钢结构设计论文大全11篇

钢结构设计论文篇（1）

2.工程结构分析

建筑钢结构设计中的钢结构一般采用的分析方法是线弹性分析，目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。如果钢结构建筑工程项目有特殊要求情况下可采用现行的有限元软件分析建筑结构的几何非线性和刚才的碳素性能。可有效提高建筑结构分析的精准度。需要提出的是对于钢结构的分析并不是一定要采用软件进行分析，对于比较典型的钢结构可通过查阅力学手册的方式比较直接地确定结构的内力和变形。对于结构相对简单的建筑一般采用人工手算的方式进行分析。对于结构比较复杂的工程需借助软件来建模后分析。

3.构件设计

在进行钢结构构件设计时，设计人员的首要工作就是对构件材料的选择。一般在钢结构建筑设计中比较常用的是Q235和Q345。一般钢结构的主体结构使用一种钢种，主要目的是便于工程管理。从建筑经济性角度分析，也可以将不同的强度的钢材组合使用，比如对强度要求时应选择Q345，对稳定性要求高时应选Q235。在钢结构构件截面设计中，对截面的验算一般使用弹塑性方法，但这种验算方法和结构内力计算的弹性方法不是一致的；目前，多数的结构软件都是对截面验算后进行处理，而随着软件技术的发展，部分的软件可不通过构件直接对截面进行验算，而是根据给定的截面库中选择截面加大一级的方式自动对截面分析验算，可有效地减少设计人员对结构构件截面验算的工作量。

4.节点设计

根据现代钢结构节点传力特性的不同可将节点分为刚接、铰接和半刚接；节点的连接比较常用的方式是等强设计和实际受力设计两种。就当前的钢结构建筑设计中比较常用的节点形式是刚接和铰接，这是因为这类节点的连接数据可以从有关的钢结构设计手册中直接查阅。也可通过结构软件后处理部分自动完成连接。节点焊接也是节点设计的重要设计环节，应严格按照钢结构设计中的规范规定控制焊缝的尺寸和形式。比如，所选用的焊条应和焊接的金属材质相匹配：E43对应Q235，E50对应Q345，Q235与Q345连接时应选低强度的E43。焊接设计中应严格控制焊缝，不能随意的加大焊缝，焊缝重心应同被连接构件重心重合或接近。就栓接节点而言，普通的螺栓抗剪性能比较差，一般使用在结构的次要部位。对于结构重要部位，对抗剪性能要求高时应采用高强度螺栓，当前在钢结构建筑设计中选用比较多是螺栓强度等级为8.8和10．9。

5.图纸编制

建筑钢结构图分设计图和施工详图两阶段。设计图是设计单位提供给构件制造厂用来编制施工详图的依据。钢结构制造厂根据设计单位提供的设计图，按照图纸内容要求，比如各种参数、工艺、技术等编制施工详图。

钢结构设计论文篇（2）

前言

所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅,商场,餐饮,娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A,B,C栋).裙房五层,地下二层。地下一、二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。

因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。

1、结构布置特点

A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。

1、房屋高度超限

A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。

2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。

3、高位转换：

在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。

4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。

5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。

6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。

2、构造措施

经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：

1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。

2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。

3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。

4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。

3、计算结果分析

3.1、总体计算结果

1、计算软件：

采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05

2、设计参数：

地震烈度8度；场地土类别Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。

3、结构基本周期：

SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611

T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458

（仅列出前六个振型）

TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669

T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749

(仅列出前六个振型)

4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：

SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%

TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%

5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：

SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187

TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583

6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：

SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649

TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373

7、结构振型曲线及时程分析的部分图形

3.2、计算结果分析

根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：

1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。

2、振型曲线光滑符合规律。

3、底层剪重比>3.2%,满足规范要求。

4、最大层间位移和顶点位移<1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。

5、分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。

3.3、局部计算及构造处理

1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。

2、角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。

3、钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。

4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作

采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：

4.1、钢骨的含钢率：

关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。

4.2、钢骨的宽厚比：

钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。

4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：

根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。

4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。

5、钢骨的制作与构造措施

5.1、钢骨的制作

钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。

5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求

钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19,长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。

5.3、钢骨的拼接

钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接；（3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。

5.4、钢骨柱的柱脚构造

1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。

2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm,且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。

3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。

5.5、钢骨柱的节点构造

框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。

在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。

规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。

根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。

为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：

（1）需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；

（2）根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；

（3）确定框架梁中每根钢筋的位置；

（4）根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；

（5）钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；

（6）,钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。

5.6、钢骨的柱顶构造

根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。

6、经济比较

未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm,上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm,上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。

在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。

钢结构设计论文篇（3）

2．多高层钢结构住宅体系

我国目前多高层钢结构住宅常用结构选型及施工工艺我国目前所进行的多高层钢结构住宅设计和建设，虽然并不是完整意义上的产业化住宅，但其在结构系统选择，楼板及外墙围护系统的设计与具体施工工艺方面都是以国内成熟的技术经验为基础，同时对钢结构住宅具有较强的适用性。当前的建筑发展水平，是钢结构体系建构的基础。同样，建构合理适用的多高层钢结构住宅体系，必须对这些问题进行分析。

2.1常用结构系统

目前，国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种：纯框架形式，框架支撑形式，型钢混凝土组合形式，钢框架一混凝土抗震墙形式。对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。型钢混凝土组合形式的特点是在钢骨架梁柱外侧另外浇筑一层混凝土，新浇筑的混凝土不仅起到结构作用，同时有助于解决主体结构的防腐、防火问题。钢框架一混凝土抗震墙形式，外部梁柱系统采用型钢，同样通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装，内部核心筒或剪力墙采用现浇方式施工，通过预埋构件同钢结构框架相连接，共同组成结构系统。

2.2常用楼板系统

钢结构住宅所采用的楼板系统主要分为两种叠合式和整体现浇式。叠合式楼板的具体施工工艺较多，可以采用轻型混凝土预应力板材，作为底部模板，现场再浇筑若干厚度的混凝土，形成叠合楼板也可以采用压型钢板衬底，现场再浇筑混凝土。这种施工工艺可减少现场部分湿作业，有利于产业化的生产和施工。整体现浇式楼板的施工方法与普通的非钢结构的住宅相同，设计与施工都非常成熟。

2.3常用外墙围护系统

相较于梁柱和楼板系统，外墙围护系统的设计与施工都更为复杂。从具体的施工工艺分为填充和外挂两大类。填充类常用的材料为砌块和轻质墙板，内嵌至梁底或楼板底部形成护系统。外挂类多采用轻质墙板，按尺寸的大小可分为大板和小板，安装在梁柱和楼板外侧，形成围护系统。砌块填充类的设计与施工较为简单，应用也很广泛，挂板类的围护系统则较为复杂，通常情况下，建设方往往会委托专业公司进行设计，同前期的建筑设计难以有效协调。

