钢结构设计软件3D3S-多高层模块讲解

《钢结构设计禁忌及实例》资料

《钢结构设计禁忌及实例》 《钢结构设计禁忌及实例》 2010年11月02日 内容简介本书依据相干规范及工程实践经验，对钢结构设计中的一些误区和禁区进行了深进分析。书中第一先容了一些工程案例作为警示，进而按规范系统逐条列出r相干设计禁忌、算例以及对规范的修改提议等内容，提出哪些题目不能那样做，而应当如何做。本书内容翔实，实用性、对照性强，可供盛大结构设计职员利用，也供相干专业施工、科研、教学职员参考。 索引第1章钢结构工程违禁犯讳案例 【案例1.1】吊车分袂肢柱头的疲惫拉裂 【案例1.2】将门式刚架钢柱改为混凝土柱 【案例1.3】在多层建筑上扩建门式刚架轻钢结构 【案例1.4】过量积灰积雪 【案例1.5】在吊车梁上随意施焊 【案例1.6】重型平台柱头的剪切破坏 【案例1.7】电机与平台共振 【案例1.8】防锈油漆与防火涂料起化学反映 【案例1.9】柱脚抗剪键设置不到位 【案例1.10】门式刚架设计、施工、治理题目 【案例1.11】钢材选择或利用不当

【案例1.12】未分清钢结构设计图与施工图的关系 【案例1.13】在预应力高强度锚栓上出现焊点 【案例1.14】不留意柱脚锚栓d=72mm与M72的差别 【案例1.15】吊车梁轨道联接的经常损坏 【案例1.16】吊车梁端上部变形引起突缘支座纵向联接题目 【案例1.17】箱形吊车梁真个梁、柱节点过于刚劲 【案例1.18】插进式柱脚埋深未进行计算 【案例1.19】忽视施工运输安设阶段担保结构安稳和平安的临时举措【案例1.20】温度区段的不正常办理 【案例1.21】梁柱节点采用栓焊并用联接的差异算法 第2章选料 【禁忌2.1】对建筑结构钢材根本知识缺乏了解 【禁忌2.2】设计文件中对所引用的国家轨范没有所有、正确地表示【禁忌2.3】不熟悉经常用钢材的性能及特殊要求 【禁忌2.4】用建筑结构用钢板按号取代Q235等钢号的钢板 【禁忌2.5】对铸钢有哪些国家轨范不清楚 【禁忌2.6】对钢材及联接选料要求不足明白具体 【禁忌2.7】对钢结构联接要领一知半解 【禁忌2.8】不了解各种焊接选料的型号、表示办法和具体用途 【禁忌2.9】采用的焊接选料与母材不匹配 【禁忌2.10】对钢结构紧固件联接缺乏了解 【禁忌2.11】不深切理解钢材及其联接的各项强度设计值

多高层建筑钢结构节点的连接设计要点分析

多高层建筑钢结构节点的连接设计要点分析 摘要：随着我国社会经济的快速发展，人民经济水平的不断提高，使得高层建筑规模不断扩大。多高层钢结构建筑结构的出现，有效的提高了建筑住宅的安全性，提高了建筑的土地资源利用率，促进了多高层钢结构建筑结构的健康发展。以此为出发点，本文就多高层建筑钢结构连接设计展开分析，分析了多高层建筑钢结构连接设计的特点，并提出了针对不同连接方式的设计要点，以期促进我国建筑行业的快速发展。 关键词：多高层建筑；钢结构；节点连接设计； 0.引言 伴随着社会的进步，钢结构以其优良的材料特征在建筑业正日益受到广泛的关注。面对目前国内大量住宅建设所造成的资源浪费、环境恶化等后果，建设部已多次倡导发展钢结构住宅，从而推动住宅产业的升级。同样，我国目前多高层钢结构连接设计也必须基于目前的工业化水平，本文研究的重点即是针对我国目前钢结构连接设计存在的不足，构建出一套适用性的多高层钢结构连接设计方法。以期为我国多高层钢结构住宅的发展做出微薄的贡献。  1.钢结构梁柱节点形式的选择 进行钢结构设计时，在结构分析过程中应想好用哪种节点形式，根据结构构件的选用，按照传力特征不同，选择节点分刚接、铰接还是半刚性连接。 （1）铰接连接节点，本身拥有极大的柔性。钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接，上、下翼缘无需进行现场焊接。采用铰接时构造简单，使现场安装程序大为简化，现场作业量大大减小，现场安装可以不受天气及季节的影响，钢结构的安装速度大大提高。但是，铰接连接刚度和耗能性能差，对于结构抗风、抗震不利。 （2）刚性连接节点，具有很高的强度和刚度。其特点是受力性能好，但构造复杂，施工难度大。设计中梁柱节点一般是做刚接，这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。 （3）半刚性连接节点，刚度和强度介于铰接和刚接之间。我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案，而且节点转动刚度很难确定。这样的 节点形式在工程设计中一般很少采用。 结构设计中习惯的做法是把连接当成理想刚接或者铰接，这样做能够使计算

