时间：2023-02-28 15:33:58
导语：在钢结构设计规范的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词:钢结构；厂房设计；刚架计算
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、钢结构体系
该工程所在地为非采暖地区，按照《钢结构设计规范》表 8.1.5，厂房纵向温度区段长度控制值为220 m,横向温度区段长度控制值为 120 m(柱顶为刚接)。厂房纵向长度为 300 m，需在中部设一道温度缝，横向宽度为180 m，其中低跨部分 120 m,高跨部分 60 m。 考虑到高低跨对温度应力的释放作用，且低跨 120 m 未超长，故仅构造上加强，不设温度缝。加强做法如下:（1）对边柱的应力进行适当控制，使其上阶柱(型钢柱)应力比不大于 0.9；（2）梁节点设计时，轴拉力设计值增大 10%，以加强屋面梁连接节点。厂房屋盖在两端及 1/3 温度区段处布置横向水平支撑及柱间支撑,纵向则隔跨布置纵向水平支撑，高跨和低跨按各自的标高与横向水平支撑组成相对独立的封闭支撑体系。
二、钢管混凝土格构柱的选用
2.1 钢管混凝土柱的特点
由于钢管对其内部混凝土的约束作用，在轴压力作用下，钢管混凝土柱内部混凝土处于三向受压状态， 不但提高了钢管混凝土柱的抗压承载力，具有较好的塑性变形能力，而且在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很好的韧性。与普通钢柱相比，钢管柱柱脚零件少，焊缝短，可以直接插入混凝土基础的预留杯口中，免去了复杂的柱脚构造，但是钢管内部特别是节点处混凝土的密实性比较难以控制。从观感上看，钢管混凝土格构柱比型钢格构柱更美观。
2.2 经济性比较
该工程初设时，对钢管混凝土格构柱和型钢格构柱的经济性作了比较，在不同柱距下的材料用量详见表 1 从不同柱距的结果来看，当柱距增大时，主体用钢量先降低再增长，而吊车梁用钢量保持上升趋势，且幅度较大，导致总用钢量先缓慢降低再迅速增长，管桩的用量则由于柱子数量的显著减少而降低；从不同材料来看，钢管混凝土柱的抗压性能比较好，随着柱距增大，其性能优势渐渐得到发挥，其经济性也逐渐得到体现。
注:此用钢量仅为估算
由于该工程低跨部分吊车吨位较小，从整体考虑，钢管混凝土柱的经济性优势并不显著，但考虑到美观及施工等原因，结合上部用钢量和基础造价进行比较，最终选用柱距为 9 m 的钢管混凝土格构柱。
三、刚架构造要求及依据
3.1 型钢柱、梁板件宽厚比控制
抗规 9.2.14.2 条规定:轻屋盖厂房，塑性耗能区板件宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定。 塑性耗能区外的板件宽厚比限制，可采用现行《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比限值（注:腹板的宽厚比可通过设置纵向加劲肋减小）。抗规 9.2.14.2 条文说明规定:C 类定义:当构件的强度和稳定的承载力均满足高承载力（2 倍多遇地震作用下的要求）时，可采用现行《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比限值，即 C 类。C 类宽厚比要求:C 类是指现行《钢结构设计规范》GB 50017 按弹性准则设计时腹板不发生局部屈曲的情况。从以上条文可知，该工程可以按照 C 类截面要求进行性能化设计， 其中耗能区段可以参照抗规9.2.11 条文说明对刚架梁端最大应力区的规定，取距梁端 1/10 梁净跨和 1.5 倍梁高中的较大值。
3.2 钢管混凝土格构柱设计
目前，有关钢管混凝土格构柱设计的主要参考规范为:①《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、②《 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 与 施 工 规 程 》 （CECS 28:2012）、③ 《 钢―混凝土组合结 构设计规程 》 （DL/T5085-1999），其中《钢结构设计规范》仅对钢管结构的构造与钢管杆件的计算提出了要求（格构柱缀件构造与计算）。
（1）材料要求
该工程采用的是螺旋焊接管， 螺旋焊接管常用规格如下:D219×6~8，D273×6~8，D325×6~8，D377×6 ~10，D426 ×6 ~10，D478 ×6 ~10，D529 ×6 ~10，D630×6~10,D720×6~12 等。在材料上规范③的 6.2.4 条明确提出,钢管内混凝土的强度等级不宜低于 C30，可参照下列材料组合:Q235 钢 配 C30 或 C40 级 混 凝 土 ；Q345 钢 配C40、C50 或 C60 级 混凝土 ；Q390 配 C50 或 C60 级以上的混凝土。 同时，构件截面的套箍系数标准值不宜小于 0.5。
（2）钢管构造
1）在外径与壁厚之比 d/t 及壁厚等构造上,各本规范有不同的规定: 规范①规定 d/t 不应超过 100（235/fy）；规范②规定 d/t 限制在（20~135）235/fy 之间，且外径不宜小于 200 mm，壁厚不宜小于 4 mm；规范③规定 d/t 限制在 20~100（注意无强度调整,即含钢率控制在 0.2~0.04）之间，且外径不宜小于 100mm，壁厚不宜小于 4 mm。 该工程设计时结合三者，控制 d/t 不应超过 100（235/fy），且主管(带混凝土)壁厚不小于 4 mm。2）规范③6.4.10 条规定了格构式柱腹杆的形式及构造，本工程所采用的是斜腹杆格构式柱，主要要求如下:①斜腹杆与柱肢轴线间夹角宜为 40~60 度；②杆件轴线宜交于节点中心；腹杆轴线交点与柱肢轴线距离不宜大于 d/4,当大于 d/4 时，应考虑其偏心影响；③腹杆端部净距不小于 50 mm。
3.3 其他构造要求
（1）分离式柱子
当吊车吨位在75t及75t以上时，不适合采用牛腿来支承吊车梁，宜在下层吊车梁下设单独的吊车肢。
（2） 钢吊车梁的材质要求
《钢结构设计规范》3.3.4 条规定吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同。
3.4 工程采用的刚架及部分节点大样
（1）考虑到荷载较小,该工程采用双肢格构柱，钢管柱材质为 Q345B,钢管柱缀条采用 Q235B,钢管柱柱肢内均浇灌微膨胀 C40 混凝土
（2）施工方法采用泵送顶升浇灌法,在钢管接近地面的适当位置设灌注孔，钢管内混凝土必须一次性连续浇灌完毕,一定要保证密实,待混凝土强度达到设计要求后,再将灌注孔、排气孔等补强补焊。
（3）考虑到结构经济性及施工便利性，钢管柱采用插入式柱脚与杯口基础连接。
四、刚架计算
（1）柱顶位移要求《钢结构设计规范 》附录 A.2.1“在 风荷载标准值作用下，框架柱顶水平位移和层间位移不宜超过下列数值: 有桥式吊车的单层框架的柱顶位移≤H/400”。