3．钢结构住宅体系的设计

3.1结构分段优化设计

按照体系化的设计方法，钢结构住宅使用的结构构件尺寸，是应该在相关的适用结构材料列表中选用。举例而言，需要建造一栋六层高的钢结构住宅，那么通过查表就可以得到它所需要的结构构件的具体尺寸，而不是再通过单体的结构计算得到结果。而这样的适用结构材料列表的建立则是建立在整个体系的结构优化的基础上。体系的结构优化同一般意义上的结构优化最大的区别在于其需要适用于大批量建造的建筑，而不是针对某一个单体建筑，因此，其结构优化的目的也不能用单一的经济指标来衡量，而需要考虑整个体系的综合效益。对钢结构住宅体系结构优化影响较大的因素有以下两点体系的整个经济性因素并不仅仅是建造一栋建筑的成本，它还包括工业生产的成本，运输的成本等因素。体系所需要的结构构件是由工业化生产的，其产品种类只有尽可能的减少以达到标准化的要求，这样才能发挥工业化的优势，降低生产的成本。

钢结构住宅的构件是通过现场安装，过多的构件种类会导致施工过程繁琐，增大施工难度，使得钢结构建筑节约工期的优势无法发挥。由此，钢结构住宅的体系结构优化不能以用钢量作为衡量优化的单一指标，而应该优先考虑建筑部、构件的通用化应用和多样化组合，从而使体系的综合效益有效发挥。举例而言，为保证整个体系的简便易行，将一层的住宅所需要的结构构件归为同一种类，为满足结构的安全性要求，结构构件的尺寸是按照层住宅的要求进行结构设计，同样的构件在体系中会应用于层的住宅。

对于高层钢结构住宅而言，其结构优化则较为复杂一点，高层住宅底层的结构柱和梁，以及楼梯核心筒剪力墙的厚度均会和上层的相应构件结构要求不同，在垂直方向上进行优化是必要的，如某层钢结构住宅，可以在垂直方向分段进行优化，以四层为一个标准单元，承重构件逐次减小，上部的结构构件优先选用在多层住宅中应用的结构构件，住宅的结构相对简单，这样的优化还是可行的。

3.2模块化设计

在体系化的建筑设计中采用模块化的设计，即尽可能的将建筑中的不同构、部件进行优化组合，形成相同的单元，以利于工业化的生产和安装。在普通的住宅设计中，通常情况下最小的模块化单元是以套型为最小单位，体系化的要求不仅仅需要套型的简单一致，同时模块的外部尺寸应尽量满足模块间平接、错接、对称连接、凹凸连接等多种拼接的可能性拼接处构件的定位应有利于模块间的衔接，并满足拼接后结构的合理性和建筑平面变动的可能性。

如图套型所示住宅房型模块化设计与模块拼接示意，仍是以套型作为最小的模块，但中的标准单元模块通过设计的优化，不仅仅考虑了对称拼接的可能，同时在凹凸拼接，错接等不同的拼接方式上，都具备较强的可行性。从而在套型拼接上，突破了以往单元式呆板的组合方式，具有较强的灵活性，为建筑造型及空间构成提供了多重的选择。模块化的设计作为一种设计方法，其目的是将体系的灵活性得以充分的发挥。在具体的项目设计中，在建构模块的同时，需要根据具体的项目情况，因地制宜的灵活应用。

4．钢结构住宅体系的创新思考

任何的建筑体系都具有自身独特的特点，其适用性也会根据具体的情况而发生改变。在前面所述的多高层钢结构住宅体系的阐述中，此类的多高层钢结构是一种重型的钢结构体系，采用的结构系统为框架结构或者框架一抗震墙布置方式，从建筑空间的角度来分析，虽然它便于创造大开间的空间模式，但却难以处理较为复杂的空间细部。由于采光、通风的规范要求，住宅平面往往会出现较多的凹槽，采用重型的钢结构体系来处理这样的问题，其代价较高。如果采取另一种结构形式，即剪力墙的结构布置方式，则可以突破框架结构的缺点，更加灵活的进行空间划分。同时，由于重型钢结构的运输成本较高，对于交通状况不佳的基地，工厂化生产的便利就会给运输的困难所抵消，无法发挥整个建筑体系的优越性。

总之，住宅产业化是社会发展的大势所趋，多高层钢结构住宅的发展也必然会产生巨大的经济和社会效益。虽然在其成长过程中出现较多理论和实践问题，相信最终会得以解决。具有时代特色的多高层钢结构住宅体系必然会走向成熟。

参考文献：

1．张庆风，张小玲，钢结构住宅设计和施工技术[M]，中国建筑工业出版社，2003

2．刘锡良，国外建筑钢结构应用概况[J]，浙江建筑，2001

3．金磊，钢结构建筑在我国发展看好[J]，中国建材报，2002

钢结构设计论文篇（4）

工程概况该广告牌位于某火车站站前广场东西两侧花坛内,花坛宽为3m,其一侧为混凝土浇筑的广场,另一侧为素混凝土路面。根据现场钻探资料,工程场地的土层自上而下分为三层摘要:表层为填土(Qm1),层厚为2.5～2.7m,含碎砖块、块石及有机质等,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～3.65MPa,承载力fk=60～80kPa,压缩模量ES=3.0～3.5MPa,该层填土土质松软,结构松散,软硬不均,强度低,未经处理不宜作建筑物的基础持力层;第二层为粉质粘土(Qm1+p1),层厚为0.3～2.0m,含少量的氧化铁,其静力触探比贯入阻力PS=0.83～1.85MPa,承载力fk=90～150kPa,压缩模量ES=4.5～6.8MPa;第三层为粘土(Qm1+p1),位于离地面4m以下,该层未钻穿,土质呈硬塑状态,含大量的氧化铁及铁锰结核,其静力触探比贯入阻力PS=3.48～5.10MPa,承载力fk=250～360kPa,压缩模量ES=10.5～15.0MPa,该层粘土分布面广,厚度大,强度高,是良好的基础持力层。工程场地内的地下水类型主要为埋藏于表层填土中的上层滞水,地下水主要受大气降水及地表水入渗补给,水位、水量均受气候变化影响。

网易设计要求该广告牌由18m高的独立钢柱离地面12m后撑起6×18m的矩形钢结构广告灯箱。该地区基本风压为w=0.3kN/m2,地震设防裂度为7度。

广告牌结构设计

网易结构型式的选择独立钢柱大型钢结构广告牌的主体结构,目前常采用的形式有两种摘要:一种为T型,其主骨架由一根独立钢柱和上部一根横向主梁呈T型焊接而成,该体系主体结构受力明确,计算简单,由立柱顶上焊接一根横梁形成固结于地基上的T形刚架结构体系,广告灯箱面板通过各挂件及斜撑和T形刚架结构相连。另一种为桁架式,其主骨架由一根独立钢柱和上部几道相互平行的横向主梁焊接而成,主梁之间由水平及斜向支撑连接,形成空间桁架体系,广告灯箱直接挂靠在主骨架上。

