多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：鋼框架－混凝土核心筒、抗震設(shè)計(jì)、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件。

1 工程簡(jiǎn)介

某工程，地上主體25層，地下2層，主體高度96米。工程所在地地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g，場(chǎng)地類別Ⅲ類。

2 結(jié)構(gòu)形式

①根據(jù)建筑的平面功能，接合結(jié)構(gòu)受力特性，以及經(jīng)濟(jì)、工期等因素，本工程采用鋼框架－砼核心筒結(jié)構(gòu)。

②鋼框架－混凝土核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要控制指標(biāo)與混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的比較見表一。

說明 抗震設(shè)防烈度7度，多遇地震下計(jì)算。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98)，結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)可采用彈性方法計(jì)算?？拐鹪O(shè)防的結(jié)構(gòu)除進(jìn)行地震作用下的彈性效應(yīng)計(jì)算外，尚應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)時(shí)的變形。因此，本工程采用兩介段設(shè)計(jì)法。第一階段為多遇地震作用下的彈生分析，驗(yàn)算構(gòu)件的承載力、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的層間位移；第二階段為罕遇地震作用下的彈塑性分析，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的層間位移和層間延性

比，找出結(jié)構(gòu)的薄弱層位置，防止在水平地震作用下，由于局部先形成破壞機(jī)構(gòu)，引起結(jié)構(gòu)整體失效。

①進(jìn)行結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)計(jì)算時(shí)，遵循樓面在其自身平面內(nèi)為絕對(duì)剛性的假定。

②在進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性分析時(shí)，考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作，梁的剛度根據(jù)具體情況可取鋼梁剛度的1.5－2倍；在進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性分析時(shí)，不考慮樓板與鋼梁的共同工作。

③抗震設(shè)計(jì)時(shí)，鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)各層框架柱所承擔(dān)的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值。因?yàn)樵阡摽蚣芤豁藕诵耐步Y(jié)構(gòu)中，砼核心筒承擔(dān)了絕大部分的地震力，鋼筋混凝土抗震墻的彈性極限變形值很小，約為1/3000，在達(dá)到規(guī)范規(guī)定的變形時(shí)，鋼筋混凝土抗震墻已開裂，此時(shí)鋼框架尚處于彈性階段，地震力在抗震墻和鋼框架之間實(shí)行再分配，鋼框架承受的地震力增加，而鋼框架作為主要的承重構(gòu)件，它的破壞和豎向承載力的降低，將危及房屋的安全，因此對(duì)鋼框架承

受的地震力作更嚴(yán)的要求。

④本工程結(jié)構(gòu)分別采用《高層建筑空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件SATWE》和《ETABS中文版》進(jìn)行計(jì)算，主要結(jié)果見附表二。

說明 地震剪力與地震傾覆力矩均為嵌固端的。

計(jì)算控制的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及構(gòu)造

4.1 混凝土核心筒的抗震設(shè)計(jì)

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第11.2.19條，本工程鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)的砼核心筒抗震等級(jí)為一級(jí)，按特一級(jí)采取抗震構(gòu)造措施。若為相同規(guī)模的鋼筋混凝土框架一核心筒，則核心筒抗震等級(jí)為二級(jí)，按一級(jí)采取抗震構(gòu)造措施。這是因?yàn)樵阡摽蚣芤豁藕诵耐步Y(jié)構(gòu)中，砼核心筒承擔(dān)更大的地震力和地震傾覆荷載，抗震措施相應(yīng)提高。

4.2 鋼框架的抗震設(shè)計(jì)

多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋與鋼筋混凝土房屋一樣，同樣遵守。

強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)基本原則，而現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高規(guī)》未完全貫徹這一基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施。

①強(qiáng)柱弱梁

根據(jù)《抗震規(guī)范》第8.2.5條，鋼框架梁、柱節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足下式要求：

∑Wpc(fyc－N/Ac)≥η∑Wphfyb(4－1)

式中η－強(qiáng)柱系數(shù)，超過6層的鋼框架，6度Ⅳ類場(chǎng)地和7度時(shí)可取1.0，8度時(shí)可取1.05，9度時(shí)可取1.15。

而根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.2條，鋼筋混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足下式要求：

∑Ec≥ηc∑Mh(4－2)

式中ηc—柱端彎矩增大系數(shù)，一級(jí)取1.4，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1。