钢结构设计 学习指南

学习指南 1、课程的重要性和学习目标 本课程是土木工程专业的一门重要的专业课，是一门理论和实际结合较强的课程。通过本课程的学习，在钢结构基本原理的基础上掌握常用钢结构的设计计算方法，为今后从事钢结构设计、施工与安装等奠定坚实的基础，养成基本的工程设计能力。 2、前导课程 材料力学、结构力学、房屋建筑学、土力学与地基基础、建筑结构与选型、荷载与结构设计方法、建筑施工、建筑结构CAD、工程抗震、钢结构基本原理。 3、后续课程 后续课程为钢结构课程设计、钢结构毕业设计实践教学环节，通过课程学习掌握钢结构构件及整体结构的内力计算及组合、杆件验算、节点计算、钢结构图纸绘制及表达，具备从事钢结构设计的基本素质和能力。 4、必要学习工具 绘图工具：AutoCAD； 计算分析工具：Ansys、Sap、Abaqus； 设计工具：PKPM、MTS、天正等建筑、结构分析软件。 5、课程能力点 在学习“钢结构基本原理”的基础上，走向应用阶段，即通过本课程的学习，系统地掌握钢结构的基本计算方法和应用技能，具备进行轻型门式刚架结构、重型单层工业厂房钢结构、多层房屋钢结构及高层房屋钢结构等设计计算的能力，了解相关的设计依据、成果及施工验收等知识，同时也为从事建筑钢结构制造、安装及施工管理打下必要的基础。 6、学习方法 以规范为依据，以教材为基础，借助课堂和网络资源，结合理论课、案例实训课及已完成的实习实践环节，认真做好预习、复习、作业、阅读等课外学习，积极参与课堂或课下讨论、科技创新活动、结构设计大赛等活动，提高综合应用能力。

7、与课程相关的国家标准及图集 [1] 钢结构设计规范GB 50017-2003.北京：中国计划出版社，2003 [2] 建筑结构荷载规范GB 50009-2012.北京：中国建筑工业出版社，2012 [3] 建筑抗震设计规范GB 50011-2010. 北京：中国建筑工业出版社，2010 [4] 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002. 北京：中国计划出版社，2002 [5] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002. 北京：中国计划出版社，2003 [6] 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98. 北京：中国建筑工业出版社，1998 [7] 钢结构工程施工质量验收规范GB50205_2001.北京：中国建筑工业出版社，2002 [8] 建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002 [9] 12m实腹式钢吊车梁-轻级工作制05G514-1 [10] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-2 [11] 12m实腹式钢吊车梁-中级工作制05G514-3 [12] 12m实腹式钢吊车梁-重级工作制05G514-4 [13] 单层房屋钢结构节点构造详图(工字型截面钢柱柱脚连接)06SG529-1 [14] 吊车轨道联结及车挡05G525 [15] 多高层民用建筑钢结构节点构造详图01(04)SG519 [16] 钢吊车梁(H型钢_工作级别A1-A5)08SG520-3 [17] 钢结构建筑构造图集CDI02J [18] 钢抗风柱10SG533 [19] 钢梯02J401 [20] 轻型屋面梯形钢屋架（圆钢管、方钢管）06SG515-1 [21] 轻型屋面梯形钢屋架（剖分T型钢）06SG515-2 [22] 轻型屋面梯形钢屋架01SG515 [23] 梯形钢屋架05G511 [24] 柱间支撑05G-336 [25] 压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造01J925-1 [26] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(上册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004 [27] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(下册).北京：北京：中国建筑工业出版社，2004

