制好预张力的大小，确保张弦桁架结构的承载力及刚度。
（3）张弦桁架结构是一种平面受力结构，这种结构平面的需要一定支撑体系，因此，在张拉过程中要确保张弦桁架的稳定性。
（4）对于大跨度预应力结构，应采用专用连接构造，确保计算模型与实际结构的一致性，确保结构传力的明确性。钢结构作为房屋建筑结构形式之一，具有重量轻、安装方便、强度高、施工周期短等优点。在房屋钢结构设计的过程中，要结合工程实际情况，优选最佳的结构形式，在选择钢结构材料时，要充分考虑到房屋建筑结构的尺寸和受力形式。一般来说，由于建筑钢结构都是采用现场拼装的安装方式，因此在设计时要考虑到钢结构在运输和起吊中的刚度，以确保结构的安全性和稳定性。
参考文献：
[1]JGJ7－2010空间网格结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
房屋钢结构设计论文范文2
关键词: 竖缝抗剪抗剪承载力栓钉接合面
中图分类号：TU37文献标识码： A
0 引言
钢管混凝土边框剪力墙结构是一种新型钢-混凝土组合剪力墙，即利用抗剪连接键将钢管混凝土边框和剪力墙进行可靠连接。接合面连接的好坏是关系结构整体抗震性和稳定性的关键问题，目前国内外对该类结构竖缝抗震性能的研究并不多，各国规范对其抗剪强度的计算采用不同的破坏机理。
1 抗剪承载力计算公式
1.1栓钉连接件抗剪承载力计算公式
抗剪连接件的形式很多，一般按照变形能力可分为刚性连接件和柔性连接件两大类。目前最常用的抗剪连接件是栓钉，对栓钉抗剪连接承载力的计算研究的比较多，但是各国对其计算公式没有形成统一。
加拿大《钢结构设计规范》SI6.1-1974规定
≤448Ast
日本规范亦采用式(1)，但规定Ec和fc的适用范围为500～900 MPa，这是偏于保守。
Eurocode 4规定:当hst/dst≥4(hst和dst分别表示栓钉的高度和直径)时，有
≤0.64Astfu
其中，Ast表示栓钉杆的横截面面积，Ec表示混凝土的弹性模量，fck表示混凝土圆柱体抗压强度标准值(=0.83fcu)，fu为栓钉的极限抗拉强度。
美国钢筋混凝土房屋建筑规范（ACI318-83）基于摩剪理论给出保守计算公式
其中：Ac为抗剪混凝土面积；K1为系数，普通混凝土K1等于2.81MPa，全轻骨料混凝土K1等于1.41 MPa，轻砂混凝土K1等于1.76 MPa。
中国学者聂建国、沈聚敏、崔玉萍、胡夏闽等人对栓钉抗剪连接件进行了研究并取得一些成果。这些成果为制定我国《钢结构设计规范》中有关剪力连接件计算的条文提供了依据。
《钢-混凝土组合结构设计规程》(1997修订稿)规定，当hst/dst≥4.0时，有
≤0.7Astf
其中，Ast表示栓钉杆的横截面面积，Ec表示混凝土的弹性模量，fc表示混凝土轴心抗压强度设计值，f表示栓钉抗拉强度设计值
我国现行的GB50017-2002钢结构设计规范对钢-混凝土组合梁设计条文进行了较大改进，其中给出的栓钉承载力公式为:
≤0.7Astfλ
其中，λ为栓钉材料抗拉强度最大值与屈服值之比，f表示栓钉抗拉强度设计值。
本次试验栓钉的计算荷载采用美国钢筋混凝土房屋建筑规范（ACI318-83）。
1.2销键抗剪承载力计算公式
接缝处承载力验算还需包括抗剪销键的焊缝强度验算和混凝土的局部承压验算，焊缝在剪力作用下按纯剪切考虑，可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定计算；验算抗剪销键上混凝土的受压承载力时，局部承压混凝土的垂直抗压强度可取1.5fc。