（2）行车水平荷载作用下的侧向位移
《钢结构设计规范》 没有关于中级工作制行车钢结构厂房的在行车水平荷载作用下侧向位移的限值要求，根据经验，在满足行车正常运行的前提下，按平面结构图形计算，吊车梁顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载（按荷载规范）所产生的计算变形值，不宜超过下述容许值:100 t 行车 1/850150 t 及以上 1/1 250
（3）挠度要求屋面梁挠度限值取 1/250， 主要考虑重型吊车的原因，对屋面的刚度做适当加强。
（4）长细比要求构件长细比按照《钢结构设计规范》表 5.3.8 及表 5.3.9 要求,其中重型吊车以下柱间支撑的长细比按拉杆计算，且不考虑压杆的卸载作用。
（5）该工程刚架计算
采用 PKPM 软件进行刚架计算时，需注意图中所示的应力比为构件考虑长细比影响的整体承载力折减系数,及偏心影响的整体承载力折减系数后，其作用轴力与整体承载力的比值。 在此比值满足要求的同时，尚应确认单管作用力与承载力的比值满足要求，易出现整体计算满足要求而单管轴压比超出的情况。
参考文献:
[1] GB 50017-2003,钢结构设计规范
【关键词】混凝土柱;轻钢屋面;仓库设计
0.前言
单层仓库采用的结构形式，随着跨度和高度的不同，常用的结构形式有框架结构、门式钢架结构和混合排架结构三种。混合排架结构采用混凝土柱，实腹钢梁，屋盖采用压型钢板屋面板和冷弯型钢檩条。混合排架结构具有防火、防腐、造价低等优点，所以在近几年国内的实际应用中较为常见。
混合排架宜为单层单跨结构，有带拱拉杆或不带拱拉杆两种形式，拱脚与混凝土柱顶铰接。亦可为单层双跨或单层多跨结构。
混合排架的跨度不宜大于24m，檐口高度不宜大于15m，屋面坡度宜取1/8～1/12，雨水较多的地区宜取其中的较大值。
1.计算程序
设计这类结构仍是用STS里面门式刚架的程序来计算，建模的顺序跟设计门式刚架一样，但由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式，而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式，由于连接形式的不同，致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱，应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。
2.连接形式
混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝土柱底采用刚接，多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面。
3.规范选择
这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择“单层钢结构厂房”，如果为抗震地区且选择了地震作用计算，程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制；混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计，满足混凝土结构设计规范相应要求，钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；挠度控制，考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）适当放宽。
4.单榀设计
4.1建模
单榀设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们分开来分别进行设计，往往使设计结果带来不安全的隐患：如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题。
4.2计算
程序自动根据整体分析得结果，按照混凝土结构设计规范进行混凝土柱的配筋计算，按选定的钢梁构件验算规范进行钢梁的校核，在布置基础的情况下，同时根据整体分析柱底力完成基础的计算。
5.整体设计
5.1混凝土柱与钢梁的铰接连接处理
一般存在三种连接构造处理：完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱；完全滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱；介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。
5.2程序的处理
考虑混凝土柱与钢梁的不同构造连接，可以通过设置混凝土柱的柱顶不同约束情况来实现。
5.2.1完全抗剪连接构造：普通的铰接连接。
5.2.2完全滑移连接构造：采用铰接＋混凝土柱顶定义约束为“水平方向自由滑动”。
5.2.3部分滑移连接构造：采用铰接＋混凝土柱顶定义约束为“约束水平方向相对位移差”。 对于定义完全滑移与部分滑移的分析模型，必须保留一个梁端为完全约束的普通铰接节点，否则会出现分析上的可变体系，使分析无法进行。在定义完全滑移或部分滑移约束的情况下，程序分析结果中，在查看该混凝土柱的构件信息时，能够发现程序实际分析出来的滑移量，根据分析结果可以用来处理设置滑移的节点构造。
5.3施工图的处理
门式刚架施工图程序中，能够根据整体分析的结果，处理这类节点及钢梁的施工图。在容许滑移的连接节点施工图中，底板设置长圆孔，长圆孔标注的长度尺寸为支座底板相对于支承面的容许滑移距离，为保证滑移的顺利进行，垫板与底板之间不应施焊，底板于混凝土柱顶接触面处理应保证支座底板与支承面间在容许距离内自由滑动。对于限制滑移量的连接节点中，当滑移量达到容许距离时支承面应设置可靠抗剪措施，限制继续滑移，使剩余剪力能够完全传递给柱。
6.结束语
综上所述，混凝土柱实腹钢梁单层厂房与门式刚架有相同之处，又有其不同之处。相同之处在于其单个构件的计算和校核，如钢梁的强度、刚度，稳定性，以及檩条和屋面板的计算和构造。不同之处在于梁和柱是铰接连接，梁柱受力不同于门式刚架。理解它的受力原理是做好结构设计的关键。
【参考文献】
［1］GB50017-2003.钢结构设计规范.中国建筑工业出版社，2003.
［2］GB50010-2010.混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社，2010.
［3］GB50011-2010.建筑抗震设计规范.中国建筑工业出版社，2010.
［4］CECS102：2002.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程.中国计划出版社，2003.
［5］候兆欣,李秀川.轻型钢结构建筑节点构造.机械工业出版社，2004:22-28.
［6］中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部.STS技术条件，2010.