钢结构工程案例

H 型钢钢结构节能住宅 1、体系的成果-房地产开发: ●莱钢樱花园小区 :山东省钢结构节能住宅示范工程。 ●济南艾菲尔花园:建筑面积 48000平方米,建设部认定 A 级住宅,山东省钢结构节能住宅示范试点工程,荣获第二届中国建筑钢结构金奖 (国家优质工程。 ●济南黄金时代:建筑面积 58912平方米。 ●青岛华阳慧谷:建筑面积约 40000平方米, 是青岛市和山东省首个节能 65%钢结构节能住宅社区。荣获第四届中国建筑钢结构金奖。 ●青岛莱钢大厦:位于青岛市海尔路, 啤酒城对面。建筑面积 78000平方米,是一个以五星级酒店为主,辅以高档写字楼及精品零售设施的综合性商业项目。 ●滨州中海城:建筑面积 1560000平方米,部分采用钢结构。 2、体系的成果-公共建筑 ●滨州国际会展中心工程:建筑面积 78000平方米,荣获中国建筑钢结构金奖。●青岛地丰大厦:位于青岛市经济技术开发区。总建筑面积 53000平方米,总高 92.8米。 钢结构工程案例介绍 (一钢结构低层住宅案例介绍——上海碧海金沙 ?¤嘉苑项目: 位于上海奉贤区的海湾旅游度假区,占地总面积 40万平方米,建筑总面积 32万平方米,是目前国内最大的钢结构生态节能住宅小区。目前已完成一期工程 3.1万平方米。

该项目是按照《上海市生态型住宅小区技术实施细则》技术标准开发。项目技术定位:创建国家康居住宅示范工程、上海市一级生态住宅小区。 1、特点: ● 优越的地域优势 其独特的地理位置形成海湾天然氧吧, 周边大学林立、交通便利、拥有丰富的自然水系资源。 ● 和谐的小区环境 小区环境规划与建设中, 集成了太阳能光电利用、垃圾分类处理等多项生态新 技术;建有商业街、宾馆、会所俱乐部、幼儿园;具备安全高效的物业管理● 具有“ 钢结构、绿色节能、产业化” 特点的生态住宅 住宅中采用钢结构体系及筏型基础、粉煤灰加气混凝土砌块和聚苯板双重保温系统、无源湿感中央新风系统、与建筑一体化的分体式太阳能热水系统、直饮净水系统和个性化的工厂化装修等十多项生态节能住宅技术 2、结构形式项目为低层建筑, 全部采用 H 型钢钢框架结构。项目一期工程 3.1万平方米,使用热轧 H 型钢约 1100吨。项目采用钢筋混凝土现浇楼板。由于采用钢结构,自重轻,故所有建筑均采用天然地基,基础采用片筏或条型基础。 (二钢结构多层住宅案例——济南艾菲尔花园 济南艾菲尔花园项目济南艾菲尔花园项目位于济南槐荫区,是建设部 1A 级住宅、 2004齐鲁名盘 50强, 并荣获 2003年度中国建筑钢结构金奖 (国家优质工程、2005山东省节能省地型建筑奖。 济南艾菲尔花园总建筑面积约 4.8万平方米, 其中三幢小高层, 三幢多层住宅, 小高层住宅采用钢框架 --中心支撑结构体系,框架柱采用箱形截面,中心支撑采用圆钢管,框架梁、楼面次梁采用热轧 H 型钢;多层住宅采用纯钢框架结构体系,梁、柱采用热轧 H 型钢。用钢量为 2300吨,其中热轧 H 型钢用量为 900多吨。

钢结构设计的八大要点

钢结构设计的八大要点 钢结构设计要点 钢结构设计简单步骤和设计思路 （一)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、高温车间、密封性要求高、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、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 （二）结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。 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措施。运用概念设计可以在早期迅速、有 效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、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。（无论结构软件 如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过 硬的素质。）钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 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，比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大 悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。屋面上雪