對(duì)比(4－1)式和(4－2)式，對(duì)于相同規(guī)模的鋼框架和鋼筋混凝土框架，鋼框架的強(qiáng)柱系數(shù)均低于鋼筋混凝土框架，設(shè)計(jì)上應(yīng)根據(jù)情況予以加強(qiáng)。因此，鋼框架雖不分抗震等級(jí)，應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度提高和考慮強(qiáng)柱系數(shù)n，建議：6度和7度時(shí)取1.1，8度時(shí)取1.2，9度時(shí)取1.4。本工程抗震設(shè)防烈度為7度(0.15g)，IⅡ類場(chǎng)地，強(qiáng)柱系數(shù)n

取為1.15。

②強(qiáng)剪弱彎

《抗震規(guī)范》第6.2.4條，鋼筋混凝土框架粱應(yīng)滿足下式要求：

V=ηvb(Mb1+Mbr)／1b+VGb(4－3)

式中ηvb為粱端剪力增大系數(shù)，抗震等級(jí)一級(jí)取1.3，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1。

《抗震規(guī)范》第6.2.5條，鋼筋混凝土框架柱應(yīng)滿足下式要求：

V=ηvc(Mcb+Mcr)/Hn(4－4)

式中ηvc為柱剪力增大系數(shù)，抗震等級(jí)一級(jí)取1.4，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1。

《抗震規(guī)范》未對(duì)鋼框架強(qiáng)剪作具體要求，彈性設(shè)計(jì)時(shí)分別按下式計(jì)算梁、柱剪力：

V=(Mb1+Mbr)／1n+VGb(4－5)

V=(Mcb+Mcr)/Hn(4－6)

對(duì)比(4－3)、(4－4)和(4－5)、(4－6)式，可知《抗震規(guī)范》對(duì)于鋼框架基本未考慮強(qiáng)剪，對(duì)于鋼筋混凝土框架考慮了強(qiáng)剪，強(qiáng)剪系數(shù)為1.1～1.4。因此在設(shè)計(jì)鋼框架時(shí)，應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、

結(jié)構(gòu)類型及規(guī)模等適當(dāng)提高強(qiáng)剪系數(shù)。

③強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件

《抗震規(guī)范》主要從構(gòu)造和計(jì)算兩方面采取相應(yīng)加強(qiáng)措施，來實(shí)現(xiàn)鋼框架的強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，詳見《抗震規(guī)范》第8.2.8條規(guī)定。

5 結(jié)語

①鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)體系能夠充分利用鋼結(jié)構(gòu)和凝土結(jié)構(gòu)各自的特長(zhǎng)，具有施工速度快、成本低、自重輕、節(jié)省建筑面積等

諸多優(yōu)點(diǎn)。

②現(xiàn)行《抗震規(guī)范》和《高規(guī)》對(duì)于鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的規(guī)定，有部分不是非常明確，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)加強(qiáng)措施。

參考文獻(xiàn)

第2篇：多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：民建；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU291 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

21世紀(jì)的人們對(duì)建筑的安全舒適度要求越來越高，鋼結(jié)構(gòu)建筑憑借其施工速度快、利用空間大、經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)，倍受人們喜歡和關(guān)注，尤其是其還具有安全、耐久、節(jié)能的特點(diǎn)，更使得它在建筑業(yè)中站穩(wěn)了腳跟。然而在實(shí)際工程中，由于設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析的不夠全面，很容易產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的事故。所以我們一定要加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)特點(diǎn)和原則的研究，盡量在施工過程中選用抗震和抗風(fēng)性能好且又經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。

2、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論

隨著建筑施工工藝的提升，剛性結(jié)構(gòu)建筑施工逐漸取代混凝土施工建設(shè)，為了保證鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的質(zhì)量，拓寬鋼結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)領(lǐng)域。

2.1、結(jié)構(gòu)布置的依據(jù)

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)和物理兩個(gè)角度進(jìn)行判斷，一方面，鋼結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)過程中運(yùn)用時(shí)一定要確保其經(jīng)濟(jì)成本比較低，能夠容易讓業(yè)主接受；另一方面；為了確保鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量，要提升鋼結(jié)構(gòu)的物理承受能力，具體表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)布局上，這方面應(yīng)該嚴(yán)格綜合考慮其體系特征、荷載分布情況及其性質(zhì)。通常情況下，如若剛度均勻，力學(xué)模型清晰，就應(yīng)該盡量限制大荷載及其移動(dòng)荷載的影響范圍，使它能夠直接的把線路傳遞到墓礎(chǔ)。尤其要注意的是，柱間抗側(cè)支撐的一定要均勻分布，共形心要盡可能的向風(fēng)震的作用線靠近，否則就必須考慮整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)以及結(jié)構(gòu)抗側(cè)的多道防線。