2 试验概述
本试验共设计了5个试件，试件的配置方式是根据栓钉的配钢率在1%左右进行设计。因此在试件配置时选择6个栓钉（1.32%）和4个栓钉（0.88%）。试验中钢管采用120mm*120mm*4mm的普通Q345级方钢管； 销键为直径20mm的螺纹钢筋加工而成，长100mm，竖向间距225mm，焊接在钢管壁上；栓钉为ML15标准尺寸，直径13mm，长80mm，在竖向接合面上的水平间距均为60mm，竖向间距为200mm或250mm。通过栓钉抗拉强度试验得到栓钉抗拉强度为355.78Mpa。
试件墙体部分采用C30自密实混凝土，经过试配最终确定配合比比值为：0.41:1: 2.54:2.75。钢管内部混凝土为C50自密实混凝土，其配合比比值为：0.22:1:1.13:1.22。
本次试验用MTS作动器完成，加载点取在钢管与混凝土结合部钢管壁上，管壁上焊接30*120*15mm厚的钢条，以保证直剪面发生直剪破坏。试验采用国内外常用的拟静力加载方案以模拟地震作用，即对试件施加低周反复荷载直至破坏。
3 计算结果分析
本次试验试件破坏形式全部为混凝土破坏，栓钉未剪断。本次试验试验结果与各国规范计算值的比较见表1。
表1 竖缝抗剪试验值与各国规范计算值的对比
注：试件编号中“6S2P”是指6个栓钉和2个销键的组合连接方式，SP是指Shear Performance。
通过比较发现各国规范计算值均高于试验结果，原因有以下几点：
1）本次试验的栓钉为直剪破坏，与推出试验相似，各国规范是对组合梁中栓钉连接件的规定，而国内外的研究都表明，推出试验得到的栓钉抗剪承载力比组合梁中栓钉的实际抗剪承载力要低。
2）由于栓钉布置较密集，在试验时出现群钉效应导致每根焊钉承载力比普通单钉承载力要小。
4 抗剪承载力计算
各国的规范中有关于栓钉抗剪承载力的计算公式，但是对栓钉和销键组合抗剪的计算公式未见报道，因此，在研究国内外相关规范基础上，提出栓钉和销键组合抗剪承载力计算公式：
（1）
式中：
Ast是栓钉的横截面面积，Ec是混凝土的弹性模量，fck是混凝土圆柱体抗压强度标准值，l是抗剪销键长度，d为抗剪销键高度，fc是混凝土抗压设计强度，α为局部承压有效面积调整系数，建议取0.9。
表2 试件抗剪承载力实测值和计算值
按该计算公式（1）得出各试件的竖向接合面抗剪承载力计算值和实测值见表2，计算值和实测值吻合较好，试件SP-6S和SP-6S2P相对误差略微偏大原因可能是公式（1）中关于栓钉抗剪承载力计算的理论值偏大造成的。
结论
（1）钢管混凝土边框与墙板竖向接合面采用栓钉和销键的组合连接方式能够保证剪力有效传递，且能够保证接缝的稳定性。
（2）本次试验试件的破坏形式与推出试验相似，且试件的实际压力值均低于各国规范的计算值。
（3）对于采用栓钉和销键组合连接方式的构件，按照公式（1）进行计算，其计算值与实测值吻合良好，可以应用到工程设计中。
参考文献
[1]落英章. 钢--混凝土组合梁栓钉剪力连接件的研究[J].湖南：硕士论文，2008.
[2]胡夏闽，刘子彤，赵国藩. 钢与混凝土组合梁栓钉连接件的设计承载力[M].北京: 建筑工业出版社，2000.
[3]宋国华，王东炜等. 装配式钢筋混凝土结构竖缝抗剪承载力研究及国内外规范的比较. 世界地震工程，2005，2（6）：125-128.