压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），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。高层钢结构设计中，常采用 钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为 了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。 对抗震不利。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材 料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。） 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的 说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响 范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。 其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承 受1/4的总水平力。 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足 不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截 面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑 在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 （三）预估截面 结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的 断面形状与尺寸的假定。 钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况， 其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧 向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按 规范中局部稳定的构造规定预估。

多高层钢结构住宅楼毕业设计计算书

多 高 层 钢 结 构 住 宅 方案设计

1、工程概况 1.1工程名称：雅居乐多高层钢结构住宅； 1.2建设地点：东莞市区某地； 1.3工程概况：场地大小为30m×30m，8～12层，建筑总高度不超过40m，室内外高差为0.3m，设计使用年限为50年； 1.4基本风压：0ω=0.8kN/m2，地面粗糙程度为C类； 1.5抗震要求：抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地土，设计地震分组为第一组。 2、场地土层情况 表2-1 场地土层情况 3 3.1建筑布置 3.1.1首层建筑平面图 如下图3-1所示，首层平面设计为大空间的形式，可以用此空间做为店面，即商住两用住宅。中间设计为过道、楼梯和电梯。由过道和墙把首层建筑分开为四个大空间，作为四爿店。由于商业的要求，首层平面将进行比较豪华的装修，例如钢柱将外包为方柱，而墙也做成玻璃幕墙与装饰墙混合的形式。此外，门也将用比较好看的旋转门，以吸引顾客。

图 3-1 首层建筑平面图 3.1.2标准层平面图 如下图3-2所示，标准层平面设计为商品房，以中间两墙为分隔墙，分为四户。朝北两户面积较小，内设一个客厅，四个卧室，两个卫生间，一个厨房，一个阳台（左右侧阳台以一墙分开）。而朝南两户面积较大，内设一个客厅，五个卧室，一个书房，一个厨房，两个卫生间，一个杂物间，一个独立阳台。此外，左右两户为于中间墙对称。

图 3-2 标准层平面图 3.1.3顶层平面图 如下图3-3所示，顶层设计为空旷的天台，外围有1.2m的女儿墙，屋檐外挑500mm。

图3-3 顶层平面图

3.1.4剖面图 图3-4 剖面图1

钢结构设计实例 含计算过程

设计资料 北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车间跨度21m，长度144m，柱距6m，厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm，混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 ＝L-300＝20700mm， 屋架计算跨度为L ＝1990mm， 端部高度取H 中部高度取H＝H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。

门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工(1)(精)

门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工 (1) 自《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：98）公布已来，此类工程发展很快，但也陆续听到一些令人不安的情况。去年雨水较大，降雪较多，有些地方雪特别大，结构被压坏恐怕很难避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。另外，也看到一些工程，有的框架梁太细，令人担心，遇到大雪很可能出问题。有的骨架立起来摇摇晃晃，没有支撑，说装上墙板就好了，好象有了墙板就可以不支撑。现在排架多起来。用钢筋砼柱、轻钢梁，造价较低，但有的严重不合规定。以下就轻钢结构设计及施工谈自己的几点体会。 关键词：门式刚架钢结构 一。设计方面 1.屋面活荷载取值 框架荷载取0.3kN/m2 已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，考虑0.15 -0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。 2.屋脊垂度控制 框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因

高层钢结构设计四大关键点

在高层钢结构设计过程中，需要对结构布置、构件设计、节点设计及图纸编制等四个关键点进行重点把握，从而有效的提高设计水平，确保钢结构的质量和安全性。 一、结构布置 高层钢结构多以六层以上结构体系为主，在高层钢结构设计过程中，结构布置作为关键所在，通过将型钢、钢板连接或焊接成构件，然后将若干个构件利用螺栓或是焊接的方式组装成钢结构。在具体设计过程中，需要根据整体结构体系与分体系之间的力学关系及机理来进行结构布置，以此来对结构的重要性、荷载特征。结构形式、应力状态、连接方式、钢材厚度及工作环境等因素进行综合分析，从而确保设计的合理性，使结构布置更为科学。 二、构件设计 在高层钢结构设计过程中，构件设计作为其中较为关键的环节，在这个过程