2.2、結(jié)構(gòu)分析和工程判定

當(dāng)代建筑通過計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法，提高了分析工作的工作效率，同時(shí)也提高了分析數(shù)據(jù)的高度準(zhǔn)確性，然而我們應(yīng)該意識(shí)，鑒于工程在實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)很多突發(fā)性狀況，再加上其地址復(fù)雜，所以必須要結(jié)合相應(yīng)的人工實(shí)地考察結(jié)果來分析軟件，只有這樣才能使結(jié)構(gòu)分析更具有可操作性。此外，可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)工程判定工作進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，通過模型建立分析建筑施工的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并集中對(duì)劣勢(shì)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行彌補(bǔ)。

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

3.1、材質(zhì)比較均勻

鋼材的材質(zhì)是與力學(xué)假定條件的計(jì)算比較符合的；因?yàn)殇摬牡膬?nèi)部結(jié)構(gòu)是接近于各向同性的，其材質(zhì)情況的波動(dòng)范圍也比較小，因此，只要保持在一定應(yīng)力的幅度內(nèi)，都能有較好的彈性。由于其實(shí)際的受力狀態(tài)與工程力學(xué)計(jì)算的結(jié)果是較為接近的，所以材質(zhì)方面較好。

3.2、強(qiáng)度高，自重輕

眾所周知，鋼材的強(qiáng)度比較高。鋼材結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑的豎向構(gòu)件截面面積小，這就一定程度的增加了建筑的使用面積。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的自身重量也比較輕。因此，在遇到地震外力作用時(shí)，建筑內(nèi)部的設(shè)計(jì)內(nèi)力的減小，保證了建筑的穩(wěn)定性，同時(shí)還能有效降低建筑物的施工造價(jià)。

3.3、塑性和韌性好

在一般的壓力的作用下，鋼材是不會(huì)因超載而引起各種斷裂和損害的。鋼材可以分配建筑內(nèi)部各局部的作用力，這樣就可以使建筑結(jié)構(gòu)整體的應(yīng)力變得平衡，而這樣的結(jié)果只是增加了應(yīng)變值而己?？傮w來說，鋼材結(jié)構(gòu)的塑性和韌性都是比較好的，這就使鋼材適應(yīng)荷載的能力比較強(qiáng)，特別是在強(qiáng)震作用下，鋼材結(jié)構(gòu)都能保持較好的整體性，對(duì)于用其它材質(zhì)結(jié)構(gòu)做建設(shè)的建筑物的抗震能力要強(qiáng)很多。

4、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路和步驟

為了能夠使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更具有科學(xué)性，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該嚴(yán)格按照既定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，而且要注意將不同環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作具體落實(shí)到位。

4.1、鋼結(jié)構(gòu)的形式與布置

鋼結(jié)構(gòu)主要有框架、平面架、網(wǎng)架、索膜、輕鋼以及塔桅等結(jié)構(gòu)形式。每個(gè)形式都有其各自的特點(diǎn)，工程在選型的時(shí)候應(yīng)該結(jié)合具體的情況考慮他們的特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)的形式雖然比較多，但是其施工并沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)律供參照，因此，設(shè)計(jì)人員一定要對(duì)客觀分析建筑施工的實(shí)際情況和周邊環(huán)境，進(jìn)而綜合考量，最終確定最優(yōu)方案。

4.2、圖紙的編制

圖紙是建筑施工的藍(lán)本，所以，為了不確保鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的質(zhì)量，設(shè)計(jì)工作人員必須運(yùn)用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)要對(duì)圖紙進(jìn)行反復(fù)的操作性判斷，組織專業(yè)素質(zhì)好，工作經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行全體的圖紙最終確定。

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計(jì)所面臨的問題

5.1、設(shè)計(jì)質(zhì)量下降

因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)比較繁重，部門專業(yè)綜合項(xiàng)目及工藝的計(jì)劃費(fèi)用較高，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起來就顯得十分困難，再加上其費(fèi)用低，花費(fèi)人力大，所以設(shè)計(jì)院不太善于接受這一類的任務(wù)。乃至于有些設(shè)計(jì)單位在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面缺少經(jīng)驗(yàn)，于是就將房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工程承包出去，如果承接單位的設(shè)計(jì)資質(zhì)不夠，就會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量帶來很大的影響。另外，當(dāng)前建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)市場(chǎng)十分混亂，沒有針對(duì)性的法律法規(guī)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范，也沒有準(zhǔn)確到位的監(jiān)督機(jī)制，很容易出現(xiàn)事故并產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