关键词：门式刚架结构 计算长度 荷载 刚接 铰接
前言
轻型钢结构是近半个世纪来，国内外应用与发展速度最快、使用最多的新型钢结构形式，被广泛应用于工业、民用和较大空间的公共建筑，除了具有传统钢结构的施工速度快、结构空间大等优点外，还具有钢材用量更少、建筑类型更自由、造价低廉等更大的综合优势。特别是近年来，钢结构在我国的迅猛发展，使得门式刚架结构体系作为一种有较大优势的轻型钢结构，在我国更是大量的设计和使用。近十几年来，我国彩色钢板的产量大大增加，与此同时焊接H型钢从出现，到广为使用，也不过十几年，这都为门式刚架的大量使用创造了客观的物质条件，目前，我国建成门式刚架结构工程已达上千万平方米，据不完全统计每年还在以几百万平方米的速度增加。
1、 屋面活荷载的确定
《钢结构设计规范》 （GB50017）作为门式刚架结构设计的主要依据，根据《钢结构设计规范》可知：不上人屋面的活荷载为0. 5kN/m2,如果构件的承受荷载面积大于60m2时，可以取面积折减系数0. 6，门式刚架上部的承载面积一般都大于60m2，基本都满足此条件，故设计时活荷载可取值为0.3 kN /m2，此种取值对于刚架的设计应该是没有问题的，但是全面考虑整个屋面结构，包括屋面檩条和屋面板，如果全部设计都按照0.3kN /m2取值，偏于冒险，我们参考了国外相关规范考虑到0.15kN/m2~0.60kN/m2的附加荷载。而笔者查阅相关的规范，包括：《钢结构设计规范》（GB50017）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）都未对此问题作出规定，据笔者所见现在有的框架梁过细，檩条过小，有明显克扣荷载的现象，如果遇到特殊的超载情况例如大风、大雪或其他原因，整个结构就会出现安全隐患，所以笔者还是建议活荷载取0. 5kN /m2。
2、结构力学设计方法及考虑抗震影响的设计
门式刚架由于其受力情况，一般都采用变截面结构设计，而变截面结构必须采用弹性分析方法确定各种内力（《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》要求），弹塑性分析方法仅在结构均为等截面构件时才使用。变截面门式刚架一般均采用平面结构分析内力，而不考虑应力蒙皮效应。由于单层门式刚架结构自重小，承载力一般不考虑地震作用效应组合，所以我们既可以认为不需进行抗震计算。但按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定，对于宽度较大的刚架或竖向高度很大的刚架，或长度很大的纵向刚架，包括有夹层、吊重、桥式吊车等结构情况，则必须考虑地震作用效应，必须进行包括地震荷载作用的组合验算。笔者对不同情况进行了计算分析可知，对于单层门式刚架（无吊车），地震烈度考虑为6度至7度时，地震作用对门式刚架的设计没有任何影响；对于地震烈度为8度或更大时，同时考虑刚架的跨高比大于3.5，地震作用对门式刚架结构设计仍然没有任何影响；当刚架的跨高比设定为1.5~3.5时，地震作用对门式刚架的设计起到较大作用，且跨高比为 1.5 时，地震作用的影响最大。
3、结构的优化设计
设计过程除了保证正常使用的安全外，还要最大可能的发挥出门式刚架轻型房屋结构的长处和优点。由于轻型钢结构构件在生产过程中任意性较大，轻质屋（墙）面的布置十分灵活。上述优点保证了门式刚架轻型房屋的生产和施工基本可以做到量体裁衣。也就为我们设计者提出了保证设计合理化、结构安全化、降低投资造价等优化要求。
3.1.结构跨度的确定
厂房跨度往往由生产工艺流程和厂房使用功能等因素决定着，大部分投资方都会要求设计者按照自己的使用需要，确定经济合理的结构跨度。在满足使用者的生产工艺和使用功能的基础上，结构的高度是确定结构的跨度的较大影响因素。经过笔者比对演算，如果确定柱高及上部荷载，适当加大结构跨度，整体结构的用钢量并无较大程度增加，但是加大了可利用空间，降低了基础造价，取得了较大的综合效益。
经验算可知，设定檐高为6m、柱距为7.5m，且荷载情况完全相同时，跨度在18~30m范围内的刚架，单位面积用钢量（Q235B）为18~28kg/m2，当跨度在 21~48m范围内的刚架，单位用钢量为25~40kg/m2。但是，一旦跨度超过48m时尽量采用多跨刚架（且中间必须设置摇摆柱），其用钢量与单跨刚架比较，节约 18%左右，因此设计门式刚架时，必须根据具体情况、投资者的要求来选择合理跨度的刚架，而不宜盲目追求大空间、大跨度。
3.2.结构最优柱距的确定
刚架柱距的选择需考虑如下因素：1、刚架的跨度2、屋面荷载3、檩条形式，如果要求为较小刚架跨度，而选用了较大的柱距，会增加檩条使用量，加大了用钢量，这对业主而言是不负责任的。门式刚架存在着最优柱距范围，即门式刚架的柱距应设定在6m~9m之间，超过9m时屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加过多，没有达到减少造价的目的。
4、结构设计应给予重视的几种情况
4.1. 柱脚螺栓抗剪及抗拔
近年来，各地出现多起使用中的门式刚架轻钢房屋被大风将锚栓拔起，造成较严重的事故，所以《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》明确规定，必须进行柱脚锚栓的抗拔验算。柱脚锚栓不能参加抗剪，水力应由底板与混凝土基础间的摩擦力承受，超出时应设置抗剪键。
4.2. 隅撑设置
隅撑的作用是保证刚架在斜梁受压下翼缘和刚架柱受压翼缘出平面外稳定，是重要的控制构件稳定性的构件。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定“在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处各设一道隅撑”，就是为了保证该处的稳定性。部分柱也应该设置隅撑，必须根据实际情况计算后设置，而当遇到较高柱时，必须分段后，验算平面外的稳定性。
4.3.柱间纵向支撑设置
部分多跨门式刚架轻钢房屋，往往只在边跨设置柱间支撑，却没有在中间柱列设置柱间支撑。为了保证使用的安全性，建议如果不能设置中跨柱间交叉支撑时，可设置人字支撑等其他形式的支撑，或采用纵向支撑。
5、结语
由于我国轻钢结构起步较晚，在理论和实践中与世界先进水平仍有较大差距，所以建议在设计中，对于门式刚架构件的截面尺寸需经多次试算才可确定。目前部分钢结构设计人员的设计经验还很少，选择的截面形式容易造成结构整体的应力不均，且经济指标不合理，甚至影响整体结构的安全度。因此为了保证安全、增加经济效益，必须要求相关设计人员进一步扭转我们的设计观念，以工程的设计质量为先，推动我国门式刚架轻型钢结构的向前发展。
参考文献：
[1]徐永明。浅谈轻型门式刚架结构设计[J]；工业建筑， 2008，38卷
[2]JTG D30-2004 GB50017-2003钢结构设计规范[S].
[3]陈跃，高轩能，门式刚架优化设计方法研究；南昌大学学报(工科版) ，2003年 6 月第 25卷第 2 期
关键词：钢桥; 容许应力法 ; 荷载组合; 容许应力
Abstract: In view of the present stage" steel structure and wood structure design code", with other highway code is not supporting the status quo, discussed the steel bridge design should be used when the load, load combination and steel allowable stress value are discussed, and put forward solutions.