网易经过比选,该广告牌结构型式采用桁架式。其理由是摘要:第一,广告牌结构的控制设计荷载是风载,风压直接功能在面板上,再由面板传至骨架,此时,在不同高程上的几道主梁可把风载较均匀地传至立柱,因而可减小主梁和立柱连接处的应力集中;其次,平行式桁架结构主梁采用槽钢,使结构外形平整,便于广告面板挂靠,并可加强面板和主骨架的连接,从而减小了面板的变形,以确保广告面的感观效果;第三,平行式桁架结构,可在每道主梁高程设置内检修梯,这样给结构的维护、检修及挂、卸广告布带来了极大的方便,且保证了操作人员的人身平安;除此之外,平行式桁架结构,形式简洁、美观,受力明确,节点构造简单,施工方便,从而能保证施工质量。

网易结构布置本工程采用独立钢结构圆柱,通过节点板在三个不同高程搭焊三道横向主梁,主梁之间设置横隔梁和斜向支撑,形成空间桁架受力体系,主、横梁间距主要考虑广告面板骨架网格的布置,并使面板骨架节点和主骨架节点相一致,以加强面板和主骨架的连接。广告牌面板的自身骨架挂焊在主体结构上,形成整体上部结构。主梁选用槽钢,其他构件均选用角钢,型号按构件的强度和变形条件选取。钢立柱截面的选取,除考虑其强度及稳定性外,还要综合考虑广告牌整体尺寸协调及美观等方面的因素。

结构分析

网易荷载和荷载组合结构承受的主要荷载有摘要:1)自重;2)风荷载;3)温度荷载;4)检修活载;5)地震荷载。

网易荷载组合有三类摘要:1)基本组合;2)非凡组合;3)施工吊装。

网易应力分析由于钢立柱为压弯构件,其承载力取决于柱的长细比、支承条件、截面尺寸以及功能于柱上的荷载等,计算表明,钢立柱的承载力一般由稳定控制。上部结构的主梁可简化为刚结或铰结在钢立柱上的悬臂结构,主梁之间由横梁及斜撑铰结形成空间平行组合桁架。内力计算采用有限元程序在计算机上完成。根据钢结构设计理论,对接焊缝在截面不减小的情况下,其强度可达到母材的强度,因而无需验算焊缝应力,但应严格检查焊缝质量及饱满度。上部桁架杆件间的连接主要是角焊缝焊缝承受杆件间的应力传递,其受力大小已由上部结构计算得出,对广告牌之类结构,上部结构杆件受力一般不大,为施焊方便,可用围焊,并统一取焊脚尺寸为hf=10mm,可满足规范要求;但对广告牌面板骨架和主骨架挂点处焊接须逐一核算。

变位控制

网易广告牌立柱高18m,在水平风载功能下会产生顺风向水平位移,上部结构为悬臂桁架,在风载及自重功能下,悬臂端部也会产生相应的变位,假如这些变位过大,将直接影响到广告牌的使用及感观效果,重要的是,这些变位还将引起附加内力,增大结构内部的应力,降低结构的平安性,为此,在广告牌设计中应严格限制变位。根据《钢结构设计规范》(GBJ17%26amp;#0;88)的规定,广告牌水平向设计变位应控制在10mm以内为宜。

基础工程设计

网易基础型式及布置作为该类型广告牌的基础型式主要有两种摘要:一种是平衡重力式,即上部荷载主要由大体积基础重力来平衡,开挖方量大,混凝土用量也较多,但施工简单,节省钢材,适宜在土质松软且有开阔的施工场地时利用。另一种为桩基式,其中又以扩孔桩为主,该类基础可在施工场地受限的情况下采用,其优点是基础施工场面很小,混凝土用量仅为平衡重力式基础的三分之一左右,但施工难度略有增大。

网易由于本广告牌建在某火车站站前广场两侧花坛内,花坛宽仅3m,若放坡开挖基坑,势必破坏两侧的广场混凝土地坪和水泥混凝土路面,其修复工程造价可观,还可能破坏地下埋管,经综合比较,选用了人工挖孔扩底桩基础,使基坑开挖只限在花坛内进行。为了减小孔壁支护的困难,基础上部4m深范围内(表层填土和第二层粉质粘土)不扩孔,采用直径为1.5m的圆孔;从4m深以下(第三层粘土)开始扩孔,以增大基底的受荷面积,来满足地基承载力要求。基底采用方形,尺寸为3×3m,总孔深为6m,基础底下设置十字正交齿墙,以增强基础的抗扭和抗剪切能力。桩基础结构计算在桩基础结构计算中,采用C法和m法两种计算方法。结果表明,两种方法计算结果比较一致,桩身最大弯矩出现在距地面62mm(m法为82mm)处,桩顶最大水平位移为4.86mm(m法为4.78mm)。桩身材料强度和配筋计算,按一般钢筋混凝土结构的偏心受压构件进行。基础设计须考虑轴力、弯矩、扭矩等不同组合的功能,以保证基础本身的强度、刚度及地基的承载力和抗剪强度均满足规范要求。

施工工艺

网易基础工程根据现场地形、地质条件,本基础采用人工挖孔扩底桩,基础底面置于第三层粘土中。基坑开挖时,采用孔壁支护和排水办法,以确保桩孔成形和施工人员的人身平安。基坑开挖完成并经验槽后,马上铺设100mm厚碎石垫层,吊放钢筋骨架,并及时浇筑基础混凝土,预埋锚固螺栓,铺设基础顶部钢筋加强网,在浇至设计标高时,其顶面需用20mm厚1摘要:3水泥砂浆找平,然后加盖螺栓定位及垫座钢板。待基础混凝土养护到规定龄期,需对预埋螺栓进行抗拔试验,以确认螺栓的抗拔承载力是否满足设计要求。钢结构工程所有钢结构构件的连接均采用焊接,上部结构均采用工厂化生产。钢柱用钢板在工厂卷焊而成,上部桁架结构可在工厂拼焊;当梁柱主骨架焊接完成,形成整体上部结构时,应做适当的加载试验,以验证焊缝的质量和主骨架的强度;广告牌面板骨架和镀锌铁皮面板拼接好后,可在地面直接挂焊到主骨架上,以便校正面板表面的不平整度,控制上部结构整体外观效果。吊装定位广告牌的立柱和上部结构在工厂制成后,运往现场进行整体对接。在地面形成的整体广告牌,可用两台吊车从顶、底两个吊位进行整体起吊安装,在广告吊装就位后,用两台经纬仪从相互垂直的两个方向进行纠斜、定位。每个方向的垂直度宜控制在h/2000(h为广告牌高度)以内,且小于20mm。螺栓定位紧固后,宜在适当时机,浇筑素混凝土密封,以防螺栓外露锈蚀。本文提及的广告牌建成后,经过数次台风考验,其垂直度和变位均满足规定要求,而其总造价比同类广告牌节省了20%,现已投入商业使用。