房屋钢结构设计论文范文3
关键词 ：轻钢结构；单层厂房；设计；
中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
引言
随着国家经济的快速发展，钢结构在建筑领域起到了举足轻重的作用，扮演着越来越重要的角色，无论在工业还是民用建筑中，钢结构以其突出的特点迅速地占领着越来越广的市场。其特点有：其整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高，在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构，但也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点，在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用。
一、钢结构厂房空间结构解析
为了使本论文的钢结构厂房分析设计更具有针对性和信服力，这里以实际的炼钢厂房钢结构厂房为具体研究对象进行分析讨论。由于钢铁工业是国民经济的支柱产业，炼钢厂就成了一个重要的生产场所，属于抗震规范中的乙类设防建筑。由于工艺布置的特殊性和生产设备的需要，炼钢厂主厂房往往具有质量、刚度分布严重不均匀的特点。又基于建设周期及抗震性能等的综合考虑，这类厂房大都采用全钢结构建造。本文中以某设计生产能力为50吨的转炉炼钢厂为研究对象。
由于工艺要求的复杂性，该厂房由炉渣跨、加料跨、炉子跨、钢水接收跨、连铸浇铸跨、连铸出坯跨共六跨组成，核心设备布置在炉子跨中部的塔楼内。该转炉炼钢厂房主要由塔楼、散状料上料系统、柱子系统、屋盖系统和吊车梁系统几大部分组成，各部分的结构大都是由型钢和钢板焊接或螺栓连接而成。
二、轻钢结构单层厂房设计的要点
2.1结构体系
1) 门式刚架分为单跨、双跨、多跨以及带挑檐的和带毗屋等多种形式。多跨刚架中柱与刚架梁的连接可采用铰接。
2) 轻型钢结构工业厂房结构体系中，屋面常采用有檩体系，檩条间距为1． 5 m，屋面板为压型钢板或夹芯板，檩条采用冷弯C 型钢或高频焊接薄壁H 型钢; 外墙采用有墙梁体系，墙梁间距为1.5 m ～ 2.1 m，墙面板为压型钢板或夹芯板，墙梁采用冷弯C 型钢或高频焊接薄壁H 型钢。主刚架梁下翼缘和主刚架柱内侧翼缘平面外的稳定性，可通过在刚架梁下翼缘和檩条间或刚架柱内侧翼缘和墙梁之间设置的隅撑来保证。主刚架之间的水平支撑可采用张紧的圆钢或角钢。
3) 根据跨度、高度和荷载不同，门式刚架的梁柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字钢或成品H 型钢截面。单层厂房中当设有桥式起重机时，柱截面宜采用等截面构件。
4) 轻钢结构工业厂房刚架柱基础，刚架柱柱脚与钢筋混凝土基础的连接可按铰接或刚接，当厂房内设有桥式起重机时按刚接连接，其他情况按铰接连接。
焊接实腹式工型截面门式刚架承重结构由刚架和基础两部分组成。门式刚架承重结构体系的刚架、檩条( 或墙梁) 以及压型钢板间通过可靠的连接和支撑相互依托，体系受力更趋向于空间化。
2.2 结构布置
1) 屋面结构平面布置
单层厂房轻刚结构房屋伸缩缝的设置: 当房屋纵向长度不小于300 m，横向长度不小于150 m 时需要设置温度伸缩缝。温度伸缩缝的做法有两种: 檩条连接处的螺栓孔采用椭圆孔或设置双排柱，使结构有足够的伸缩空间; 吊车梁与柱的连接处宜采用椭圆孔。
屋面檩条的布置，应考虑天窗、通风屋脊、采光带等因素的影响，屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。
2)墙面墙梁布置
单层厂房轻刚结构房屋墙面墙梁的布置，应根据门窗的位置、大小确定墙梁的位置，另外设有挑檐、雨篷时还应增设墙梁等构件，墙梁的规格尺寸应由计算确定，同时还应考虑墙面板的规格，考虑到厂房的美观，一般墙面梁设在主刚架柱的外侧。
3) 支撑布置
横向水平支撑和竖向柱间支撑可提高刚架的整体刚度，并能承担和传递水平力，防止杆件产生过大的振动，避免压杆的侧向失稳，可保证结构安装时的稳定。
当设有温度伸缩缝时，在每个温度伸缩单元应分别同时设置横向水平支撑和竖向柱间支撑以形成几何不变、稳定的空间结构体系。
横向水平支撑一般设置在温度伸缩单元两端第一开间刚架梁上翼缘，在水平支撑交叉的节点处应设置刚性系杆。横向水平支撑的间距不大于45 m。横向水平支撑既可以采用十字交叉圆钢，又可以采用双角钢作支撑。
当温度伸缩单元长度不超过90 m 时，在温度伸缩单元两端第一开间的上柱处设置上柱柱间支撑，在温度伸缩单元中间的柱开间内分别设置上下柱柱间支撑。上柱柱间支撑为单片角钢，连接在柱腹板的中间，下柱柱间支撑为双片角钢，连接在下柱两侧翼缘。值得注意的是在温度伸缩单元的端部不设下柱柱间支撑。
在刚架转折处应沿房屋全长设置刚性系杆。
三、轻钢结构厂房钢构件的设计
3.1 主要承重构件( 刚架) 内力计算方法
刚架的内力计算方法分弹性分析和塑性分析方法，变截面门式刚架通常采用弹性分析方法，等截面门式刚架通常采用塑性分析方法，同时还应满足现行《钢结构设计规范》的相关要求。
3.2 门式刚架位移( 侧移) 计算
当屋面坡度不大于1 ∶ 5 时，柱顶在水平力H 作用下的位移( 侧移) u，可按下列公式计算:
柱脚铰接刚架:
柱脚刚接刚架:
其中，h，L 分别为刚接柱高度和刚架跨度; Ic，Ib分别为柱和横梁的平均惯性矩; H 为刚架柱顶等效水平力; ζt为刚架柱与刚架梁的线刚度比。
3.3 构件强度计算
工型截面受弯构件在剪力、弯矩共同作用时，强度按下式进行计算:
当
当截面为双轴对称时:
其中，Mf为两翼缘所承担的弯矩; Me为构件有效截面所承担的弯矩，Me = We f，We为构件有效截面最大受压纤维的截面模量;Af为构件翼缘的截面面积; Vd为腹板抗剪承载力设计值，Vd =hw tw fv '。