Key words: steel bridge; allowable stress method; load combination; allowable stress
中图分类号：TU99文献标识码A 文章编号：
引言
在国民经济建设中，伴随着钢产量的大幅提高，我国对钢材的使用逐步放宽。过去，在公路及城市桥梁建设中鲜有使用的钢桥，也以其适合工厂化制造，便于运输，便于无支架或少支架施工，安装迅速等优点渐入人们的视野。钢桥在公路及城市桥梁总里程中所占的比重逐步加大。
设计施工周期长，技术难度大，工程投资高的大桥、特大桥在设计施工乃至运营过程中都会引起人们的足够重视，进而对此类桥梁进行全过程管理。工程的建设者对此类桥梁精心设计，精心施工，并对某些问题专门立项，在专家的指导下进行科学研究。因此，大桥、特大桥出现问题的概率反而比中小跨径的钢板梁桥、钢桁梁桥出现问题的概率低。究其原因，不外乎工程的建设者未能对中小跨径钢桥的设计施工引起足够的重视，少有人过问此类钢桥的技术问题。这就要求设计者要对钢结构桥梁有足够的认识，熟知并领会规范的编制要领，在设计过程中活学活用，减少出错的可能，降低事故发生的概率。
1 问题的提出
截止2010年底，公路桥涵的设计规范已有多本经过修订，如《公路桥涵设计通用规范》（以下简称《通规》）、《公路桥涵地基与基础设计规范》、《公路圬工桥涵设计规范》、《公路钢筋及预应力混凝土桥涵设计规范》等均已经过修订出版并实施。但，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）（以下简称《钢木规范》）尚在修订之中。在钢桥的设计工作中，由于设计规范不配套，给设计者带来的困惑，主要有以下三点。
①《钢木规范》采用的是容许应力法，而现行《通规》使用的是极限状态设计法，二者的设计思想不同，也就是说进行钢桥设计时，不能用现行《通规》中的荷载组合。
②《钢木规范》中提到的钢材牌号已被新的钢材牌号取代，新的钢材牌号容许应力的确定值得商榷。
③《钢木规范》中使用的汽车荷载，温度作用等是原《通规》的，而原《通规》又被新《通规》所取代，汽车荷载，温度作用等怎样确定也是需要解决的。
本文将从以上三个问题入手，阐述一下对钢桥设计的认识，继而，提出解决方法。
2．钢桥设计中关于荷载及荷载组合的问题
目前，国内外钢桥设计主要采用容许应力法和半概率极限状态法两种方法。
容许应力法是将材料作为弹性体，用材料力学或弹性力学方法，算出构件或结构在标准荷载（使用荷载）作用下的应力，要求任一点的计算应力σ，不超过材料的容许应力[σ]，即：
材料的容许应力，系由材料的极限强度（如混凝土）或者流限（如钢材），除以安全系数K所得。
容许应力法具有以下特点：
A容许应力法采用平截面假设，构件受力变形后，截面仍保持为平面，即纤维的应变与其到中和轴的距离成正比；另，容许应力法采用虎克定律，应力与应变成正比，这样就使得计算公式简单实用。
B容许应力法公式中的安全系数K值是一个经验值，它在不同的规范，不同的历史时期均不相同，人的主观因素对于K值的确定具有很大影响。
C容许应力法采用单一的安全系数K，对不同材料，不同荷载，以及其它影响结构安全的因素，不能区别对待，因而可能使结构在某些情况下过分安全，而在另一些情况下却不够安全。
D对于具有塑性性质的材料，容许应力法无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守。
极限状态设计法的设计准则是：对于规定的极限状态，荷载引起的荷载效应（结构内力）大于抗力（结构承载力）的概率（失效概率）不应超过规定的限值。所谓半概率就是指对影响结构安全的某些参数，用数理统计进行分析，并与经验相结合，引入某些经验系数。
由于钢桥破坏状态的复杂性，钢桥结构失效不能采用单一极限状态表达，一般应该包括承载能力极限状态，正常使用极限状态，疲劳破坏极限状态三个极限状态。现以基本组合作用下的承载能力极限状态为例，对其公式表达作以简略说明。
式中：
―结构重要性系数，依结构安全等级的不同而取不同的数值；
―永久荷载分项系数；
，―第一个和其它第i个可变荷载分项系数；
―永久荷载的标准值；
―第一个可变荷载的标准值，该可变荷载标准值的效应大于其它任意第i个可变荷载标准值的效应；
―其它第i个可变荷载标准值；
，，―永久荷载、第一个可变荷载和其它第i个可变荷载的荷载效应系数；
―第i个可变荷载组合系数；
―结构构件的抗力函数；
―结构构件抗力分项系数，其值应符合各类材料的结构设计规范的规定；
―材料屈服强度的标准值；
―几何参数的标准值。
由上述极限状态设计表达式可以看出：
A极限状态设计法对不同荷载，不同材料及其它影响结构使用的因素，分别给以分项系数及组合系数，能够对上述各方面对结构的影响区别对待，有利于结构设计可靠度的提高。
B极限状态设计法与非弹性设计法相结合，可以挖掘结构潜力，使设计出来的结构更为经济合理。
综上所述，容许应力法的主要缺点是由于单一安全系数是一个笼统的经验系数，因之给定的容许应力不能保证各种结构具有比较一致的安全水平，也未考虑荷载增大的不同比率或具有异号荷载效应情况对结构安全的影响。容许应力设计法以线性弹性理论为基础，以构件危险截面的某一点或某一局部的计算应力小于或等于材料的容许应力为准则。在应力分布不均匀的情况下，如受弯构件、受扭构件或静不定结构，用这种设计方法比较保守。但，容许应力设计应用简便，是工程结构中的一种传统设计方法，目前公路、铁路工程设计中仍在应用。
通过对容许应力法与半概率极限状态法的比较分析，我们可以看到《钢木规范》中所提到的容许应力法所采用的荷载组合是标准值组合，而现行《通规》所提到的极限状态设计法所阐述的组合是基本组合，作用短期效应组合，作用长期效应组合等。显然，在对桥梁钢结构采用容许应力法进行计算时，是不能直接套用现行《通规》的作用组合的。反而，设计者要在旧《通规》中寻找答案。
旧《通规》将作用在桥梁结构上的荷载划分为21种，为下文叙述方便，笔者将这21种荷载划分为六类，分别以荷载分类代号表示，见表一。
由旧《通规》第2.1.4条可知桥涵采用容许应力法设计时，应对不同的荷载标准值组合给出相应的材料容许应力值，并以此作为设计的依据。《钢木规范》针对这一点也做出了相应的规定。《钢木规范》第1.2.10条：验算结构在各种荷载作用下的强度和稳定性时，基本钢材和各种连接件的容许应力应乘以表二的提高系数k。
表二
由表可知，随着标准值组合的不同，基本钢材和各种连接件的容许应力亦是有所变化的。如对于永久性结构，在组合I作用下，容许应力为［σ］，在组合II作用下，容许应力为1.25［σ］。
2004年实施的新《通规》对于旧《通规》中的荷载作了修订，尤其是汽车荷载和温度作用在《通规》中的改变较大。我们在进行钢桥设计时，尤要注意采用新《通规》中荷载标准值的确定方法并结合旧《通规》的荷载组合方法对钢桥实施加载计算。
3．关于材料容许应力的问题
《钢木规范》中述及的钢材牌号目前国内钢厂已不再生产，相应牌号钢材的容许应力值自然不再存有意义。因此，在进行钢桥设计时，确定国内钢厂生产钢材的容许应力值就显得格外重要了。