结束语

钢结构设计论文篇（5）

高校钢结构课程设计选题较为单一，一般为钢屋架设计或钢梁设计。钢结构课程设计在钢结构课程教学完成几周后才进行，有的甚至到学期末，内容讲授与设计实践严重脱节。学生在一周或两周课程设计中，往往只能完成一种普通钢屋架的设计，内容较为单一，还会出现较多弊端。［2］如钢屋架设计，因为钢屋架可以看成厂房设计当中的一个构件，学生在设计过程中缺少整体结构设计的概念，钢屋架的设计的实际应用范围有限。钢屋架的连接计算程式化的东西过多，连接计算过于单调、重复量过大。

(二)学生识图和制图能力较差

在近些年的钢结构课程设计教学和指导中，笔者发现由于部分学生的空间想象能力较差，往往对屋盖支撑系统的布置及关系不清楚，有些学生在进行屋盖结构布置图中常常出错。对于一榀钢屋架详图的绘制，由于图面表达内容较多，涉及的构造做法较多，学生在连接节点处内容表述不够完整，屋架的剖视图不相对应。学生在绘制钢屋架的施工图时常常不能正确地表达设计意图［3］。在平时的学习过程中学生接触的混凝土结构设计施工图较多，而对钢结构设计的施工图较少。在有限的课堂时间内，学生要真正看懂钢结构施工图，正确表达自己的设计意图并非易事，所以学生在做钢结构课程设计时，常常照搬照抄课本或课程设计指导书中钢屋架的施工图纸，甚至出现设计图纸上的尺寸结果和设计计算书中的计算结果不一致的情况。

(三)学生的创新意识不够

钢结构课程设计中的屋架设计由于教师已给定了屋架的跨度及桁架的尺寸，所以学生在做设计时不去查阅相关设计规范和设计资料，更不会考虑比选设计方案，学生的主观能动性受到了限制。因此，教师在布置课程设计任务时，要精心选题，给学生充足的空间，鼓励学生自己查阅资料，确定设计方案和尺寸，以确保学生主观能动性的发挥。此外，教师要给学生提供一个交流学习的平台，组织学生开展讨论、交流，让学生在此过程中发现问题、分析问题，从而不断培养创新思维和创新意识。针对上述钢结构课程设计存在的问题，笔者对目前钢结构课程设计的命题、教学和考核方法进行改进，提出了切实可行的建议和措施。

二、钢结构课程设计教学改革的构想与实践

(一)精选设计题目，分组设计，一人一题

教师在选择课程设计题目时，应该根据学生学习能力的差异，精心选择并布置多种形式的课程设计题目。除了钢屋架设计外，还可以选轻型门式刚架、平台结构设计、钢框架设计等题目。为了培养学生的独立思考能力，避免学生在设计过程中出现抄袭现象，在课程设计中可采用分组设计和一人一题的方法。4～5人一组，设计同一种结构型式的题目。如设计钢屋架的小组，可通过改变设计条件及参数等方式，实现一人一题。又如屋架的选择形式多样，学生可选择梯形屋架、三角形屋架或人字形屋架进行设计。荷载的取值可提供多种组合。通过这种分组设计的方式，巩固学生的理论知识，锻炼学生的设计能力，加强和培养学生的沟通协作能力和团队协助精神。

(二)改革钢结构课程设计的教学方法

以课堂教学为平台，将课程设计融入到课堂教学中，再将课程设计中涉及到的主要内容分解成若干专题做重点介绍，并要求学生根据分组布置的安排在每个专题讲完后开展讨论，将遇到的问题及时反馈，教师在后续阶段集中重点解答。通过这种方式，教师就能及时解决学生遇到的问题，有的放矢，在课堂教学中根据不同的内容选择不同的教学方法。如:对构件的力学分析时采用板书讲解，可以让学生逐步了解和掌握构件从外力到内力再到结构稳定的整个过程。除采用传统的教学方法外，还应采用多媒体辅助教学。对于桁架的设计，此部分教学内容比较抽象，应利用多媒体进行授课。对节点部分的构造做法和施工焊接流程可采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料作演示，让学生身临其境。现代教学手段所提供的感性材料使教学活动更加生动有趣。视觉和听觉的刺激可以加深感知度，提高教学效率和学习质量［4］。

(三)建立钢结构课程设计的网络教学平台

为便于学生课后学习，教师可利用学校提供的网络教学平台建立钢结构课程设计课程网站，内容可包括课程负责人介绍、教学队伍、教学计划及大纲、课件、工程图片、教学动画演示、教学录像、学习参考资料目录、作业习题、友情链接等，还可提供钢结构设计的规范和图集等设计资料。学生可以随时访问此网站，获取所需相关知识，实现教师与学生之间的互动，开阔学生视野，扩宽知识面，网站还专门设置了重要学术杂志如《土木工程学报》、《建筑结构学报》、《建筑结构》、《工业建筑》、《钢结构》及《现代钢结构进展》等链接，以方便学生与钢结构专家直接交流［5］。

(四)增设教学实习环节，提高教学效果

为提高钢结构课程设计的教学效果，增加学生对钢结构设计的感性认识，教师要积极联系适合现场教学的钢结构工地，带学生实地观察钢结构的空间构造与一些局部的连接构造。学生在教师或工程师的带领下按照结构布置、构件做法及节点连接方式的顺序依次参观。这种教学实习，便于学生学习钢结构施工图，逐步建立所设计结构的整体空间概念。

(五)改革课程设计的考核方式

教师在评阅课程设计时主要依据学生完成的设计说明书、设计图纸进行，然后由指导教师定性给出考核等级。这样的考核方式存在考核不客观、考核成绩不能有效反映学生的真实学习水平，没有给学生一个更为公平、公正、合理的评价。所以要真实客观地反映学生的学习成果，就要综合考虑各个影响课程设计效果的环节，比如可以借鉴毕业设计考核方式，增设学生的课堂答辩。课堂答辩一方面可以充分调动学生的学习积极性;另一方面通过答辩环节，教师可以比较全面地了解学生设计的真实水平，从而客观地给出考核成绩。同时，课堂答辩过程也是学生设计过程中的经验和心得交流的一次机会，通过这个平台，学生可以进一步学习其他同学设计中的一些长处，发现自己设计的不足并加以改进。要建立完善的课程设计考核体系，将体现设计成绩的各个过程细化。比如综合多方面因素给出考核成绩:考核总成绩=平时考勤×0．1+设计说明书成绩×0．2+设计图成绩×0．3+答辩成绩0．3+创新成绩×0．1。针对以往课程设计中存在的学生创新意识不够的问题，教师要鼓励并肯定学生设计中创新。课程设计不仅是一个熟悉设计方法的过程，更应该成为培养学生创新能力的机会，所以要鼓励学生大胆创新，在成绩评定方面也要有所体现［6］。

钢结构设计论文篇（6）

1.1材料的强度高，塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。

1.2材质均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。

1.3钢结构制造简便，施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。

1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。

当然任何一种材料都不是十全十美的，钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。

2钢结构住宅的特点

钢结构住宅与传统结构相比，在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势，主要体现在以下方面。

2.1设计制造周期短，设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件，使得设计周期大大缩短，设计中的修改和调整非常方便。同时，由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点，可以将前期设计和现业的生产手段相结合，通过网络计算机和数控机床结合，使设计人员在工作室中完成设计后，即由工厂的生产线完成产品制作，具有极高的效率和精确度，可以大大减少项目建设周期。