3.4 构件稳定计算
轴心受压构件( 工型截面) 局部稳定计算:
受压翼缘:
腹板:
其中，b 为受压翼缘自由外伸宽度; t 为受压翼缘的厚度; fy为钢材屈服强度; hw为腹板的计算高度; tw为腹板的厚度。
3.5刚架柱基础的设计
3.5.1基础形式
门式刚架轻型房屋钢结构常用的基础形式有:
1) 钢筋混凝土独立基础，一般用于地基承载力比较大，土质比较均匀的情况。
2) 柱下条形基础多用于加固工程中，在处理新旧建筑物基础时，可以避免对旧建筑物基础造成不利的影响。
3) 桩基础一般用于深基础，地基回填土较多、持力层较深的情况。
3.5.2 基础的设计
1) 轻钢结构厂房门式刚架柱基础通过钢板与钢筋混凝土基础之间连接采用铰接或刚接柱脚。
2) 柱脚锚栓应采用Q235 钢或Q345 钢制作。锚栓的锚固长度应符合GB 50007-2002 建筑地基基础设计规范的规定，为抵抗上拔力锚栓端部设置弯钩或锚板，锚栓的直径不小于24 mm，且应采用双螺母或采取防止螺帽松动的有效措施; 柱脚锚栓按下柱柱间支撑传递的纵向风荷载和吊车刹车力或纵向地震作用的上拔力计算。刚架柱底部的水平力由柱脚底板与钢筋混凝土基础顶面之间的摩擦力来承担，若还不满足须设置槽钢或角钢抗剪键。计算柱脚锚栓的受拉承载力时，应采用螺纹处的有效截面面积。
结束语
轻钢结构具有自重轻、工厂化和商品化程度高、施工周期短、节能环保等明显的优点。轻钢结构门式刚架设计在单层工业厂房中越来越得到人们的青睐，但它毕竟还是一个新生事物，需要我们设计人员在工程设计中不断的探索、改进、回访中积累经验，进而解决在工程设计中遇到的新技术、新问题。新技术、新材料的应用给设计人员提供了锻炼的机会，带来了新的挑战，只要对不断出现的新技术、新材料、新问题勇于探索、勇于创新，就能攻克难关，从而使新技术、新材料得到广泛应用，我们的设计水平也会有较大的提高。
参考文献
[1]魏明钟.钢结构设计新规范应用讲评[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[2]李春祥,黄金枝,金兢.高层钢结构抗风抗震控制若干问题探讨[J]. 振动与冲击,2000.
房屋钢结构设计论文范文4
【关键词】建筑设计，抗震设计，作用分析
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
在目前的发展趋势中，建筑结构设计的主流趋势有低碳，环保，安全，节能，生态。其中指标之一，就是建筑的安全性，而我国目前破坏力最大的安全威胁便是地震，因此，加强对建筑结构的抗震设计，必将会被提升到建筑设计新的战略高度。
二、建筑结构设计中抗震性能衡量标准
现行抗震设计规范对于建筑结构的性能从两个角度进行描述，一是通过损坏的程度描述其性能，将建筑结构的损坏程度分为不损坏和属正常维修下的损坏、可修复的破坏和倒塌；二是描述用途的重要性，即抗震设防分类。主要是氛围甲、乙、丙、丁四类。
现行规范对于部分钢筋混凝土结构提出了相应的定量指标，即正常维修和倒塌的层间变位角。而在设防类别上，提出了不同的抗震措施。其中乙类抗震措施的相关规定比甲类高一度。在强烈地震的影响下，乙类受到的毁坏程度比甲类轻。但是对于抗震能力，仍然缺乏确定的数量变化。借助于现行航震鉴定标摊b所引进的”综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。比如在判断结构抗力的高低中，可以采用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值。而在结构变形能力高低方面，可以用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征，这样就能保证不同性能要求下所对应的抗震措施的数量化。对于丙类结构的抗震设计，主要利用抗力和变形能力进行组合，并作为综合抗震能力的基本值。而乙类建筑，设计的综合抗震能力要低于相应的基本值。
三、建筑结构设计对建筑抗震性能的影响
1、 砌筑体结构影响基本变化能力的构造，重点是将整个圈梁、主要构造柱数量、具置、断面截面尺寸和配筋数量的分级，局部的墙体尺寸、楼梯间的构造等只适用于考虑局部影响。比如，5-6层砖房的主要构造柱数量，房屋四角和楼梯间四角应该设计为第一等级，用于房屋隔开间的内外墙链接处和楼梯间四角设计为第二等级。对于房屋每开间的内外墙链接位和楼梯间四角设计为第三等级；此处不用设置构造柱与抗震设计不同。当然，在相同设防烈度和性能要求的前提下，对与层数要求不同的砌筑结构，基本延性构造的要求也不同，构造柱设置就需要随房屋层数的不断增加而相应提高。目前主要难题是，需要根据具体实例进行计算和分析，针对同地点、同结构的房屋按照不同等级采取相应措施后，其措施的构造影响能力系数如何确定？是否可在某个范围内取值。
2、 钢筋混凝土结构对变形能力构造的影响，可适当的调整内力、提高结构柱箍筋和纵向钢筋体积配箍率、抗震墙墙体和构造作为抗震能力分级的重点，而框支层、短柱、链接的构造作为局部的影响。不同层数钢筋混凝土结构在相同设防烈度性能的要求，延性构造要求也不一样。目前，内力调整、纵筋总配筋率和箍筋体积配箍筋率等都成型的分级和取值，但如何将其转化为相应的影响系数还需要进一步的计算和研究。
3、 钢筋结构对变形能力构造的影响，可调整内力、各节点域内构造、构件的长细比和支撑设置作为重点的分级，这时构件的宽厚就是结构的局部影响。在相同设防烈度和性能的要求下，对建筑层数不同的结构建筑，基本延性构造需求也不同。钢结构规范中也有一些现成的定量取值，也要研究将其转化为影响系数的方法。
四、建筑结构设计中的抗震设计措施
1、要严格选择地基选址
地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
2、确保结构的整体性