根据《钢木规范》对于材料容许应力的条文说明：“材料的容许轴向（拉、压）应力的选定，均以屈服强度为依据，即以屈服强度除以某一安全系数k。安全系数k系由材料的匀质系数、超载系数和工作条件系数三者综合而成。低合金钢的匀质条件系数为270/340=0.8;超载系数，对结构重力为1.1~1.5，对汽车荷载为1.4，综合约为1.35；工作条件系数一般取1，则k=1/0.8x1.35X1≈1.7,所以取用1.7为计算基础。以16Mn钢为例，当屈服强度时，则轴向应力。对于铸件，由于未经热轧，均匀性较差，因此取较高的安全系数1.85。例如铸钢（ZG25），屈服强度，则轴向应力。钢材的容许剪应力，系根据试验以及最大能量的强度理论决定的，直接受剪强度为轴向受拉强度的0.557倍，故近似取用”，“钢料端部在互相顶紧的接触面处，由于局部塑性变形，扩大了接触面积，相当于提高了钢材的承压应力，因此取轴向容许应力的1.5倍，即用”，“当钢材承受弯曲作用时，边缘纤维应力最大，它比其他任何部位的纤维早达到屈服强度，并出现局部塑性变形，而中间纤维仍为弹性变形阶段。若再继续增加荷载，截面将全部达到屈服强度而进入塑性变形阶段，即所谓极限状态。由于钢材的塑性变形，使破损荷载增大，也就是受弯时的弯曲应力可以提高”。该规范以工字梁为例，阐述了弯曲容许应力的取值方法，并规定弯曲容许应力按容许轴向应力的1.05倍计。 另，《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）（以下简称《铁钢规》）对于材料容许应力的条文说明：“钢材基本容许应力对屈服强度的安全系数，各钢号基本上都采用1.7左右”，容许剪应力以基本容许应力的0.6倍为准，端部承压容许应力以基本容许应力的1.5倍为准，弯曲容许应力根据习惯仍定为基本容许应力的1.05倍，对于铸钢取安全系数1.85。
可见，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）与《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）在材料容许应力的取值方法及安全系数的取值上是一致的。因此，我们可以取用《铁钢规》钢材牌号的材料基本容许应力值进行公路钢桥设计。
目前，国内钢材牌号是以钢材的屈服强度命名的，如Q235与Q235q，同为表示屈服强度为235MPa的钢材，不同的只是前者为普通碳素结构钢，后者为桥梁结构钢，通过前文的论述可知，二者的容许应力是相同的，不同的只是后者与前者相比，其有害元素含量更低，冲击韧性更强，具有更好的抗低温冲击的能力。我们在进行钢桥选材时，要慎重选择钢材，但这与钢材的容许应力值是无关的。
4．结论
现阶段,要采用容许应力法进行公路钢桥设计，荷载组合要执行《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89），并要采用标准值组合；各类荷载的取值要执行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；钢材牌号的容许应力值要以《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）中规定的钢材容许应力值为准，根据荷载组合的不同，其钢材的容许应力值各有不同（详见表二）。
参考文献
建筑结构设计统一标准(GBJ 68―84).中国建筑工业出版社, 1984年
公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）.人民交通出版社,1989年
公路桥涵设计通用规范（JTG D60―2004）.人民交通出版社, 2004年
公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86).人民交通出版社, 1986年
铁路桥梁钢结构设计规范(TB 10002.2―2005J461-2005).中国铁道出版社, 2005年
【关键词】钢结构;结构设计;问题解析
前言：钢结构的发展非常迅速，钢结构的种类也在不断的更新。综合国力的
增强促进了建筑业的发展，钢结构在现代建筑中已经兴起并得到充分地利用，轻钢结构、重型钢结构、住宅钢结构等多种钢结构体系都是建筑业主要的发展方向并得以重用到建筑行业中。钢结构具多种优点，在建筑工程中得到广泛应用和发展。本文主要就钢结构设计出现的一些问题进行简要分析，并提出建议。
1钢结构设计中存在的问题
钢结构设计中抗震性能有待加强，结构住宅小区中，一般的小高层结构布置的规则性都无法达到，这就使得抗震性能达不到，而且弹性设计间弹塑性层间位移结构验算无法达到抗震规范性要求。钢结构受力体系中对其性能的考核不细化，对于钢结构的受力体系，不同的建筑屋楼层，对于如何选定钢结构框架支撑体系能够省钢，且在抗震性能的提高上能够更合理的使用没有明确的细化评判标准。
钢结构设计运用中，往往忽略了与其他建筑材料的衔接度，这在一定程度上使钢结构的设计孤立于其他建筑物设计之外，一定程度上对建筑整体性能的提升产生了极为不利的影响。因为设计最终目的是为了应用于实践建筑工程中，然而，这片面的使得设计用于建造的钢结构，在施工流程中出现严重的质量问题，成为后期处理的棘手要求。一般工序发生质量问题，使得施工过程中焊接、涂装、下料、装配等带来无穷后患。对钢结构的抗震计算还处于不成熟阶段，对于验算条件和方法及节点和支撑点的要求，尚处于不符合有关要求。对于受弯钢构件的局部稳定，在设计实现上，困难度较大。大量钢材内部存在夹层属于钢厂本身在轧制过程中产生的质量问题，在技术上缺乏必要的改进措施，以保障钢结构符合国家标准规范的要求。
2钢结构设计应用
目前，钢结构被广泛应用于各种建筑中。与传统建材相比较，钢结构以其自重轻、强度高及工业化程度高等优点，在建筑工程中得到广泛的应用病效果显著并且大部分钢结构优化设计、节约资源、循环利用等方面为建筑也做出了巨大的贡献。钢结构住宅设计有低层和高层之分，低层一般用于别墅、高层用于公寓。然而由于钢结构自身也存在许多弊端，使得钢结构在设计施工使用过程中出现严重的质量问题。在重型厂房结构设计中，比如冶金、造船，机械制造等。因为此类建筑的特点是跨度大、高度大、吨位大，出于耐久性和经济性考虑，就必须运用钢结构设计。大跨屋盖结构，提供宽敞的内部空间和优美的外部造型都需要钢结构作为其内部造型固定。在地震区，框架―支撑和框架―剪刀墙是最常用的双重抗侧力体系，能使抗震性能增强。但在非抗震区，则以见剪刀墙为主。
3钢结构设计中解决问题的有效措施
在钢结构设计中，要充分考虑材料的优缺点，从综合因素考虑和加强对钢结构的整体稳定及局部稳定策略分析，在设计中，克服上述遇到的难题，必须采取有效的可行性措施，以加快钢结构在建筑业的发展。加强钢结构设计中的抗震性能，就必须在平面设计中力求规则、对称。对平面形状，特别是支撑剪力墙及高楼层的弹性水平位移与质心的水平位移要达到平衡，同时在设计钢结构时，需要对指挥剪刀墙的配置进行调整。设计者在设计之初就充分意识到连接构造的重要性，
才不会因钢构结构的不合理而引发安全隐患。