中需要重视材料的选择，尽可能保证所选择的材料具有较好的承载能力，这样整体承重结构才不会因为钢材自身的脆性受到破坏。在连接构件时，轴心受拉构件的刚度要保证，这样才能提高钢结构的稳定性。 三、节点设计 在钢结构设计时，节点设计根据传力特点不同，可以分为三种，即刚接、铰接和半刚接。在节点设计时需要做好以下几方面的工作： 1、焊接：严格对焊接焊缝的形式和尺寸进行规定，焊接过程中要遵循规定的焊缝形式和尺寸进行，所选择的焊条要与金属连接材料具有较好的匹配性。 2、栓接：使用高强螺栓作为高层建筑钢结构连接传力螺栓，通常可以选择扭剪类型的螺栓，连接的螺栓则以摩擦类型为主。 3、连接板：将梁腹板加厚4mm，不过需要进行抗剪净截面验算。节点设计还需要考虑的是考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间与吊装构件的具体顺序等。

4、梁腹板：验算栓孔位置的腹板抗剪净截面，连接时使用高强承压型螺栓时，验算时还要包括局部孔壁承压能力。 四、图纸编制 在高层钢结构设计时，图纸编制主要以施工图作为参照标准，并做好细部设计工作，控制好桁架的整体稳定性，对设计流程进行规范，通过对钢结构的跨度、柱距、建模等进行确定，根据荷载规范进行加载和计算，从而绘制出施工图。

钢结构设计步骤

钢结构设计步骤和设计思路 摘要：钢结构设计简单步骤和设计思路关键词: 钢结构结构设计步骤 (一) 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、高温车间、密封性要求高、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、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 (二) 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指 导下进行。 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措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概

念清晰、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。[２０] 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 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,比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,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度内需考虑雪载）,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。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中,不

钢结构课程设计普通钢屋架设计(18m梯形屋架)

钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月

《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）荷载组合1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载 2）全跨永久荷载＋半跨可变荷载 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。

屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周）

钢结构课程设计参考示例

参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。

图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。

符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）；

CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡ 保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡ 管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡ 可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡

钢结构住宅建筑设计探讨 吴启东

钢结构住宅建筑设计探讨吴啟东 发表时间：2019-07-24T11:30:51.380Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：吴啟东[导读] 本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 广东天元建筑设计有限公司 528237 摘要：钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分,钢结构住宅除了要将钢结构建筑的特点体现出来之外,同时又要满足多样化的住宅功能需求，使人们对多样化住宅功能的需求得到满足，故设计人员应该着力解决钢结构结构体系和住宅房型功能需求之间的冲突，同时还应与住宅建筑设计相结合，基于此，本文对钢结构住宅建筑设计进行了分析和介绍，着力解决住宅房型功能需求与钢结构结构体系的矛盾,并结合住宅建筑设计,采用标准化、模数化的方式对连接部件和结构构件进行设计。本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 关键词：钢结构；住宅；建筑设计；标准化;模数化 前言：在我国住宅建筑工程高速发展的今天，有越来越多的住宅工程开始采用钢结构体系，整个住宅建筑工程的质量在很大程度上受到了设计质量的影响，因此在住宅工程设计中钢结构住宅建筑设计具有十分重要的地位，正因为如此住宅建筑设计人员开始重视钢结构的设计工作并全面的提升住宅建筑工程的整体质量。钢结构住宅跟传统的砌筑式住宅不同,具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工快等优点,钢构件以工厂加工为主,易实现标准化、模数化、系列化,同时,其结构体系及维护体系也有别于传统的住宅同时也是钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分。因此杜宇钢结构住宅,需要针对钢结构建筑的特点,在建筑设计方面进行研究,并对一些特殊问题进行深入探讨。 1钢结构住宅建筑的优势 (1)便于功能区间的合理布置钢结构住宅本身具有较强的钢材强度，因此在布置的时候可以采用大开间柱的方式，灵活地分割建筑平面，通过其非承重墙体可以对室内空间进行灵活分割，从而实现开放式住宅。同时，由于钢结构具有连接简单的优势，因此可以将跃层或错层结构更好地应用在垂直平面内。在结构布置条件相同的情况下，通过改造可以根据需要改成2室2厅2卫或者2室2厅1卫两种形式。 (2)具有较高的抗震性能和承载强度在荷载相同的情况下，采用钢结构具有最小的截面；在截面相同的情况下，采用钢结构具有最大的承载力。因为钢结构本身具有较轻的重量，4层砖混结构的重量相当于6层轻钢住宅的重量，所以地震对钢结构的影响作用比较小。 (3)具有较短的设计制造周期通过对专业化结构分析软件和计算机的运用，钢结构住宅建筑设计中能够极大地缩短设计周期，而且还可以很方便地进行设计修改和调整。由于可以实现工厂预制和现场安装，因此设计人员在工作室完成钢结构住宅的设计工作之后，工厂的生产线就可以将后续的产品制作完成，因此其可以有效的缩短项目建设周期[1]。 (4)钢结构重量轻、强度高。从国内外震害调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少。钢结构构件、墙板及有关部品在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求。钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化,发展节能省地型住宅的国家政钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合。 2存在的主要问题 (1)钢结构住宅的研发投入不够如对钢结构住宅防火、防腐性能研究及施工集成的研究还不系统配套。当前要集中力量解决多层(4～6层)、小高层(11～12层)、高层(12层以上)与钢结构住宅配套使用的外墙板性能、生产、施工和价格的难题。 (2)缺乏政策的配套和支持,缺乏系统合理的协调与分工,使产业总体发展不协调没有制订废物处理、有效利用资源、建筑材料回收等政策法律。建筑业应对砂石开采应有严格政策和措施、对水泥工业的发展、对水的利用等应有总量控制。应建立“钢结构住宅产业体系技术开发补助金制度”、“钢结构住宅产业化基金”、对钢结构住宅试点工程应给予补贴,对钢结构住宅也应制订专门的经济技术考核指标等。 (3)钢结构住宅数量少钢结构住宅在住宅建筑中的比例不足1%,虽有部分房地产开发商也开始研究钢结构住宅,但广大住宅开发商还未投入钢结构住宅中来,成本高、防火、防锈问题,影响他们的积极性。没有从钢结构住宅综合效益和“终生成本”来考虑也是原因之一。 (4)住宅单元的标准化设计与建筑空间造型多样化的矛盾按照钢结构特点,在钢框架范围内可按照使用需求对内部空间进行分割,但对钢结构的外部维护结构的处理,由于受到钢框架结构的限制而无法象传统住宅一样有较大的选择余地。钢结构住宅单元或套型模块设计要综合考虑柱、梁、楼板、外墙板、屋面板和隔墙板及设备、管线的优化选型,但不能因此完全简单划一,要尽量避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板,创造形式丰富多样的钢结构住宅造型。 3提高钢结构住宅设计的建议 (1)建筑设备要考虑钢结构住宅的特点,各种管线和设备是住户一进门首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备,选用先进的技术和设备用于钢结构住宅。 (2)钢结构设计要做到安全合理。选择合理结构体系、可靠方便的节点构造、尽量减少构件规格品种;现场焊接工作量较少、为构件制作、运输、吊装创造条件。 (3)钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密互动配合。改变目前仅有结构工程师的积极性,而没有建筑师声音。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外,还要注重解决:如何发挥钢结构的优势?梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间和面积;如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板的问题。目前在钢结构住宅设计中建筑师的智慧和积极性发挥不够。要发挥建筑师与结构、水、电、设备等专业协调能力,如解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题,做到成本增加不多而效果较好。 (4)从试点工程和国外的经验看,要发展钢结构住宅体系,宜釆用研究开发、设计制造、施工维修、管理一条龙的模式。以企业为核心,院校、设计、研究单位发挥各自优势,相互配合解决关键技术和产品的研发生产,组成专业的钢结构房屋开发公司或房地产开发公司来实施。如莱钢建设集团公司、北京赛博思金属结构工程有限责任公司、天津市建委、北新建材集团、杭萧钢构、浙江宝业集团等公司的做法。各企业要找到钢结构住宅突破口,长远规划,分步实施,以取得较好的经济效益。