5.2、參與建設(shè)人員的素質(zhì)相對(duì)不高

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中，不但設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員和監(jiān)理人員的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平相對(duì)稱。因?yàn)槿狈I(yè)的知識(shí)作為支撐，從業(yè)人員就不能適時(shí)的適應(yīng)民建鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求。比如“建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程(JGJ81一2002)”中，評(píng)定焊接工藝及焊工測(cè)驗(yàn)的內(nèi)容，專業(yè)技術(shù)人員必須要下功夫才能完全將其掌握，對(duì)于非專業(yè)的工作人員，則更是一道無法逾越的障礙，因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑中施工人員及監(jiān)理人員的相關(guān)專業(yè)知識(shí)和素養(yǎng)都有待于提高。

5.3、對(duì)國(guó)外設(shè)計(jì)方案不加變通，盲目照搬

國(guó)外的很多設(shè)計(jì)方案，都是比較發(fā)達(dá)的重要項(xiàng)目。因?yàn)橛兄罅Φ呢?cái)力支持，所以他們不注重經(jīng)濟(jì)效益。但是我國(guó)的的設(shè)計(jì)方案大多數(shù)都是地區(qū)項(xiàng)目，在方案這幾種必須將經(jīng)濟(jì)效益考慮在內(nèi)。另外，有些設(shè)計(jì)人員一門心思的追求新穎和創(chuàng)新，盲目的校方國(guó)外的設(shè)計(jì)方案，忽略了自身的成本問題，使得工程造價(jià)大幅度提高，增加了工程成本。

針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些合理化建議

6.1、規(guī)范設(shè)計(jì)管理制度，強(qiáng)化監(jiān)督機(jī)制

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著一定的熱屬性，作為工程的主管部門，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及承包企業(yè)的資質(zhì)應(yīng)該嚴(yán)格進(jìn)行審查。主要應(yīng)包括房結(jié)構(gòu)得到施工安裝能力，結(jié)構(gòu)件的制作能力及水平等等，要保證工程的承包企業(yè)具有符合規(guī)定的設(shè)計(jì)安裝資質(zhì)，同時(shí)能夠嚴(yán)格的按照工程的相關(guān)規(guī)定建設(shè)符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求的作業(yè)。

6.2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，滿足建筑使用要求

毋庸置疑，建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)是時(shí)展的必然趨勢(shì)，但是還是得注意，鋼結(jié)構(gòu)單單只是建筑物中的承重部分，發(fā)揮著為建筑本身服務(wù)的作用。所以沒在設(shè)計(jì)過程中，一定要首選考慮其設(shè)計(jì)原則，遵循建筑物設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，滿足業(yè)主的使用需求。禁止為了突出其特色而忽略建筑的舒適性、實(shí)用性和安全性，使其失去在建筑市場(chǎng)的穩(wěn)固地位。

6.3、重視設(shè)計(jì)深度

(l)首先要判斷其是否適合于運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)常用于跨度大、多高層、體型復(fù)雜、可能出現(xiàn)大幅振動(dòng)、高溫密的設(shè)計(jì)中，而且在設(shè)計(jì)中始終秉持著精益求精的態(tài)度，努力提升建筑工程的施工質(zhì)量，提高設(shè)計(jì)單位的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。作為工程造價(jià)師、建筑師以及工程師，一定要對(duì)建筑建構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格的審核，嚴(yán)格把關(guān)，確保建筑施工能夠順利進(jìn)行，并在預(yù)計(jì)期限內(nèi)完成作業(yè)，提高建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，充分發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性。

結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)作為一種強(qiáng)度和柔度都很大的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)該注意的是結(jié)構(gòu)方案的合理性，結(jié)構(gòu)剛度分配要均勻，抗側(cè)力性能要強(qiáng)。另外，要考慮鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是否合理決定了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的安全性，在結(jié)構(gòu)分析前就應(yīng)該有充分的思考與確定。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯鑫.淺議建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2012

第3篇：多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-2909（2012）05-0108-03

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和國(guó)民生活水平的不斷提高，很多高層及大跨建筑物拔地而起。鋼結(jié)構(gòu)由于輕質(zhì)高強(qiáng)、建造周期短、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，多數(shù)外形新穎、奇特、大跨、超高的新型建筑都離不開鋼結(jié)構(gòu)。教育部于2010年6月份提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”以貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》重大改革項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)之一是強(qiáng)化學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力。土木工程專業(yè)是首批試點(diǎn)專業(yè)之一。課程設(shè)計(jì)作為土木工程專業(yè)學(xué)生必修的實(shí)踐類課程，在卓越工程師的培養(yǎng)過程中起著不可或缺的作用。李方慧等[1]在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入最新的研究成果和案例，結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)手段以提高學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)能力和認(rèn)知能力；賈玉琢等[2]指出當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)在教材內(nèi)容和教學(xué)方法等方面存在的弊病，并從優(yōu)化整合課程內(nèi)容、采用靈活的教學(xué)方法和先進(jìn)的教學(xué)手段入手，探討并實(shí)踐了鋼結(jié)構(gòu)課程實(shí)用的教學(xué)方法。