对于钢结构受力体系的性能考核，要以？6？层上下为界，可采用框架体系和支撑体系，框架混凝土体系以及钢结构双重体系三方面进行区分;对于框架柱子的选用，就如何省钢问题，可以在小高层建筑中利用组合柱进行设计;就抗震性能来说，利用钢结构更能起到良好的效能。设计者在设计之初就要明白支撑系统的购件在整体结构中所起的作用，以保证整个设计功能整体结构的稳定与安全。消除结构隐患，设计的最终目的是要达到稳定结构的同时也要满足功能要求。
4、钢结构设计中应该注意哪些问题
4、1设计深度不够。对于紧急的设计任务，设计院往往采取的做法是外包给加工企业，从而造成设计质量得不到保证另外，钢结构设计院承担设计任务的人员一般为毕业不久的研究生他们往往缺乏设计经验，对于结构复杂的构件，通常是按照模板设计、照搬规范要求，对于某些特殊结构不进行必要的检验从一定意义上说，他们进行的是“构件布置图”设计设计图纸往往显得简单粗糙，节点处经常采用“全焊接节点”或“全铸钢节点” ，通常忽略了该连接方法的实用性和安全性加工企业在接到这些施工图之后，由于其缺乏相应的钢结构设计专业人员、对原始设计意图又不了解，通常生产出来的构件不符合原始设计要求，有些甚至存在严重安全隐患，这些做法无疑是钢结构设计过程中需要完全消除的。
4、2钢结构设计中构件的选择尤为重要。边、角柱地震作用效应放大问题。根据建筑抗震设计规范的规定，进行结构的水平地震作用计算，只有在不进行扭转耦联计算时，才对边、角柱的地震作用效应乘以增大系数，其实就是对不作耦联计算采取的补充措施。现在很多人计算时既考虑扭转耦联，又对边、角柱的地震作用效应放大，这样做显然是不经济的，而且存在设计概念上的错误。
4、3统计的不确定性。统计原理基于大量的数据支撑，从而建立相应的数据函数模型由于工程中数据的获得存在一定难度，就会导致统计信息的缺乏，产生不确定性。模型的不确定性在进行结构的分析之前，需要在相应的假设基础上，利用边界条件等条件建立数学模型由于前提假设的缺陷和人类现阶段理论的不完整性，往往造成所建立的模型存在不确定性。
结束语
通过对技术规范、力学知识、结构原理的学习，建立清晰的结构概念，这样才能正确处理实际工程中遇到的各种非常规性问题。了解施工方法、材料供应、市场价格等各种相关知识，提高设计人员的综合素质和设计水平，使结构设计不仅从技术上切实可行，还应争取在经济效益上达到最优，这样尽管钢结构在建筑施工中被广泛的应用。只有在钢结构设计中消除那些存在的隐患，才能整体上提高钢结构的工程质量。解决钢结构设计中遇到的难题，坚持国家对建筑业材质要求的可持续发展战略，提高城市化建筑水平，起到了积极的促进作用。才能促进轻钢结构设计的健康发展。
参考文献：
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（武汉市市政工程机械化施工有限公司 湖北 武汉 430000）
【摘要】劲性骨架主要使用于混凝土工程中重型或超重型预埋件的固定，其主要原理是通过劲性骨架改变预埋件传力路径，避开薄弱部分，将承载力分配到下部主承力部件。实际施工时，应选择能与混凝土接触性良好，可以提供足够承载力，不影响混凝土主体力学性能的材料制作。
关键词 预埋件固定；钢箱拱脚；劲性骨架
随着科技进步，在最求外表的美观，内在的使用下，现代工程越来越多提出轻便、大跨度要求，因此产生了很多关于钢混结合施工中重型或超重型预埋件的固定施工难题，本文总结实际施工应用经验，进行初步探讨。
1.工程概况?
武汉新区四新南路跨总港桥位于四新南路桩号K1+309.22～K1+372.22，斜跨总港渠道；桥长63米，宽34.5～44米，斜交25°，全桥为单跨悬索结构。
其中上部结构拱肋构造分为三种形式：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅰ型为等截面1.5m×1.5m，厚32mm的钢箱结构，为拱肋中间段，Ⅱ型和Ⅲ型为钢箱——砼变截面钢混结构，作为本桥拱脚，用于钢箱拱肋与预力混凝土主梁之间的衔接；拱肋间距为26m，无风撑连接。
2.技术难点?
2.1钢拱脚的定位精度要求高。作为悬索结构主承力部件的钢箱拱，设计对线型的要求较高，否则会改变设计的受力状态，甚至直接影响架构的承载力。?
2.2预埋重量大。钢拱脚作为钢箱拱的预埋件，埋入现浇主梁上部0.7m，与现浇混凝土主梁的钢筋和下部无联系，为悬浮状态；钢拱脚重量约19.3t，必须在混凝土浇筑前预埋，其固定措施的牢固程度直接关系到工程进展是否顺利。
3.方案制定?
3.1预埋钢拱脚承力点选择。因主梁为异型混凝土结构，施工时采用了竹木模板，难以承载大重量的集中荷载；因此拟定以桥梁支座作为承力点。?
3.2支架选择和拱脚精确定位。支架选择采用工字钢、槽钢组成劲性骨架，劲性骨架由横向平台和立柱组成，用以承载19.3t重量预埋钢拱脚，并将荷载传递至桥梁支座；拱脚精确定位拟采用在拱脚支架平台四周通长设置三角钢架限位，与劲性骨架平台焊接牢固，并在限位钢架上设置螺纹千斤顶，用以微调钢拱脚平面位置。
4.劲性骨架平台设计?
4.1材料选择与结构布置。?
4.1.1材料选择。
材料选择原则：劲性骨架在施工后，埋入混凝土中部分将无法取出，为了不影响混凝土结构力学性能，故在支座劲性骨架时，所选材料必须尽可能选择与混凝土接触良好，且骨架内部不得有空洞存在。
材料选择：立柱选择I12.6工字钢、平台选择L10*6等边角钢。?
4.1.2结构布置。?
（1）立柱：在沿支座上钢板周长布置于上钢板上，立柱根部与支座上钢板焊接牢固，立柱上部用钢条或钢筋焊接固定；本工程共计采用6根I12.6工字钢立柱。?
（2）平台：分两层或三层布置；首先在立柱上布置双角钢主横梁，双角钢间沿长边间距20cm焊接10*0.6cm连接钢板；然后在主横梁上铺设角钢纵横向分配梁，分配梁间距30cm（具体工程时根据计算布置），便于将荷载均匀分配到主横梁及立柱上；纵横向分配梁采用角钢呈倒“7”字型，并在于下层相交处焊接小钢板撑，以增加平台弹性，减小平台收到外部荷载的冲击力。（见图1）。?
（3）辅助措施：平台超出立柱基础范围外部分，可以设置辅助小立杆，小立杆上部焊接于平台底部，下部使用不小于现浇混凝土标号的混凝土立方块垫支撑于模板上。?
4.2计算。?
4.2.1荷载分析。
荷载应包括预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载和劲性骨架本身重量。
预埋件重量：19.3t。
预埋件重量吊装时的冲击荷载：根据Ft=mv，施工要求预埋件吊装时下落到平台时速度必须尽可能慢，劲性骨架与预埋件接触面应同时具有足够承载能力和良好的弹性，这样可以减小吊装时的冲击荷载；根据经验按0.3倍重量计算为19.3*0.3=5.79t。
施工活荷载：1.1022KN/m?2（规范）。
劲性骨架重量：根据所选取的材料和数量计算。?
4.2.2横向型钢平台选择。
横向平台型钢主要承载预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载。?
横向平台型钢荷载G=1.2*19.3*9.8+1.4*(5.79*9.8+1.102*s)=316.05KN?
其中：S为平台水平面积，本案中取S=2.5*2.5=6.25m?2。?