2.2能够合理布置功能区间在居住建筑中，建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间，这样，可以根据需求进行灵活隔断，使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。

2.3承载强度高，抗震性能优越相同的荷载，钢结构截面最小，相同的截面，钢结构承载力最大。在抗震设防区，钢筋砼结构有许多不足之处，而钢结构重量轻，六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量，因此，本身所受的地震作用小；而且，钢材具有高延性，有较好的耗能能力，因此，抗震性能好，结构安全度高。

2.4施工方面优势突出现浇砼需要连续施工，在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产，运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，可全天候作业。施工现场作业量小，减少了施工临时用地，与传统建筑材料相比，对周围环境污染小，提高了施工的机械化水平。

2.5综合造价低钢结构承载力高，可以实现结构的大开间布置，构件截面小，与砼结构和砖混结构相比，自重比较轻，地基的处理比较容易，可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大，上部结构重量轻可以降低基础的造价，从而减少整个项目的投资。钢结构施工机械化高的特点，从另一方面减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。

3钢结构住宅的设计思路

3.1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。

3.2结构选型与结构布置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。

3.3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。

柱截面按长细比预估，通常50<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。

3.4结构分析目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。

3.5构件设计构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配，当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。

3.6节点设计连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定，常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免.按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。

3.7图纸编制钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

钢结构设计论文篇（7）

钢材受自然因素影响较大，一旦长时间暴露在室外环境中，就极易被锈蚀，不仅钢材的外观会深受影响，钢材的质量也会大打折扣。因此，在钢结构建筑设计中钢材防腐问题也是必须引起高度重视。当前，钢结构建筑设计中对于防腐方面问题的解决方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。设计人员会根据钢结构建筑的要求选用合适的防腐涂料，并要求施工人员在施工中严格按照相关要求规范进行操作。此外，对于钢结构构件也有不同的要求，例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐，因而为了提高钢结构的防腐效果，就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料，并利用热浸镀锌技术对其进行处理，利用镀层，达到保护钢结构不被腐蚀，尤其是应加强有机涂料配套技术的应用，以及阴极保护技术的应用，才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。

1.2钢结构设计在物理方面的问题及对策

1.2.1噪声问题及对策

噪声问题是现代建筑中最为常见的问题之一，且一直没有得到彻底的解决。怎样有效降低噪声已经成为当前建筑学中的重要研究课题之一。人类耳朵能够听到许多种声音，而这些声音又大致能够分为两类，一类是无害悦耳的声音，例如音乐声、鸟鸣声等;另一类则是有害的噪声，例如各种机械发出的轰鸣声，刺耳的喇叭声等。一般情况下，建筑使用功能的不同对隔音的效果要求也不同，例如大型商场建筑，其隔音效果要求较低;寻求安静的住宅建筑隔音效果要求就较高，这就需要设计人员根据建筑使用功能以及隔音效果的不同要求进行专门的设计。在钢结构建筑设计中所采用的隔音措施主要有:使用隔声门、隔声窗，并在建筑或需隔音的房间外墙上使用隔声性能较好的材料。根据建筑使用功能的不同，其对吸音的效果要求也不相同。例如音乐厅类型的建筑，其主要使用功能就是让人类的耳朵吸收发出的音乐声，所以在音乐厅类型的建筑中通常会在顶棚增加反射板用来反射声音，若是音乐厅中的声音无法反射，那么人类的耳朵所听到的声音就会有缺失，甚至是听不到声音。当前，解决吸音问题的主要措施有两种:第一种是科学的设计吸声结构，例如孔石膏板吊顶。第二种是采用先进的吸声材料，例如玻璃、岩棉等吸声性能较好的材料。

2建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点

2.1建筑工程中钢结构稳定设计的特点

建筑工程中钢结构稳定设计的特点主要表现为:第一，钢结构的多样性。建筑工程中钢结构设计方面的问题直接影响着钢结构的稳定性，特别是承荷载力大的钢结构部位，在进行这类钢结构部位设计时必须进行多方面的考虑，并对钢结构的稳定性进行认真分析、探究。第二，钢结构的整体性。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，任何一个构件所具有的作用都是不容忽视的，若是当任意一个构件出现问题，例如失稳、变形等情况，那么必定会对其他构件造成影响，最终导致钢结构整体稳定性出现问题。

2.2钢结构稳定性的计算方法

(1)整体刚度计算。在现行的钢结构计算规范中，通用的计算方法是轴心压杆稳定计算方法，其主要采用是折减系数方法和临界压力求解法。其中，临界压力由欧拉公式给出。(2)整体稳定性分析。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，其整体稳定性受各种构件的制约较大，各构件之间是否具有良好的稳定性，是确保钢结构整体稳定性的前提基础。所以，应对其整体稳定性进行分析。(3)其他特点的稳定计算。钢结构的各种组成构件又能分为两大类，为弹性构件和柔性构件，因而，在进行钢结构稳定性时应重视这一特点。由于柔性构件容易发生变形，进而导致钢结构内部也发生变化，最终对钢结构整体稳定性产生严重的影响，所以，必须重视柔性构件的分析。

2.3钢结构稳定性的分析方法

(1)静力法。静力法的分析原理是结合已经出现了微小变形后的一些结构受力的条件，并根据这些条件来建立相对平衡的微分方程。通过建立的微分方程仔细的计算出构件受力的临界相关荷载。在实际中应用静力法构件平衡微分方程时，应遵循相关设定，具体表现为:直杆构件应该为截面，其压力应始终遵循之前的轴线进行作用。(2)动力法。当钢结构的结构体系处于平衡状态下时，若是受到一定的干扰，那么整个结构体系就会产生振动，这时应采用动力法对钢结构的稳定性进行分析。钢结构整体稳定性与其所承受的荷载有着密切关联，在钢结构出现变形以及钢结构振动加速时，这种联系更加紧密。若是钢结构所承受的荷载值低于钢结构自身稳定性的极限荷载值时，会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。(3)能量法。若是在实际应用中钢结构载着保守力并且已经具备结构变形的相关受力条件，那么就能以此条件构建总体势能。如果要计算钢结构的总体势能，则必须满足一个前提条件，即钢结构处于相对平衡的状态下。

钢结构设计论文篇（8）

1、梁柱主筋受力处钢筋设计

高层建筑的钢筋结构中，由于框架柱和框架梁在主筋受力处会产生矛盾，因此在设计中必须考虑框架柱和框架梁的受力问题，坚持“强剪弱弯、强柱弱梁”的设计原则，也就是说，在设计过程中必须保证框架柱受力主筋的位置，避免框架梁截面宽度与框架柱的边长等长或者是框架梁一边与框架柱想重合。为保证上述过程，采取的对策主筋从框架柱内侧通过，框架梁靠近柱侧增加四根钢筋作为架立，用于保证框架梁截面宽度的长度。效果分析：通过以上方法设计梁柱主筋受力处钢筋设计，可以保证柱主筋受力位置的确定，并得到设计师的认可，并在施工中得到广泛应用。