轻型房屋钢结构设计规范

轻型房屋钢结构设计讲座 （Ⅰ）设计基本规定及荷载 一．我国轻型房屋钢结构规程简介 目前我国已制订的有关轻型房屋钢结构的规程有：北京的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》和上海的《轻型钢结构设计规程》 （一）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102:98）简介 1．性质：中国工程建设标准化协会标准 2．主编单位：中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会 3．审查单位：中国工程建设标准化协会薄壁型钢结构委员会 4．批准单位：中国工程建设标准化协会 5．主要内容：共九章，五个附录 第1章总则 第2章术语、符号 第3章基本设计规定 第4章结构形式和布置 第5章作用效应计算 第6章构件设计 第7章连接和节点设计 第8章制作和安装 第9章隔热和涂装 附录A 风荷载计算 附录B 斜卷边工形冷弯型钢的截面特性 附录C 卷边槽形冷弯型钢的截面特性 附录D 楔形梁在框架平面内的换算长度技术 附录E 檩条在风吸力作用下的稳定计算 （二）《轻型钢结构设计规程》（DBJ 08-68-97）简介 1．性质：上海市标准 2．主编单位：上海市金属结构协会、同济大学 3．审查单位：上海市建设委员会科学技术委员会 4．批准单位：上海市建设委员会 5．主要内容：共十一章，五个附录 第1章总则 第2章符号

第3章材料 第4章结构设计的基本规定 第5章构件与连接的计算和构造 第6章屋盖结构 第7章楼面结构 第8章单层房屋结构 第9章多层房屋结构 第10章维护结构 第11章涂装 附录A 双坡及单坡屋面房屋的风荷载体型系数 附录B 考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法 附录C 轴心受压构件的稳定系数 附录D 关于应力蒙皮强度和刚度的整体试验方法 附录E 框架柱的计算长度系数 二．轻型钢结构的应用范围 轻型钢结构在永久性建筑中的应用范围大致如下： 1 用于结构中的构件及其体系 （1）屋面体系，包括屋面板（压型钢板等）、檩条、屋架、等； （2）楼面体系，包括楼面板（压型钢板等）、次梁等； （3）墙面体系，包括墙板（压型钢板等）、墙梁、墙柱等； （4）吊顶及内隔墙体系，包括隔墙板、龙骨等。 2 用于下列房屋中的承重结构 （1）单层仓库和单层厂房，单跨或多跨，跨度一般不超过30m，无悬挂吊或有悬挂吊，悬挂吊不超过5t，无桥吊或有桥吊，吊车为轻级工作制且起重量一般不超过20t。承重结构用钢量一般为10~30kg/m2。 （2）多层工业厂房，柱距一般为12~24m，3~4层。承重框架用钢量一般为30~60kg/m2。（3）多层住宅和办公楼，柱距一般为6~9m，不超过8层。承重框架用钢量一般为20~50kg/m2。 （4）2~3层的小别墅 （5）目前也有一种趋势，用于20层左右的高层住宅和办公楼。 轻型钢构件的类型有 1．由冷弯薄壁型钢做成 2．由热扎轻型型钢做成 3．由焊接或高频焊接轻型型钢做成 4．由圆管、方管、矩形管做成 5．由薄钢板焊成 6．由小角钢、圆钢做成（不建议采用） 轻型钢结构可由以上一种或多种轻型钢构件组合做成