目前很多高校在土木工程專業(yè)同時(shí)開設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)基本原理、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)課程。這三門課程各有側(cè)重點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)基本原理側(cè)重鋼材的基本性能和構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度的計(jì)算方法；建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程側(cè)重各種常用鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)原理、受力分析、設(shè)計(jì)方法、加工制作和防腐蝕處理等內(nèi)容；鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)則主要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用前兩門課程知識(shí)，通過對(duì)給定命題的鋼結(jié)構(gòu)單體進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐以鞏固專業(yè)知識(shí)，為學(xué)生以后從事工程設(shè)計(jì)和提升專業(yè)素質(zhì)做好知識(shí)儲(chǔ)備。目前，不同的高校對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的要求不同，主要分為輕型門式剛架和鋼屋架兩種形式。

一、課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)

（一）課程特點(diǎn)

針對(duì)四年學(xué)制的土木工程專業(yè)本科學(xué)生，一般鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)開設(shè)在第七學(xué)期，即在學(xué)生學(xué)習(xí)了鋼結(jié)構(gòu)基本原理和建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程后，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備了鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的必要專業(yè)知識(shí)。但是，大學(xué)四年級(jí)的學(xué)生有不同于其他年級(jí)的特殊性，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，第七學(xué)期對(duì)報(bào)考研究生的學(xué)生是非常關(guān)鍵的時(shí)期，因此往年總是有部分學(xué)生為復(fù)習(xí)考研課程而缺課，即使上課也是心不在焉，最終導(dǎo)致他們學(xué)習(xí)效率不高甚至不知道課程設(shè)計(jì)的基本要求。其次，大四學(xué)生面臨就業(yè)問題，很多用人單位為充分考查學(xué)生能力要求學(xué)生先到單位實(shí)習(xí)。由于就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，很多學(xué)生不愿意放棄來之不易的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，因此選擇放棄專業(yè)課程的學(xué)習(xí)到單位實(shí)習(xí)。這批學(xué)生最終也不能較好地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。第三，近些年來，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件發(fā)展很快，很多工作均可由計(jì)算機(jī)代為完成。如中國(guó)建筑科學(xué)研究院研發(fā)的PKPM系列軟件中的STS模塊，上海同磊土木工程技術(shù)有限公司研發(fā)的3D3S軟件，從10年前完成主要計(jì)算到現(xiàn)在可完成主要的施工圖，設(shè)計(jì)人員僅需要輸入少量設(shè)計(jì)參數(shù)即可完成設(shè)計(jì)優(yōu)化、計(jì)算分析和施工圖繪制。軟件的不斷發(fā)展和進(jìn)步大量減少了工程師的重復(fù)勞動(dòng)，但是對(duì)學(xué)生基本技能的培養(yǎng)并無益處。學(xué)生由于對(duì)設(shè)計(jì)軟件過分依賴而對(duì)設(shè)計(jì)理論不熟悉，導(dǎo)致最終對(duì)計(jì)算結(jié)果無法準(zhǔn)確把握和判斷。

（二）教學(xué)目標(biāo)

專業(yè)課程的授課方法通常為教師講、學(xué)生聽的模式，課堂上師生互動(dòng)較少，考核多以卷面成績(jī)?yōu)橹?。這種授課方式對(duì)課程設(shè)計(jì)顯然并不合適。作為鋼結(jié)構(gòu)基本原理和建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的開設(shè)是建立在學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)有一定了解的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自主完成給定命題的鋼結(jié)構(gòu)單體設(shè)計(jì)過程，要求學(xué)生掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般要求、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方法，通過計(jì)算書和施工圖進(jìn)行考核，以適用、安全、經(jīng)濟(jì)、合理作為設(shè)計(jì)作品的考核目標(biāo)。

二、改進(jìn)方法

（一）分步和互動(dòng)式教學(xué)

鋼結(jié)構(gòu)基本原理和建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩門課程是鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的先行課，由于不同的教師授課方式和側(cè)重點(diǎn)有所不同，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度也不同，在講授鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)要有針對(duì)性。學(xué)校將課程設(shè)計(jì)安排在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程完成之后的下個(gè)學(xué)期，往年的授課方式主要為三個(gè)階段：理論部分講解、計(jì)算分析階段和施工圖繪制階段，最終按提交的設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算書質(zhì)量進(jìn)行考核。由于教師在理論講解時(shí)不了解學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度，只能按照平時(shí)授課方式講解課程設(shè)計(jì)理論，難以針對(duì)課程設(shè)計(jì)中學(xué)生容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)；由于學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生在匆忙完成圖紙和計(jì)算書后即是學(xué)期結(jié)束，即使教師發(fā)現(xiàn)圖紙和計(jì)算書中有很多問題也來不及讓學(xué)生修改。