在建筑结构抗震设计中，一般而言，要尤其注意其是由诸多构件共同组合在一起，如此，要进行整体化的对待。要充分调动各个构件的作用来完成整体建筑的抗震效果。当建筑的一些构件基本都失去了原有的功能时候，那么，在地震来临之后，很容易让整体的建筑结构丧失对地震的抵抗能力。在这种情况下，很容易让整个建筑坍塌，因此，要保证所有构件的功能协调，并确保所有的构件都能够在地震作用下保证良好的性能，如此，可以让建筑结构的整体抗震能力增强。同时，要坚持实施多级防震措施。传统建筑结构多采取的是三级设防措施，即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期，建筑结构必须是采取的多级设防模式，保护建筑主体抗震能力，减轻经济损失，使得建筑抗震中更加安全。
3、屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来，从多数建筑抗震设计评定结果看，屋顶建筑设计还存在一些问题，例如：屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重，无形当中加大了屋顶建筑变形，而且地震作用也加大了，尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上，如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断，在地震发生时，带来的地震扭转作用也会更严重，对抗震更不利。所以，进行屋顶建筑设计过程中时，应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料，使得地震作用传递不受阻碍；屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上；如果屋顶建筑非常高，屋顶建筑就必须具有较强的抗震性，让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小，尽量避免发生扭转效应。
4、要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径，在地震当中，要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线，处于同一个平面上，从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下，呈现弯剪性的破坏，并使塑性屈服情况，尽量的发生在墙的根底部，从而连梁适合在梁端产生塑性屈服，这样还具有足够的变形的能力。在震灾中，在墙段部分充分发挥抗震功能之前，要按照"强墙弱梁"的原则，来大力加强墙肢的承载力，避免墙肢遭到剪切性的破坏现象，从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。
5、要根据抗震等级，在对墙、柱以及梁节点设计中，采取相对应的抗震构造措施，力求确保建筑物结构，在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯" 、以及"强节点弱构件"几种构造的原则，在建筑设计中，合理的选择柱截面的尺寸，以此控制柱的轴压比，并还要注意构造配筋的要求，还要保证，钢筋砼结构建筑在地震的作用下，能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。
6、在建筑设计过程中，要设置出多道抗震的防线，即，在设计一个抗震结构的体系当中，有一部分延性比较好的构件，在地震的作用下，首先可以担负起第一道抗震防线的作用，然事，其他的构件，在第一道抗震防线屈服以后，在地震中，会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线，这样的抗震结构体系的设计，在建筑设计当中，对于确保建筑结构具有的抗震安全性，是非常的行之有效的设计方法和手段。
五、结束语
建筑结构抗震设计，关乎民生，关乎经济发展，社会稳定，对建筑实施结构的抗震设计，主要涉及对建筑高度，承载力，总体结构，各个部件的性能规划等一系列的因素，要求通过对各个构件和整体规划的基础上，既实现满足居民生活生产保障安全的需要，又具有值得欣赏的美学价值。
参考文献：
[1]陈维东 建筑结构抗震设计存在的问题及其对策 [期刊论文] 《中国高新技术企业》 -2009年5期
[2]丁勇春 钱玉林 马国庆 建筑结构的抗震分析和设计 [期刊论文] 《四川建筑》 -2004年4期
[3]崔烨 孙晓红 建筑结构抗震设计与分析 [期刊论文] 《科技资讯》 -2011年17期
[4] 郭华 江雄华 现代建筑结构抗震设计方法研究 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年16期
房屋钢结构设计论文范文5
Abstract： The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing， the applicability principle of the structure form was put forward， method of improving lateral force resisting performance was proposed， in order to further promote the steel structure residential structure system， which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade， and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.