2、墙梁节点钢筋设计

对于框架-剪力墙结构来说，由于主次框架梁都直接放在筒墙体暗梁或过梁的核心处，易出现：如果框架梁截面、暗梁以及过梁具有相同的截面高度，会使框架梁与核心筒的暗梁或过梁在主筋方面产生矛盾。为了避免此种情况的产生，一般采用的设计原则是：依据框架梁在固定端处的弯矩方式，框架梁在支座处应采用上拉动铁处，挤压下铁位置，同时在暗梁或过梁的位置扭动，但要保证暗梁与连梁在箍筋处的完整。如图所示为为固接框架梁弯矩的示意图，可以使大家更好的了解什么是弯矩结构。具体措施为：在过梁的下铁处设置两排少于六根主筋的布置，框架梁下铁则布置在两排少于六根主筋的位置中间，并依照接头全部处于支座周围，并以比例50％错开；框架梁上铁应直接放置在过梁上铁位置，用于保证锚固长度的设计要求；将过、暗梁截面减少5cm，框架梁的上铁直接放置在过梁位置，来保证钢筋保护层的深度。效果分析为：为预防过梁箍筋收到破坏，采取的调整框架梁下铁受力主筋位置的方法已经得到认可；在锚固长度的设计要求下，将过、暗梁截面减少5cm，框架梁的上铁直接放置在过梁位置，来保证钢筋保护层的深度，也得到很多的应用。

3、主梁节点和次梁节点的设计

高层建筑钢筋结构的框架剪力墙设计中，重点是主梁节点和次梁节点的设计，特别是主梁节点的设计已经成为当今剪力墙设计的焦点。传统的设计是：次梁上铁设置在主梁钢筋之上，而板筋却设置在次梁主筋上，这容易导致位置设置出错，便不能满足钢筋保护层厚度的需求，从而严重影响其抗震能力。因此设计的关键是：位于主梁上方的次梁应在延伸到悬挑梁处的主梁的上侧，因而在设计时应保证悬挑梁的尺寸，不能过小。框架梁与劲性柱在主筋上关于锚固长度关系。

二、高层建筑钢筋施工技术

在高层建筑钢筋施工中，首先要做的是统一测量的仪器以及钢尺的量具。我们知道建造高层大楼设计很多的测量仪器，包括：土建方面的测量仪器和钢尺、钢结结构方面的测量仪器和钢尺等，如果不统一这次仪器和钢尺，会严重影响建造的过程以及传递，因而必须采取国家统一的计量单位和标准。其次，应对轴线、标高和地脚螺栓进行定位。一般来说，轴线的定位是依据场地的宽度，在建筑物外部或内部进行确定的。设置控制桩，用于确定经纬仪和激光仪的位置，通常以满足通视、可视为基准。钢柱长度一般采用2-3层为一节，来满足起重量以及运输。每一节的定位柱子到下一节的定位轴线，应从地面引致高空。地螺栓则是用在第一节钢柱时，用于控制平面大小和标高所采用临时措施。再次是钢柱制作与安装。钢柱作为高层建筑中主要的竖向结构部件，在制作过程必须现行规范其验收的标准。钢柱柱脚的环板定位及附件安装为：首先做好防腐或除锈的工作，根据现场吊装要求及运输，确定钢筋长度（一般低于12cm），控制焊接尺寸以及防变形和保持对称，用于实现焊接后的平直，附件安装时应符合需求。最后是钢梁柱的制作与安装。钢梁柱在高层建筑中一般采用的是H型结构，这需要较好的任性和连通性。一般在制造过程中，在框架梁所设置悬臂梁，悬臂梁上下翼缘采用剖口熔透焊缝方式与钢柱相连。在安装时，应先焊接下翼缘，再焊上翼缘，腹板利用高强度螺栓进行连接。

钢结构设计论文篇（9）

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，其活荷载要提高到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，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。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.屋脊垂度要控制

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，是否要验算跨中下垂度？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，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

3.钢柱换砼柱

少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。

4.檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面

1.柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2.没有柱间支撑

这种情况最近较多，这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。

3.端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。

4.锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。

5.保温材吸水超重

钢结构设计论文篇（10）

一、钢结构设计理论概述

钢结构设计对建筑工程项目的稳定性和安全性具有重要影响意义，其设计的基本指标有两个：①构件长细比，构件长细比可以提高整体钢结构的抗震构架的稳定性，在《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）中，对构件长细比有明确规定，当构件长细比超出限值时，应及时修改结构；②板件宽厚比，板件宽厚比可以提高钢结构的抗震性，如果钢结构的板件宽厚比不具备建筑抗震要求，则需根据钢结构承载力对其进行修正。

二、轴心压杆的长细比和承载力

建筑结构的轴心压杆的结构强度是支撑建筑钢结构的主要支撑力，其压杆的柔度通常用长细比来表示，构件的计算长度L0和构件的截面回转半径r的比值视为长细比λ。构件长度系数α由构件端部的约束关系来确定，不同约束关系的轴心压杆，其弯曲波形相邻两个反弯点间的距离不同，从物理学角度讲，提高构件结构端部约束，可以增加轴心压杆的稳定性和结构强度，结构构件中轴心压杆的临界承载力取决于构件的长细比值。

1.轴心压杆的临界荷载

通过分析理想轴压杆非弹性理论可知，轴心压杆的弹塑性是决定钢结构临界载荷的主要依据，轴心压杆作为钢结构的支撑构件，其临界载荷取值对钢结构设计的影响很大。轴心压杆的临界载荷和轴心压杆的临界应力的计算公式如下：

==

==

式中，为切线模量；为弹性模量；为轴心压杆截面的惯性矩；为构件结构弹塑性的切线抗弯刚度。

当杆件长细比过大时，钢结构会发生定向的弹性弯曲，其弯曲范围内的临界力由Euler公式确定。构件是否发生弹性屈曲和弹性界限及长细比有关，本文以Q235钢为例，取弹性模量为=2.14×105MPa，弹性界限=0.6=141MPa，计算公式==122（对于Q235钢，钢结构弹性模量越大，其弹性界限越大）。

2.影响钢结构承载力的因素

通过上文对钢结构和构件结构稳定性进行系统分析可知，影响钢结构构件长细比的因素有很多，如结构设计、钢材类型、构件安装运输过程中其物理结构变化、安装使用情况等。这些原因对钢结构承载力的影响，具体表现在以下几个方：①轴心压杆和钢构件在安装初期，构件倾斜后由于自重作用而发生挠曲；②钢材类型和钢结构设计不匹配，在设计钢结构时，应根据不同的承载力，确定其应用钢材类型；③残余应力对钢结构承载力的影响也很大，和钢材类型无关。钢结构的承载力值和钢结构的稳定性、可靠性有密切联系，如果钢结构整体处在一个安全的状态，各构件之间的连接十分紧密，则钢结构的承载力很高，反之，则会降低。