横向平台型钢截面积计算
平台总荷载为316.05KN，最大剪应力荷载按316.05KN计算。?
依《钢结构设计规范》GB50017-2003，简支座构件的剪应力按下式计算：?
ζ=N/A≤［ζ］，A为型钢截面面积?
依《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-99，Q235qD钢在剪应力作用下容许应力为［ζ］=80MPa。?
由以上两条可以得出：?
A≥N/［ζ］=39.51cm?2（满足规范要求）?
立柱选择?
立柱荷载?
横向平台型钢主要承载预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载和横向型钢平台自重。?
横向平台型钢荷载G´≥G+1.2*A*L(型钢平台长度)=409.1KN?
其中：L为型钢平台长度，本案中取L=2.5m。?
4.2.3立柱型钢截面积计算。?
立柱总荷载为大于409.1KN，最大剪应力荷载按大于409.1KN计算；依《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.1.1条，轴心受压构件的应力控制按下式计算：?
σ=N/An≤［σ］，An为净截面面积?
依《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-2005第3.2.1条，Q235qD钢轴向受压允许应力为fmax=135MPa。?
由此可计算：An≥N/fmax=30.303cm?2（满足规范要求）?
其中An计算值，应在平台自重确定后重新依据本工计算立柱的最小截面积。?
4.2.4验算。
平台：20*11.9=238cm?2>39.51cm?2（满足规范和计算要求）
立柱：6*18.1=108.6cm?2>64.93cm?2（满足规范和计算要求，根据平台重量校正后）。
5.结论?
5.1劲性骨架在使用中必须选择可靠地传力路径。?
5.2劲性骨架材料应选择与混凝土接触良好的型钢，尽可能避免使用钢管。?
5.3必要时在劲性骨架上焊接剪力钉或四周不住防裂钢筋。
参考文献
［1］《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2～99.
关键词：结构设计 ,高层建筑, 概念
Abstract: building type and function more and more complicated, the number of high-rise building increasing, the structure of the high-rise building system is also more and more complex, designing high-rise building structure engineering design has become difficult and key. High-rise building structure design is in high-rise building characteristics of the structure design, and to meet safety, applicable, durable, economic and feasible construction, at the request of the provisions of the relevant design according to the standard of building structures overall layout, technical and economic analysis, calculation, structure and drawing work, and seek optimization process.
Keywords: structure design, high buildings, the concept
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量日渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。
1我国的高层结构建筑的发展
1.1钢材的国产化 国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。
1.2钢结构设计国产化 国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。
1.3高层及超高层结构体系 对于高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
2如何做好高层建筑结构设计
2.1对结构构件进行优化设计和施工图设计
首先是进行结构单个构件内力和配筋计算。计算结构不超筋，并不表示构件初始设置的截面和形状合理，设计人员还应进行构件截面优化设计，使构件在保证受力要求的条件下截面的大小和形状合理，并节省材料。因为构件截面的大小直接影响到结构的刚度，从而对整体结构的周期、位移、地震力等一系列参数产生影响，不可盲目减小构件截面尺寸，使结构整体安全度降低，因此在进行截面优化设计时，应以保证整体结构合理性为前提，在施工图设计阶段，还必须满足规范规定的各项具体措施和要求。
2.2做好结构方案的概念设计
结构设计人员在进行设计时不能盲目完全信赖和依靠计算机，只要高度重视概念设计才能设计出经济合理的结构。结构的概念设计与建筑师的方案设计是相互协调和影响的。结构概念设计的目的首先是在初步设计以前为所设计的工程项目设定一个总体性的方案，根据建筑意图和使用功能的需要，根据当地建造条件、材料来源和业主对资金的使用等多方面因素的要求，使得下一步的设计施工和维护使用都能做到又好、又快、又省。其次，在结构的概念设计中还应该确定选用一个合理的高层建筑结构体系。
2.3选择合适的基础方案
基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下，同一结构单元不宜用两种不同的类型。
2.4合理选择构方案
一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。
3建筑结构设计的计算与其分析
3.1随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉，觉得结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案（非结构的），使用计算机，然后设法去完成它，自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间，而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。
3.2结构计算阶段的内容有荷载的计算、构件的试算、内力的计算、构件的计算其中荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。而构件的试算是根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
关键词：混凝土柱实腹钢梁；结构设计
中图分类号：U445.47+2 文献标识码：A
1工程概况
某复合材料厂房建筑面积为1.56万m2，厂房采用混凝土柱实腹钢梁结构，钢梁与混凝土柱通过铰接支座连接。厂房柱高为10m，柱距为6.5m，局部抽柱，厂房柱网为（4x20m）x（30x6.5m）。厂房屋面为结构找坡，坡度3％，厂房共设置起重量为5t的桥式吊车共8台，厂房纵向设置三道柱间支撑。钢梁采用焊接H型钢，Q345B,钢梁主要截面：H600x220x8x12，H（600-780）x220x8x12。该厂房屋面为轻型屋面，厂房外墙为压型钢板、保温板组成的复合板材。厂房效果图见图1。
图1 厂房效果图
结构主要设计参数：该厂房位于江苏省镇江市，建筑物的安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；基本风压：0.40kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压：0.35kN/m2（设计基准期50年）；抗震设防烈度7度，设计地震分组为第一组，设计地震加速度为0.15g；建筑场地类别III类；多遇地震场地设计特征周期为0.45s；抗震设防类别为丙类。
2厂房方案比较
本厂房为轻屋盖厂房，屋面恒载为0.45 kN/m2，考虑到厂房跨度较小为20m，屋面恒载较小，柱距为6.5m。考虑到项目成本控制，设计过程中本厂房进行了门式刚架结构和混凝土柱实腹钢梁结构体系的方案比较。门式刚架结构的用钢量约为55kg/m2，混凝土柱实腹钢梁结构的用钢量仅为20 kg/m2，混凝土柱为C30钢筋混凝土336 m3。因此混凝土柱实腹钢梁的方案经济性远高于门式刚架结构。混凝土柱实腹钢梁结构典型剖面图见图2。
图2 实腹钢梁典型剖面图
3厂房结构设计
混凝土柱实腹钢梁结构为近几年出现的新的结构形式，我国没有针对此类结构体系的设计规范。该类结构设计能否按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》进行设计，能否按照上述规程选取设计参数。
1. 钢梁腹板的高厚比控制