高层钢结构设计课后习题

1-1在高层钢结构设计中，为什么说水平荷载成为决定因素，结构侧移成为控制指标? 一方面结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房髙度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比；另一方面，对某一高度的楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，从而使合理确定水平荷载比确定竖向荷载困难。 1)结构顶点的侧移△与结构高度H的四次方成正比;2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系; 过大侧移会使人产生不安全感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生附加内力，使结构安全受威胁。 1-2在高层钢结构设计中，为什么需要考虑柱的轴向变形和梁柱节点域的剪切变形？ 在高层钢结构中，由于柱中轴力大（特别是底层柱），因而轴向变形大，同时各柱轴向变形差异随房屋高度的增加而加大。当房屋很高时，中柱和边柱的轴向压缩差异将会达到较大数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。因此，若忽略柱中轴向变形，将会使结构内力和位移的分析结果产生一定的误差。另一方面，在高层建筑中，特别是在超高层建筑中，柱的负载很大，其总高度又很大，整根柱在重力荷载下的轴向变形有时可能达到数百毫米，对建筑物的楼面标高产生不可忽视的影响。因此，在构件下料时，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。 在结构设计中，钢框架的梁、柱大都采用工字形或箱形截面，若假设梁、柱端弯矩完全由梁、柱翼缘板承担，并忽略轴力对节点域变形的影响，则节点域可视为处于纯剪切状态工作，加之节点域板件一般较薄，剪切变形较大，因此，对结构内力和侧移的影响不能忽视。 1-3试述线性构件、平面构件和空间构件的特点与区别。 (1)线形构件具有较大长细比的细长构件，称为线形构件或线构件。当它作为框架中的柱或梁使用时，主要承受弯矩、剪力和压力，其变形中的最主要成分是垂直于杆轴方向的弯曲变形。当它作为桁架或支撑中的弦杆和腹杆使用时，主要是承受轴向压力或拉力，轴向压缩或轴向拉伸是其变形的主要成分。 线构件是组成框架-支撑体系、框架-剪力墙体系的基本构件。 (2)平面构件具有较大横截曲宽厚比的片状构件，称为平面构件或面构件。它作为楼板使用时，承受平面外弯矩，垂直于其平面的挠度是其变形的特点。它作为墙体使用时，承受着沿其平面作用的水平剪力和弯矩，也承担一定的竖向压力；弯曲变形和剪切变形是墙体侧移的主要成分。面构件出平面方向的刚度和承载力很小，结构分析中常略去不计。 面构件是组成框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系的基本构件。 (3)空间构件由线构件和（或）面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。框筒就是由梁和柱等线构件组成的空间构件；框架-核心筒体系中的核心筒常由面构件组成空间构件；巨型结构体系中的巨型柱常由线构件或线构件与面构件组合成空间构件，其巨型梁通常由线构件组成。在高层建筑结构中，空间构件作为竖向筒体或巨型柱使用时，主要承受倾覆力矩、水平剪力和扭转力矩。与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中，宜尽量选用空间构件。 空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。2-1试述高层建筑结构类型及其主要特征。 根据主要结构所用材料或不同材料的组合可将高层建筑结构分为：钢筋混凝土结构、纯钢结构、钢-混凝土混合结构和钢-混凝土组合结构四种结构类型。后三种可归属于高层建筑钢结构范围，统称髙层建筑钢结构。这三种结构类型的主要特征分别为： 1.纯钢结构 这种结构类型的梁、柱及支撑（含等效支撑，如钢板剪力墙、嵌入式内藏钢板支撑剪力墙和带竖缝的混凝土剪力墙）等主要构件均采用钢材。 该类型主要用于纯框架体系或框架-支撑（等效支撑）体系。 2.钢-混凝土混合结构 这种结构类型的梁、柱构件采用钢材，而主要抗侧力构件采用钢筋混凝土内筒或钢筋混凝土剪力墙。 该类型主要用于框架-内筒体系或框架-剪力墙体系。 3.钢-混凝土组合结构 这种结构类型包括钢骨（型钢）混凝土结构、钢管混凝土结构。该类结构的柱和主要抗侧力构件（筒体、剪力墙等竖向构件）常采用钢骨混凝土或钢管混凝土，而梁等横向构件仍采用钢材。 2-2试述高层建筑钢结构体系的分类方法及其适用范围。 根据抗侧力结构的力学模型及其受力特性，可将常见的高层建筑钢结构分成如下四大体系：框架结构体系、双重抗侧力结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。框架体系由于结构自身力学特性的局限，对于30层以上的楼房经济性欠佳。双重抗侧力体系是在框架体系中增设支撑或剪力墙或核心筒等抗侧力构件，其水平荷载主要由抗侧力构件承担，可用于30层以上的楼房。当房屋层数更多时，由于支撑等抗侧力构件的高宽比值超过一定限度，水平荷载产生的倾覆力矩引起的支撑等抗侧力构件中的轴压应力很大，结构侧移也较大，宜采用加劲框架-支撑体系，利用外柱来提高结构体系的抗倾覆能力。随着房屋高度的增大，水平荷载引起的倾覆力矩，按照房屋高度二次方的关系急剧增大。因此当房屋层数很多时，倾覆力矩很大，此时宜采用以立体构件为主的结构体系，即简体体系或巨型结构体系。这种结构体系能够较好地满足很高楼房抗倾覆能力的要求。