3.钢结构承载力的计算公式

钢结构的稳定系数用φ表示，采用Perry公式，参数长细比计算，当

==

当>0.215时，计算公式为：

式中：和是钢结构和构件截面的相关系数。

三、钢结构抗震设计对长细比的要求

1.规定钢结构长细比限值

通过上文对钢结构的稳定承载力进行分析可知，要想提高钢结构的稳定性和抗震性，必须对其轴心压杆和支撑构件的长细比进行系统分析和测算，钢结构的长细比要求，其具体数据如表1所示。

支撑构件和抗震承载力设计的比较

钢结构的抗震设计不仅是设计的重点，也是设计难点，所以在制定钢结构设计方案时，设计师应严格按照相关的程序和规范，对其支撑构件的承载力进行精准计算，并对钢结构要达标的抗震性能进行系统研究。通过比较支撑构件的长细比限值，确定钢结构的抗震承载力，其具体数据如表2所示。

斜杆抗震承载力：

式中，N为钢结构支撑构件斜杆的最大轴向承载力；为钢结构支撑构件斜杆的横截面积；为钢结构支撑构件抗震系数。

通过对上表数据进行分析可知，钢结构长细比较大时，其采用的支撑构件承载力不能过大，钢结构长细比较小时，应根据钢结构支撑构件的实际抗震性能对其进行逻辑计算和推理，选用合理、科学的钢材类型和设计方案。

四、钢结构抗震设计中支撑杆长细比改进意见

通过上文对钢结构抗震设计进行研究讨论可知，其支撑杆和轴心压杆的长细比限值对钢结构的抗震性能、稳定性能影响最大，提高钢结构抗震设计的稳定性，其改进意见如下。

1.按照规定设置钢材类型和支撑构件长细比限值

从钢结构抗震设计角度将，支撑杆和轴心压杆的长细比限值如果不符合钢材类型，则其钢结构的承载力会因承载截面较小、刚性弱而大幅度下降，如果其长细比和钢材类型相匹配的话，则其承载能力会大幅度提升。所以要想提高钢结构的抗震性能，必须在设计之初，认真系统的分析其钢材类型和长细比变量参数是否符合设计标准。

轴心压杆的承载力预算

轴心压杆虽然不会起到承载作用，但其构件长细比和钢结构的弹塑性有着密切的联系，当轴心压杆的承载力超出额定范围时，轴心压杆将处于约束状态，随时会出现断裂脱落现象，所以在设计钢结构之初，应根据轴心压杆具体的承载力设计支撑构件。

结论：综上所述，通过控制长细比来提高钢结构抗震性能的方法最为有效，也最为实用。目前我国对于抗震结构的设计一般采用控制构件长细比的方法，通过对钢结构各组成构件长细比限值、承载力进行预算，可以精准的找到设计重点和设计方向，以便工作人员制定合理、有效、科学的设计方案。

参考文献：

[1陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社，2005.

[2]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

[3]陈炯.关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论[J].钢结构，2010，15（10）：115-127.

钢结构设计论文篇（11）

作者简介：刘文洋（1981-），男，黑龙江八一农垦大学工程学院讲师，硕士，主要从事多高层钢结构和大跨空间结构研究，（E-mail）。

摘要：结合应用型本科院校教学的实际情况，对钢结构课程体系进行了合理设置，并在理论教学和实践教学过程中以加强学生实践能力培养为目标进行了探索和实践。文章介绍了黑龙江八一农垦大学钢结构课程体系教学安排和具体做法，总结了教学过程中的经验以及应注意的问题，并对存在部分的问题进行了讨论，给出了具体建议。

关键词：钢结构课程教学；课程体系；实践能力；人才培养

中图分类号：G642；TU391文献标志码：A文章编号：10052909（2013）05004904随着中国钢产量的飞速增长，钢结构的应用也获得快速发展，广泛应用于大跨度结构、高层高耸结构、轻型结构和特种结构等领域。国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要已明确要求：当前，中国已一改过去钢材不足的局面，转而成为钢材供过于求，摆在日程上的课题早己不是少用钢材，而是积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用。

鉴于钢结构的快速发展和广泛应用，工程界已提出“加强钢结构人才培养，造就一批钢结构高级工程技术专门人才”，“建立与钢结构发展相适应的教育体系，在校的结构专业学生应接受不少于80课时的钢结构课教育”的建议。可见，随着钢结构行业的快速发展，市场对钢结构专业人才的培养已经提出了更高要求，对钢结构专业人才的需求也将会越来越大，可以预见钢结构课程的地位将会越来越重要。

一、课程体系的设置

《高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲》[1]中把钢结构课程分为原理和设计两个部分，包括课程设计和毕业设计等。其中钢结构基本原理为专业基础课，课程目的是较全面地掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识，熟悉一些常用钢结构的分析原理；钢结构设计是专业必修课，课程目的是在掌握钢结构设计的基本原理基础上，学习常用钢结构的特点、基本设计方法、计算简图和内力分析，并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理，课程内容主要包括单层厂房钢结构、大跨钢结构和多高层钢结构。过去由于种种原因，学校钢结构课程建设存在一些问题，具体表现在以下几个方面。

（1）课程设置不合理。在专业课程的设置上重混凝土轻钢结构。混凝土结构课程90时数，而同样在土木工程专业课程中占有重要地位的钢结构课程学时数仅为50～60，钢结构设计只开设了一门大跨空间结构的选修课。学生仅仅学习了钢结构的连接方法以及常见的构件设计，对整体结构设计的概念和理解不够。过去，钢结构课程安排在第7学期（大四上学期），这主要基于先修课程基础知识学习的考虑，然而此时学生面临找工作、考研等诸多问题影响，很难把主要精力投入到专业课学习上来。

（2）实践教学不足。钢结构教学中的实践性教学环节仅有钢结构课程设计一项内容，学生在学习的过程中没有机会见到实际的钢结构建筑物，对于钢结构加工、制作更是不知所云。虽然教学实习中安排了认识实习和施工生产实习，但基本还是以混凝土结构和砌体结构为主，很少接触到实际的钢结构工程。此外，从毕业设计的选题看，几乎全部是混凝土结构，基本没有钢结构方面的毕业设计题目。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

刘文洋，等应用型本科院校钢结构课程教学探索与实践

事实上，过去很多学校在课程设置和教学实施上都或多或少地存在类似问题，但经不断探索已基本解决，并且在教学实践中积累了丰富的经验，形成了相对合理又各具特色的课程体系。学校自2006年以来通过几次修订教学计划，构建了钢结构系列课程体系（见表1），并在多年的教学实践中，不断改进和丰富教学内容，保证钢结构课程的教学质量。应该指出，由于课程设计安排在钢结构原理课学期末，目前设计内容主要局限于钢屋架结构，若能把课程设计安排在钢结构设计课程之后，则可以有更多的结构形式供课程设计选用。表1钢结构系列课程教学安排课程开课学期学时内容钢结构560钢结构基本原理钢结构设计630厂房钢结构、多高层钢结构大跨空间结构730网架、网壳、悬索等空间结构钢结构课程设计61.5周钢屋架设计毕业设计813周各类钢结构设计二、理论教学的实施