為準(zhǔn)確把握學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，筆者通過與學(xué)生交流，及時(shí)了解他們完成課程設(shè)計(jì)需要補(bǔ)充的知識(shí)點(diǎn)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。如課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求學(xué)生完成一無吊車的輕型門式剛架設(shè)計(jì)，在第一節(jié)課上，即有學(xué)生指出門式剛架的結(jié)構(gòu)體系和計(jì)算方法在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課堂上已經(jīng)講述，但只是一帶而過。在這種情況下，筆者將課堂內(nèi)容及時(shí)調(diào)整，考慮到各種不同的結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方面并無大的差異，僅將門式剛架與其他結(jié)構(gòu)體系的不同之處重點(diǎn)講述，然后要求學(xué)生課后進(jìn)行計(jì)算分析，并在下一節(jié)課上隨機(jī)抽查2～3名學(xué)生在10分鐘內(nèi)用ppt演示自己的計(jì)算過程。通過演示及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算過程中普遍存在的問題，并在以后的授課過程中有目地重點(diǎn)解釋。學(xué)生為準(zhǔn)備演示ppt，會(huì)仔細(xì)閱讀教材及相關(guān)設(shè)計(jì)材料，獨(dú)立地思考、分析、歸納總結(jié)，既鍛煉了他們的語言表達(dá)能力，又能發(fā)現(xiàn)問題，高質(zhì)量地完成課程設(shè)計(jì)。

（二）工程實(shí)例的引入

隨著近些年來鋼結(jié)構(gòu)建筑物的日益增多，學(xué)生對(duì)以鋼結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程有一定程度的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)過程中，除以照片形式展示國(guó)內(nèi)外已建成和正在興建的典型實(shí)際工程外，還可將常見結(jié)構(gòu)體系的主要受力構(gòu)件與校內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑物實(shí)體相結(jié)合，將書本理論知識(shí)與身邊實(shí)際工程結(jié)合，使學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)加深理解和鞏固。

此外，雖然學(xué)生之前已完成其他專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)，但是由于鋼結(jié)構(gòu)施工圖的表達(dá)方式和其他結(jié)構(gòu)體系差異很大，無法將鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體用施工圖完整表達(dá)。鑒于此，筆者精選一套嚴(yán)格符合現(xiàn)行制圖標(biāo)準(zhǔn)的輕型門式剛架結(jié)構(gòu)施工圖，從字體的選擇、圖面的布置到鋼結(jié)構(gòu)施工圖繪制的要點(diǎn)一一講解，要求學(xué)生從結(jié)構(gòu)布置到節(jié)點(diǎn)詳圖分步完成，每次課堂均安排2～3名學(xué)生演示自己完成的工作，引導(dǎo)其他學(xué)生學(xué)習(xí)并從中發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過這樣的訓(xùn)練與引導(dǎo)，學(xué)生最終完成的圖紙圖面較往年有很大程度的提高。

（三）正確的設(shè)計(jì)理念

由于鋼結(jié)構(gòu)表面經(jīng)防腐蝕處理后美觀大方，很多建筑師選擇將鋼構(gòu)件暴露在室內(nèi)。一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品，結(jié)構(gòu)的安全可靠是基本要求，結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工也是結(jié)構(gòu)工程師必須考慮的因素。在往年的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中，普遍存在截面過大、板件厚度太厚或太薄、連接處截面不等高或不等寬等問題。從學(xué)生的計(jì)算書來看，所選截面強(qiáng)度、穩(wěn)定、剛度等均滿足要求，但是有的截面應(yīng)力比太小造成材料浪費(fèi)，有的截面連接處截面不等高、翼緣不等寬造成外形層次不齊，有的所選腹板厚度太薄使焊接質(zhì)量難以保障，還有學(xué)生為減少工作量以等截面H型鋼替代經(jīng)濟(jì)合理的楔形截面。雖然筆者在理論部分的講解中反復(fù)強(qiáng)調(diào)這些問題，但是學(xué)生在最后提交的作業(yè)中這些問題仍然會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，這主要是由于在專業(yè)課的授課過程中，只重點(diǎn)講解了構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度等關(guān)于安全性的訓(xùn)練，而忽視了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮的其他關(guān)乎結(jié)構(gòu)整體性的因素。因此，在截面優(yōu)化、校核的過程幫助學(xué)生校核所選截面的適宜性，有利于培養(yǎng)他們正確的設(shè)計(jì)理念。