关键词： 钢结构住宅；结构形式；抗侧力性能；产业化发展
Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0130-02
0 引言
钢结构住宅以其“环保、节能、工业化”和“绿色建筑”等特征成为了二十一世纪住宅建筑业的主导方向之一。我国对钢结构住宅技术的应用和发展也提出了更明确的要求，为此，建立系统的理论研究和发展规划对钢结构住宅体系产业化的迅猛发展起着至关重要的作用。
1 国内外钢结构住宅研究现状
现代钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初，在一些发达国家的发展己有上百年的历史，工业化生产和预制装配程度较高。世界各国逐步形成自己独特的钢结构住宅体系I1]。自1960年以来，美国就开始发展冷成型钢结构建筑[2]。20世纪80年代，1984年TarpyTS对螺栓连接的冷成型构件墙体的抗剪性能进行了研究[3]。1982年wolfeR.w对有石膏板填充的冷成型钢构件墙的极限承载力进行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型钢结构住宅中单片墙体以及整体结构在地震荷载下的性能[5]。而我国的钢结构住宅发展较晚，与发达国家相比，国内建筑钢结构行业仍是一个朝阳产业，新材料、新技术、新结构体系、新应用领域不断出现。要加快建设钢结构行业的发展，对现有建筑钢结构设计规范的更新、完善或补充，以及对新的结构体系和新的应用领域的建筑钢结构设计规范的编制工作显得非常紧急。
2 钢结构住宅的技术性分析
2.1 钢结构住宅主体结构体系比较 钢结构住宅技术体系并不是简单的用钢材替代混凝土和砌体作为支承结构，而是以钢结构为主体结构，另外还包括围护结构、钢结构防火、钢结构防腐及建筑设备的一个综合技术体系。钢结构住宅主体结构体系一般有以下形式：①纯钢框架体系；②冷弯C型钢龙骨体系及热轧型钢龙骨体系；③钢框架支撑体系；④钢框架-剪力墙系；⑤钢框架-混凝土组合结构体系；⑥错列桁架体系。上述各类结构形式综合比较如表1所示。
在这几种结构体系中，前两种结构体系主要用于低层钢结构住宅，其他可适用于多高层钢结构住宅。而且从表中可以看出钢结构住宅的共同缺点为抗侧力性能比较差。为进一步推进钢结构住宅结构体系在国内建筑的应用，对于该结构体系尚需进行深入的研究。
2.2 提高钢结构住宅的抗侧力性能方法 轻钢结构住宅的结构体系与传统砖混结构或混凝土结构住宅体系有很大的不同，它主要由轻钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。而轻钢龙骨体系是一种新型的结构形式相对于其它结构形式的轻钢结构住宅，轻钢龙骨体系的研究和应用更不成熟、不完善，更需要加强研究力度。关于低层轻钢龙骨住宅的试验和理论研究主要集中研究复合墙体的抗侧力性能的研究，2008年武汉理工大学高景辉对轻钢龙骨墙体的破坏模式做了分析，得出自攻螺栓连接破坏时一种主要因素，通过有限元参数分析发现，影响轻钢龙骨复合墙体抗剪性能的最关键因素是自攻螺栓的数量，其次是墙体的尺寸、支撑。2010年浙江工业大学郎晟颉在静力分析的基础上研究了复合墙体的滞回性能与抗震性能，得出了随着墙板厚度的增加，墙体抗侧承载力随着墙板材料不同有不同程度的提高，导轨与墙板的间距对墙体抗侧性能影响最大。同年武汉理工大学张翠萍对三种不同支撑的轻钢龙骨墙体：轻钢龙骨刚架体系、轻钢龙骨刚架支撑体系、轻钢龙骨刚架端支撑体系，进行了抗侧力性能分析，得出带支撑的墙体的抗侧极限承载力能满足带蒙皮的组合墙体的抗侧力性能的研究。
3 钢结构住宅的产业化发展
钢结构住宅有着重量轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点，作为未来住宅的发展方向，人们正在逐渐关注它、接受它。目前的问题是，我国建筑钢材消费严重偏低，且绝对量相差非常之大。如何加大建筑业中各类钢结构建筑的使用比例，大力推进建筑钢结构产业的快速发展，提高建筑用钢在国家总钢材产量中的份额，将是摆在在我们面前的重要课题。由于市场经济尚不完善，建筑钢结构产业的发展过于迅猛，长期以来自发形成的我国建筑钢结构产业链配置存在较严重的问题，而改变这种现状更加需要推进技术创新和成套技术集成体系的应用，使科技转化为实际生产力，促进住宅产业化的发展。如果我们能实现钢结构住宅的产业化生产，住宅建设及相关产业的劳动生产率将大大提高，其具有的广泛的社会、经济效益会更加明显地展现在社会经济的各领域，并被市场认可和接受。而进行产业化发展的关键是影响钢结构住宅经济性的主要因素，如施工技术及施工组织设计的选择；钢材的选用；结构体系设计，围护及其它配套体系的发展及产品更新；钢结构的防火、防腐处理；原材料价格，尤其是钢材价格的上下波动；部品部件的产业化、社会化水平、标准化生产；部品部件的设计、制造、安装等等。针对影响钢结构住宅成本的主要因素，从成本控制的角度对供应链管理、产业化、标准化、企业管理等理论，通过加强钢结构住宅领域的供应链管理，部品部件的生产社会化，住宅区的产业化运作，及公司管理理念的创新、提高管理水平，国家政策等一系列措施，寻求钢结构住宅的成本控制的对策，增强钢结构住宅与传统混凝土住宅的竞争优势，从而改善钢结构住宅面临的建造成本较高、市场份额小、