专业课的教学目的在于通过具体工程对象的分析，使学生了解一般土木工程项目的设计、施工等基本过程，学会应用专业基础课程学到的基本理论，较深入地掌握专业技能，建立初步的工程经验，以适应当前国内用人单位对土木工程专业本科人才基本能力的一般要求[1]。

理论教学是培养学生专业技能和实践能力的基础，因此要重视理论教学环节。在教学中除了基本教学内容的讲授以外，还应特别强调以下几个方面在钢结构课程学习中的作用。

（一）重视力学基础与钢结构教学的结合

钢结构是一门理论性和综合性都很强的专业基础课，需要以材料力学、结构力学、荷载与结构设计原理等课程知识作为基础，因此在课程学习初首先回顾先修课程基础知识非常必要，以此引导学生复习相关内容，为学习钢结构课程打下良好理论基础。

（二）理论教学与工程实例相结合

理论教学稍显枯燥，在课程教学中应适当穿插工程实例以调整学生学习状态，调动课堂积极性。在绪论中结合钢结构的应用和发展介绍学生感兴趣的钢结构工程，引导学生讨论结构特点及选型、设计中存在的问题，或者在连接和构件分析与设计中介绍与某个问题相关的背景实例。例如：在讲授轴心拉杆设计时介绍索穹顶结构的组成和特点，以使学生对受拉构件能充分利用材料强度进而节省材料有直观认识；在讲授轴心压杆的稳定时介绍加拿大魁北克大桥和美国哈特福德体育馆由于构件失稳而导致结构发生倒塌破坏的例子，使学生了解相关问题的历史背景，也使学生充分认识到稳定对于钢结构的重要性。

在课程教学中结合演示性或学生动手参与的试验和实际工程中的影像资料进行讲解，使学生通过直观感受加深对钢结构基本概念和理论的理解。目前，一些有条件的高校建立了钢结构多功能教学实验平台[2]，通过实验平台训练学生对钢结构构件和连接的实验技能，培养学生的创新意识与创新能力，教学成效显著。不具备条件的高校可以利用影像资料弥补这些不足。例如：由于学校实验条件有限，笔者所在的教研团队在钢结构加工厂拍摄了大量钢结构生产、制作过程的视频和图片资料，在课堂上结合相应的教学内容进行展示，也取得了较好的效果。

（三）理论教学与结构设计规范相结合

结构设计必然要结合结构设计规范，学生毕业后要从事钢结构设计工作，需要使用很多规范，在课程教学中把教学内容和相关规范要求结合起来，既能加深学生对抽象规范条文的理解，又能培养学生独立使用各种规范、查阅相关文献资料的能力。此外，在教学中还注重将注册结构工程师执业资格制度和注册结构工程师考试相关内容作一定介绍，引导和培养学生在这方面的兴趣，调动学生努力学习专业知识的积极性。

（四）计算机软件与结构分析设计相结合

目前钢结构的分析与设计基本采用专门的软件来完成，如ANSYS、ABAQUS、STS、MST、3D3S等。为使学生尽快掌握这方面的能力，适应以后的工作需要，在教学中引入部分计算机软件的演示和讲授。例如：演示使用ANSYS有限元分析软件进行钢结构基本构件和空间结构的计算分析，讲授STS设计软件进行钢桁架结构和钢框架结构的设计，介绍MST设计软件进行空间网格结构的设计。同时在后续的课程设计和毕业设计中鼓励学生使用相关软件进行结构计算和施工图绘制，进一步培养学生使用结构设计软件进行设计的能力。

三、实践教学的实施

实践教学环节是土木工程教学中非常重要的环节，在现代工程教育中占有十分重要的地位，是培养学生综合运用知识、动手能力和创新精神的关键环节，其作用和功能是理论教学所不能替代的。工程师最终的任务是将理论知识在实践中加以运用，并通过实践来验证理论结果是否正确，所以工程人员必须具备实践能力。同时，土木工程师还应具有一定的实践经验，很多工程问题的处理由于客观情况过于复杂，难以如实地进行理论分析，在很大程度上仍然依靠实践经验来解决[3]。

目前，钢结构课程的实践能力培养主要依靠课程设计、毕业设计等来实现。有条件的院校也可通过专业实习和观察演示性实验等环节组织学生开展讨论来认识、理解钢结构的组成、特点、应用及结构和构件的受力特性等。

（一）课程设计

学校钢结构课程设计内容仍为传统的钢屋架结构。虽然这种结构形式较为简单，但其内容涵盖了轴心受力构件（桁架杆件）、受弯构件（檩条）及压弯、拉弯构件（当上弦或下弦有节间荷载时），主要为焊缝连接。因此通过完成设计，可以实现由基本构件、连接到简单结构选型、计算分析、设计和施工图绘制的训练。

在具体实施上，鼓励学生通过学习ANSYS、STS等软件完成结构计算分析和施工图绘制。通常，学生在进行结构计算分析时多采用ANSYS有限元软件或结构力学求解器并辅以手算校核的方式，而在施工图绘制阶段基本都采用STS软件来实现。通过这些训练，学生已基本能够熟练使用软件完成一般结构的设计工作。

（二）毕业设计

过去，由于钢结构应用不太广泛，很多高校的毕业设计题目都采用混凝土结构的形式，这也是过去在教学上重视混凝土结构而轻视钢结构的原因之一。但由于钢结构发展迅速、前景广阔，很多学生希望毕业后从事钢结构设计与施工方面的工作，或者选择了攻读钢结构方向的研究生，因此希望能有机会进一步深入地学习钢结构设计方面的知识。

近年来，在毕业设计中增加了一些钢结构方面的题目，如多高层钢框架结构、轻型门式钢架结构和网架结构等，尝试指导学生进一步学习和应用钢结构知识，实践效果良好。此外，除了基本的手算内容以外，还鼓励学生采用STS、MST等软件完成结构计算分析和施工图绘制工作。

通过认识实习—理论课教学—课程设计—毕业设计这样一系列教学环节的深入，使学生对知识的理解和掌握从简单到复杂、从理论到实践、从基本原理、基本构件到简单结构进而到复杂结构，培养学生工程设计的能力和思维。

四、结语

学校钢结构课程教学工作虽然在课程体系的设置、学生实践能力的培养上做了一定的思考、探索与实践，但同时与国内一些高水平大学在人才培养模式、教学条件、教学质量和教学效果等方面还存在差距，还需要在今后的教学实践中不断探索和努力，不断提高教学质量和人才培养质量，以适应钢结构行业对人才的需求。

参考文献：

[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 王伟，赵宪忠，郭小农，等.钢结构多功能教学实验平台的研制与实践[J].高等建筑教育，2009，18（2）：102-104.

[3] 林峰，顾祥林，何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[J].高等建筑教育，2006，15（1）：26-28.

Steel structure teaching in applicationoriented universities and colleges

LIU Wenyang， ZHANG Zhaoqiang， LIU Jinyun