為避免學(xué)生因截面選擇不當(dāng)而引起的設(shè)計(jì)不合理，筆者在這次的教學(xué)方法改革中通過部分學(xué)生的ppt匯報(bào)發(fā)現(xiàn)并提煉共性的問題，同時(shí)將學(xué)生分組，在課堂上討論、相互排查，確保每位學(xué)生對(duì)常見錯(cuò)誤有明確的認(rèn)識(shí)。在課堂上師生互動(dòng)，學(xué)生之間的互動(dòng)，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生帶著問題思考、討論，可充分調(diào)動(dòng)全體學(xué)生的積極性、主動(dòng)性。通過討論，學(xué)生基本上掌握了大部分內(nèi)容，若仍不能解決的疑難問題，再通過重點(diǎn)講解進(jìn)一步促使學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合。

（四）考核

與一般卷面考核不同，課程設(shè)計(jì)以最終提交的圖紙和計(jì)算書為考核依據(jù)，圖紙一般要求AutoCAD繪制。為避免學(xué)生之間相互抄襲，每年的課程設(shè)計(jì)均按一人一題設(shè)置，但即使這樣，仍很難杜絕抄襲他人圖紙和計(jì)算結(jié)果的現(xiàn)象發(fā)生，作為教師如何區(qū)分便成為難題。因此，筆者將學(xué)生的課堂表現(xiàn)同時(shí)作為考核依據(jù)，學(xué)生的ppt匯報(bào)和課堂的問答均能有效地反應(yīng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，結(jié)合提交的圖紙和計(jì)算書，能較為公平公正地對(duì)學(xué)生考核。

三、結(jié)語

文章從鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，探討了適合鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法。實(shí)踐證明，根據(jù)課程特點(diǎn)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方法、提高師生的互動(dòng)性、培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)理念可有效提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李方慧，田春竹.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)方法探討[J].高等建筑教育，2011，20（1）：135-137.

[2] 賈玉琢，李曰冰，龔靖.鋼結(jié)構(gòu)實(shí)用性教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（5）：34-36.

Teaching methods of steel structure design course

CHEN Junling1， JIAO Yufeng1，2

（1. College of Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China；

2. Henan University of Science and Technology， Luoyang 471003， Henan Province， P. R. China）

第4篇：多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)范文

Abstract: Eccentrically braced steel frames is a refined lateral-resistant system based on braced frames. It combines the strength and stiffness of concentrically braced frames with the inelastic behavior and energy dissipation of moment-resisting frames. The eccentrically braced steel frames is an effective lateral-resistant structure system which is appropriate for high seismic regions.At the same time, Multi-story steel frame is popular in the high seismic region. But, the different of the number of floors result in the different of the axes pressure.This paper applies ANASYS finite element method to analyze the eccentrically braced steel frames.

關(guān)鍵詞:Y型偏心支撐鋼框架;軸心壓力;有限元;抗震性能

Key words: Y shape eccentrically braced steel frames;axes pressure;finite element;aseismatic performance

中圖分類號(hào):TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)14-0077-02

0引言

偏心支撐鋼框架是一種新型的抗側(cè)力體系,它是在中心支撐鋼框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的成果,這種體系繼承了中心支撐鋼框架的優(yōu)良品質(zhì),對(duì)地震高發(fā)地區(qū)的抗震非常有效。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)偏心支撐鋼框架的研究主要集中在耗能梁段上,很少有人考慮由于層數(shù)不同而引起的柱的軸心壓力差異從而造成抗震能力的不同。因此,研究軸心壓力是很有必要的,這對(duì)整個(gè)體系的抗震效果有明顯的影響,并且能為理論設(shè)計(jì)提供有益的參考數(shù)據(jù)。

1試件描述

1.1 基本試件為了更真實(shí)地模擬地震作用下框架的實(shí)際受力行為,試件取底層一跨兩層的一榀框架作為有限元分析的基本試件,進(jìn)行有限元分析的試件的外形及幾何尺寸如圖1所示。梁、柱和支撐及耗能梁段的截面尺寸分別為:350×200×10×16、450×300×12×20和300×200×10×10,耗能梁段的長(zhǎng)度為400mm,耗能梁段加勁肋的厚度為10mm,支撐與梁柱交點(diǎn)處的細(xì)部構(gòu)造參考《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖》進(jìn)行設(shè)計(jì)。梁柱連接、支撐兩端與框架的連接,均采取剛性連接的形式,焊縫采用E43型焊條,其余鋼材均為 Q235鋼。