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》6.1.1.1条规定钢梁的腹板高厚比不应大于250（235/fy）1/2，设计钢梁截面为H（600-780）x220x8x12，钢梁腹板最大高厚比为94.5，满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，但不满足《建筑抗震设计规范》。混凝土柱实腹钢梁结构严格意义上不能按照门式刚架体系进行设计。但是根据《建筑抗震设计规范》（2010版）9.2.14第2款，轻型屋盖厂房，塑性耗能区板件的宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定。参考欧、日、美等国家的抗震设计规范，根据实际工程的计算分析发现，可采用性能化设计按照“高延性、低弹性承载力”和“低延性、高弹性承载力”的抗震思路来确定板件的宽厚比，即当构件的强度和稳定的承载力均满足高承载力（两倍多遇地震作用下的承载力，γGSGE+γEh2SE≤R/γRE）时，可采用《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比要求进行控制。混凝土柱实腹钢梁体系设计过程中需要按两倍多遇地震组合进行计算，钢梁应力在两倍多遇地震组合作用下应满足设计要求。经过计算该复材厂房钢梁应力比为0.91，满足设计要求，因此可按钢结构弹性设计阶段板件高厚比控制。
针对轻型屋盖结构的混凝土柱实腹钢梁结构，屋面荷载较小，地震作用小，同时实腹钢梁不是抗侧力构件。需对该结构体系的钢梁进行两倍多遇地震组合的补充计算。综上，混凝土钢梁结构厂房实腹钢梁的高厚比控制，应该综合考虑屋面荷载大小，设防烈度情况以及钢梁的跨度。
2. 超长厂房温度伸缩缝的设置
本工程主厂房排架结构长度195m，超过《混凝土结构设计规范》8.1.1条100m的要求。但考虑厂房外墙为压型钢板、保温板组成的复合板材，设计过程中我们在厂房纵向未设置温度缝。设计中对厂房柱纵向温度的作用进行计算，根据温度计算结果增大柱弱轴方向纵向受力配筋的配置。
3. 混凝土柱顶纵向系杆的设置
《建筑抗震设计规范》9.1.24条规定，8度时跨度不小于18m的多跨厂房中柱和9度时多跨厂房各柱，柱顶宜设置通长水平压杆，此压杆可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置。该厂房位于江苏省镇江市，抗震设防烈度为7度，设计中采用钢梁间压杆兼做柱顶压杆，钢梁间压杆标高比柱顶标高高380mm，用梁间压杆兼作柱顶压杆满足规范要求。当厂房设防烈度为8度及以上时，柱顶设置压杆会使结构体系整体性增强，有利于结构抗震。
4结论
混凝土柱实腹钢梁结构经济性能较好，适宜于中等跨度、轻型屋面、地震烈度较低地区的工业厂房。该类厂房设计实腹钢梁腹板高厚比要求除应满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的要求外，钢梁应进行两倍多遇地震组合作用下的补充计算。对于轻质外墙的厂房，当厂房纵向长度较长时，可以通过增强钢筋混凝土柱弱轴两侧钢筋的方法抵抗厂房的纵向温度应力，以实现厂房纵向不设置温度缝的目的。
参 考 文 献：
[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
[2] GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
[3] CECS 102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
[4] GB50010-2010 建筑抗震设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
作者介绍：姓名 徐清奎
工作单位 中国航空规划建设发展有限公司
关键词：钢结构，稳定性，可靠，失稳。
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
钢结构稳定设计具有和强度问题不同的特点，在以往的设计中，遇到的问题多是小型钢平台，因荷载较小，高度较低，只要满足强度要求，一般不会失稳。在近几年的接触的工业工程设计实践中，认识到保证结构整体的稳定及其构件自身的稳定是钢结构设计中极其重要的内容。
经过查阅大量钢结构资料，对钢结构稳定性设计的特点建立起了明确概念，认为保证钢结构在设计中的稳定主要包括三方面的原则。
1. 钢结构布置时，应考虑各个环节的稳定性要求。
目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出现平面外失稳，需要通过结构整体布置来解决，亦即设置必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的平面外稳定计算必须和结构布置相一致。例如，大跨度过路管架，一般需要做成桁架的型式，而用PKPM进行桁架的设计时，一般只是拿出桁架的一榀来进行平面内构件的强度和稳定计算，桁架的平面外稳定则需要通过在上下弦分别加设钢横梁及水平支撑来保证。
2．结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致。
《钢结构设计规范》中很大一部分条文都与稳定问题有关，遵循这些条文规定，对防止出现结构失稳，当然是必不可少的。然而，仅按规范条文来处理稳定问题还很不够，我们尚需对条文的规定有一定深度理解，并且各种因素对结构和构件稳定性能的影响也应进行考虑。结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。
在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定性分析，而是代之以框架柱的稳定性计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时，用到的柱计算长度系数μ，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算，然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。《钢结构设计规范》对单层和多层框架给出的长度系数μ采用了五条基本假定，其中，包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临近荷载。”按照这条假定，框架各柱的稳定参数应保持常数。对于最简单的单层单跨框架来说，就是以对称框架作为典型框架。如果结构不对称，或者荷载不对称，甚至二者都不对称，柱的实际计算长度将不同于典型框架。在非对称情况下，以单层单跨框架来说，左柱受力为，右柱受力为，当>时，左柱趋于先失稳。但是，左柱失稳而侧移时，必然要带动右柱一起侧移，而右柱这时还未达临界状态，必将对侧移起阻止作用，从而使左柱推迟失稳。这就是说，框架失稳是结构的总体问题。由于整体性，左柱得到右柱的支持，它的计算长度系数小于规范给出的数值。另一方面，右柱要对左柱提供约束，它的任务加重，计算长度系数大于规范给出的数值，其结果是两根相同的柱在不同荷载作用下，同时失稳。非对称的单层单跨框架的计算长度系数可以由把规范给出的μ系数乘以一个修正系数的办法来获得。
对单层多跨等高框架来说，φ为常数，相当于各柱的P/I相同，图1所示各柱的不相同的框架，按规范算得的各柱的μ系数就不能完全反映框架失稳的实际情况，需要作出适当的修正。简化的修正方法是，对按规范得出的系数乘以修正系数β，从而得出各柱的计算长度系数 式中
P1 P2 P3
I1I2I3
图1 参数Φ不同的单层框架
多层框架在柱φ不相等时也有μ系数修正问题，框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况，还有摇摆柱的框架，这种情况若按规范μ系数计算都会导致不安全的后果。
3.设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合。
结构计算和构造设计应相符，对要求传递弯矩和不要求传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。对简支粱就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止粱绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。支座采用端板式，上翼缘有窄板连于支承结构，从而有效防止扭转。为了使梁端在自身平面内少受约束，可以把窄板的螺栓孔做成长圆型。梁端虽有端板，对该截面翘曲的约束作用不大。高度不大的梁端加劲肋能够有效防止梁端的扭转，可以省去上翼缘的连接板。但是，既无上翼连接板又无端加劲肋，梁产生侧移和扭转时，梁端不能保持不扭，则梁的整体稳定承载能力要比按规范系数算地要低。《钢结构设计规范》规范在第4.2.1和第4.2.2条都注明“应采取措施以防止梁端截面的扭转”。
正确进行梁整体稳定计算，涉及的构造问题很多。《钢结构设计规范》规范所规定的整体稳定系数适用于等截面的梁包括简支梁和悬臂梁。因此，凡截面变化的梁和端部（或其他部位）有削弱的梁规范的系数系数都不适用。从梁的抗弯强度来说，当弯矩图变化时梁截面可以相应变化，但是，如果设计时是梁整体稳定控制截面，则梁截面不宜变化。
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