社会对钢结构住宅的认识程度不够等现状，吸引更多的社会主体参与到钢结构住宅建设领域中，来促进钢结构住宅的基本建设、应用与推广。
参考文献：
[1]周涛.钢结构住宅技术体系及其建筑设计研究以多层、小高层住宅为例[D].北京建筑工程学院，硕士论文，2004.
[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork： Wiley，1985.
[3]TarpyT·S·Shear resistanee of steel stud wanll Panels. Proe Seventh Int SPeeialty Confon Cold Formed Steel Struetures，1984：203～248.
房屋钢结构设计论文范文6
1.课题名称：
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景：
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。
3.项目研究意义：
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。
建筑结构设计统一标准(gbj68-84)该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则，是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则，这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时，可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构，以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段，以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定，即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量，使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上，并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性，属于“概率设计法”，这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势，而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构的作用效应常见的作用效应有：
1.内力。
轴向力，即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;
剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;
弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;
扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。
5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。
6.应变：如线应变、剪应变和主应变等。
极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类：
1.承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态：
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);
(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载;(3)结构转变为机动体系;
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。
2.正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：
(1)影响正常使用或外观的变形;
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);
(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。
结构设计的基本任务，是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低的代价，使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。为达到这个目的，人们采用过多种设计方法。以现代观点看，可划分为定值设计法和概率设计法两大类。