1.2 參數(shù)試件 參數(shù)試件的設(shè)計(jì)是將基本試件的柱軸心壓力進(jìn)行改變,以考察其對(duì)K型偏心支撐鋼框架受力性能的影響。這組參

數(shù)試件與基本試件比較,主要是改變柱的軸向壓力,參數(shù)試件的尺寸與基本試件完全相同。參數(shù)試件與基本試件軸心壓力不同的部分見表1。

2滯回性能分析

該系列試件在單向荷載作用下的荷載-位移曲線和在循環(huán)荷載作用下的滯回曲線如圖2(a)～(f)所示,其中試件1、2和基本試件由于軸向壓力較小均能夠完成5Δy位移的循環(huán),其所施加的軸向力分別為0、0.2Ny和0.4Ny,而試件3則在0.6Ny軸力的作用下僅完成了3Δy位移的循環(huán),滯回性能最差的是試件4,其在0.8Ny軸力作用下在接近1Δy位移處發(fā)生了破壞。從以上各試件滯回性能的對(duì)比可知,柱的軸壓比對(duì)Y型偏心支撐鋼框架的受力性能影響較大。此外從圖2還可以發(fā)現(xiàn),隨著框架柱軸壓比的增大,試件1、試件2和基本試件的承載力和延性都略有下降,但下降的幅度并不大。試件3和試件4的極限承載力和延性與試件一、試件2和基本試件相比有明顯的下降,這主要是由于較大的柱軸壓力使得結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)增大,降低了偏心支撐框架的承載力與延性。從單調(diào)荷載作用下的荷載-位移曲線可以看出,該系列試件進(jìn)入彈性階段的時(shí)候都比較接近,進(jìn)入了彈塑性階段后,各個(gè)試件的差別就比較明顯了,試件1、試件2和基本試件還保持著一定的延性,試件3的延性就比較差,試件4在進(jìn)入塑性階段不久承載力就快速下降,發(fā)生了脆性破壞。

圖3為系列試件在循環(huán)荷載作用下的骨架曲線和割線剛度退化曲線。從圖中可以看到,系列試件在結(jié)構(gòu)

各受力階段的骨架曲線和割線剛度退化曲線基本重合。此外從圖中還可以看到,雖然結(jié)構(gòu)在不同受力階段對(duì)荷載的反應(yīng)比較類似,但各試件的極限承載力和延性卻有較大差別,其中軸壓比較大的試件3和4的承載力與延性明顯小于其它試件。

從圖4中可以看到,軸壓比較小的試件試件1、試件2和基本試件的極限承載力相差不大,其承載力分別達(dá)到了1551.02KN、1545.32KN與1540KN,而試件3與4的極限荷載僅達(dá)到了1492.67KN和1384.63KN,與承載力最好的KERP1相比分別減小了4%和11%?？梢?當(dāng)柱的軸壓比在一定范圍內(nèi)(Nc≤0.6Ny,Ny為柱全截面屈服時(shí)所能承受的壓力)變動(dòng)時(shí),其對(duì)K型偏心支撐鋼框架的極限承載力影響很小,而當(dāng)柱的軸壓大于某一值時(shí)(Nc>0.6Ny),其將顯著削弱結(jié)構(gòu)的承載力。

由骨架曲線可得到Y(jié)EVF系列試件在循環(huán)荷載作用下不同受力階段的荷載、轉(zhuǎn)角與延性系數(shù)表,如表2所示。從表中可以清楚地看到,在結(jié)構(gòu)的屈服點(diǎn),各試件的屈服荷載和框架轉(zhuǎn)角的差別并不大,屈服荷載降幅最大值也僅為14%;隨著水平荷載的增大,試件1、試件2和基本試件的最大荷載和極限荷載的值明顯大于試件3和試件4的相應(yīng)值,而試件1、試件2和基本試件之間的相應(yīng)值相差不大。比較系列試件在各受力階段的框架轉(zhuǎn)角和有效延性系數(shù)可以發(fā)現(xiàn),軸壓比較小的試件具有較大的框架轉(zhuǎn)角和有效延性系數(shù)。由此可知,軸壓比在0～0.6的范圍內(nèi)變化時(shí),對(duì)Y型偏心支撐鋼框架的承載力、變形能力和延性影響較小,當(dāng)軸壓比達(dá)到0.6及以上時(shí),Y型偏心支撐鋼框架的受力性能呈明顯的劣化趨勢(shì)。因此《高鋼規(guī)程》要求將軸壓比控制在0.6以下是比較合理的。