1.定值设计法。将影响结构可靠度的主要因素(如荷载、材料强度、几何参数、计算公式精度等)看作非随机变量，而且采用以经验为主确定的安全系数来度量结构可靠性的设计方法，即确定性方法。此方法要求任何情况下结构的荷载效应s(内力、变形、裂缝宽度等)不应大于结构抗力r(强度、刚度、抗裂度等)，即s≤r。在20世纪70年代中期前，我国和国外主要都采用这种方法。2.概率设计法：将影响结构可靠度的主要因素看作随机变量，而且采用以统计为主确定的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性的设计方法，即非确定性方法。此方法要求按概率观念来设计结构，也就是出现结构荷载效应3大于结构抗力r(s>r)的概率应小于某个可以接受的规定值。这种方法是20世纪40年代提出来的，至70年代后期在国际上已进入实用阶段。我国自80年代中期，结构设计方法开始由定值法向概率法过渡。
面向对象编程
使创建windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程，或oop。这种技术可以创建可重用组建，它是程序的组成模块。
几个定义
控件提供程序可见界面的可重用对象。控件的示例有文本框、标签和命令按钮。
事件由用户或操作系统引发的动作。事件的示例有击键、单击鼠标、一段时间的限制，或从端口接收数据。
方法嵌入在对象定义中的程序代码，它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如，数据库对象有打开纪录集并从一个记录移动到另一个记录的方法。
对象程序的基本元素，它含有定义其特征的属性，定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是visualbasic中所有对象的示例。
过程为完成任务而编写的代码段。过程通常用于响应特定的事件。
属性对象的特征，如尺寸、位置、颜色或文本。属性决定对象的外观，有时也决定对象的行为。属性也用于为对象提供数据和从对象取回信息。
5.设计主要内容
本软件适用于现浇钢筋混凝土多层、多跨的框架的设计。毕业设计要完成的工作包括：
1.平面钢架分析程序的改造
对结构力学教研室版平面钢架分析程序进行修改和补充。要求：
(1)编写自动生成节点坐标和单元节点编号的程序，或以图形方式输入计算简图。
(2)修改程序，使之适合多工况内力计算;(3)根据输入、输出数据的特点，设计适当的人机界面。输出应可选的显示各构件端力和内力图。
2.编写钢筋混凝土多层多跨框架机构的构件设计程序
(1)根据有关的规范，应明确计算的各种荷载(恒载、楼屋面活载、风荷载和地震作用等)的计算方法，在次基础上编写自动生成各种荷载作用下的结点荷载和单元荷载的程序。
地震作用按底部剪力法确定。自振周期用经验公式确定。
(2)计算各种荷载单独作用时框架各杆件的内力。计算结构存放在各自的杆端力(随机)文件中。
对竖向荷载下的梁端弯距进行塑性调幅。
(3)在(2)中产生的杆端力文件基础上，分别计算各种可能的荷载组合下，梁、柱控制截面的内力。计算结果存放在适当的文件中。
(4)从(3)生成的文件中选出最不利组合，同时给出截面配筋。
梁、柱截面配筋的确定应考虑抗震设计的要求。
3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
(5)部分编程较熟练的同学可根据计算结果和构造规定，用auto-cadvba绘制梁、柱配筋图。
5.成果形式
本毕业设计的成果应包括：
1.可运行的、并能给出正确计算结果的源程序
在存放源程序的软盘中，应至少有一个算例的数据文件，可在基本不需另外键入数据的前提下，显示正确地运行结果。
2.软件使用手册
这是为用户准备的关于软件使用方法、操作步骤和其他必要的文字材料。
3.软件说明书
这是软件作者的工作档案，是软件维护的基本资料。其中应包括：
(1)软件所依据的工作档案、力学和工程结构模型的较为详细的描述，主要的计算公式及其使用的符号的含义，重要算法的文字说明：
(2)程序的结构：模块的划分的情况、各模块相互之间的关系及各模块的功能;
(3)带有较为详细的注释的源程序文本。其中应注明各标识符的含义(尽可能的采用通用公式中的符号)。各程序段的功能、相应的数学公式和特殊算法的说明;(4)为使他人根据软件说明书读懂你的程序所必需的其他资料。
(5)部分编程较熟练的同学可递交梁、柱配筋图纸一张。
4.对自己所编程序的评价
(1)对算例计算结果的合理性进行必要的分析;
(2)总结软件设计过程中的经验和及教训，提出设计改进意见。
以上各项资料处源程序文本以软盘形式提交外，其余均用计算机打印。
6.进度计划
第一周毕业实习，参观工程，收集资料。
第二周需求分析：描述计算机模型，编些初步的软件说明书。
第三周软件设计：选择模块划分的方案
第四周模块设计：数据输入界面设计(梁柱截面数据)
或数据输入界面设计(可视化图形输入)
第五周数据输入界面设计(框架数据、附加荷载)
第六周模块设计：荷载计算(恒载、活载)，相应的内力计算
第七周荷载计算(风荷载、地震作用)，相应的内力计算
第八周模块设计：梁配筋计算
第九周梁荷载组合，确定梁配筋
第十周梁荷载组合，确定梁配筋
第十一周模块设计：柱配筋计算
第十二周柱荷载组合，确定柱配筋
第十三周柱荷载组合，确定柱配筋
第十四周软件测试或用autocadvba绘制梁、柱配筋图;
第十五周软件测试
第十六周整理源程序，编写软件说明数和用户手册